5.4-飞出地球去

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第一宇宙速度

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卫星由镀铬合金制成，重83.6公斤，外表
呈圆球形，直径５８厘
米，轨道远地点为 986.96公里，近地点为 230.09公里，每96分钟绕地球一周。
1957年10月4日，前苏联在拜科努尔发射场发射了世界上第一颗人造地球卫星，并被送入轨道，人类从此进入了利用航天器探索外层空间的新时代。
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2003年10月15日，“神舟”5号飞船载着中国第一位航天员杨利伟成功升空，标志着我国进入了载人航天时代。
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近地面卫星的速度是多少呢？
已知：G 6.67 1011 N m2 / kg 2
R 6.37 106 m M 5.98 1024 kg
v1
GM R

6.671011 5.981024 6.37106
m / s 7.9km / s
这就是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的最低发射速度，叫做第一宇宙速度，又叫
牌上画有代表地球人的裸体男女，男人举起右手表示向“太空人”致意；人像背后为按比例绘制的先驱者号外形，以示人体的大小；下方10个圆圈表示太阳系，从左边
起最大的是太阳，第四个为地球，从其发出的曲线表示该
探测器的航行路线；左中部的辐射状符号表示地球人认识的物理学和天文学；左上部的两个符号表示地球上第一号元素氢分子结构。
2 Mm v 由 G m , 2 r r
得卫星运动的速度 v GM , r 可见卫星离地心越远，它运行的速度越慢。
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近地面卫星的速度是多少呢？近地卫星飞行的高度一般为100－200km，与地球的半径6370km相比，完全可以用6370km表示卫星到地心之间的距离，即r＝6370km，近地面卫星的速度是多少呢？

5.4 《飞出地球去》学案 (沪科版必修2)

5.4 《飞出地球去》【学习目标】1．了解人造卫星的有关知识。

2．知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。

3．理解卫星的运行速度与轨道半径的关系。

【重点难点】1．第一宇宙速度的推导；2、运行速率与轨道半径之间的关系。

【学习准备】根据万有引力等于向心力得：1由GMm/r2=mrω2可得ω=而说明卫星的运动轨道半径越大，角速度。

2由GMm/r2=4π2mr/T2可得T=,说明卫星卫星运动的轨道半径越大，其运行周期。

3由GMm/r2=ma可得a= ，说明卫星运动的轨道半径越大，其加速度。

【学习过程】1、看书95页，图5-14牛顿的预言，猜测物体不落回地面，若抛出的速度不断地增大，将会出现什么现象，为什么不会掉到地上，成为人造卫星、行星或恒星。

2、第一宇宙速度---环绕地球运行：（1）请同学们分析论证卫星要具有多大的速度，才能绕行地球运动呢？由学过的万有引力定律和匀速圆周运动知识进行分析论证。

设地球的质量为M，卫星的质量为m，卫星的轨道半径为r,由上面得推导可知，人造卫星绕地球做圆周运动的速度与那些量有关？（2）.对于在地面附近飞行的卫星，轨道半径可取地球半径，请同学们算出在这种情况下的速度：还能不能根据重力提供向心力，计算第一宇宙速度呢？3、第二宇宙速度---飞出地球去如果大于第一宇宙速度，卫星将做什么运动？轨迹如何？请同学们看课本第97页内容，思考回答第二宇宙速度的大小、意义4、第三宇宙速度---飞出太阳系同学们思考回答第三宇宙速度的大小及意义5、积极思考和归纳三个宇宙速度的大小及意义。

【课内训练】：1.发射人造卫星是将卫星以一定的速度送入预定轨道。

发射场一般选择在尽可能靠近赤道的地方，如图这样选址的优点是，在赤道附近（）A．地球的引力较大B．地球自转线速度较大C．重力加速度较大D．地球自转角速度较大2.关于地球的第一宇宙速度，下列表述正确的是（）A．第一宇宙速度又叫环绕速度B．第一宇宙速度又叫脱离速度C．第一宇宙速度跟地球的质量无关D．第一宇宙速度跟地球的半径无关【评价】：自我评价：小组评价：教师评价：拓展训练单1.“嫦娥一号”月球探测器在环绕月球运行过程中，设探测器运行的轨道半径为r，运行速率为v，当探测器在飞越月球上一些环形山中的质量密集区上空时（）A.r、v都将略为减小B.r、v都将保持不变C.r将略为减小，v将略为增大D.r将略为增大，v将略为减小2.已知地球半径为R，地球表面重力加速度为g，不考虑地球自转的影响。

粤沪版八年级物理下册 (飞出地球)从粒子到宇宙课件

话
地动说盖天说
传
说
人类对宇宙认识的进程
天体的命名
太阳 Sun
月亮 Moon
恒星 star
行星 planet
水星
金星
火星
木星土星
柏拉图的宇宙体系
托勒密与地心说
很好地解释日食月食、行星逆行等现象
地球是宇宙中心天体及其运行轨道是完美的正球/圆
被教会规定成教条
一千多年过去,观测结果偏差越来越大人们在本轮上加了多重本轮
沪粤版物理八年级下
10.4 飞出地球
Fly Out of the Earth
一、人类对宇宙认识的进程二、飞出地球去三、中国航天
嫦娥奔月
Chang E Flying to the Moon
一、人类对宇宙认识的进程
盘古开天地
Pan Gu created heaven and earth
飞出地球
三个宇宙速
律
度
宙地图心景说
日心说
飞出地球
第二宇宙速度v2 脱离速度
V2=11.2km/s
飞出太阳系
第三宇宙速度v2 逃逸速度
V3=16.7km/s
三、中国航天
中国国家航天局
China National Space Administration
东方红长征载人航空探月工程空间站
10.4 飞出地球
沪粤版八年级下
神舟十号飞船载着三名航天员完成了首次应用型飞行。
• 神舟十一号飞船，是中国于2016年10月17 日7时30分在酒泉卫星发射中心，由长征二号FY11运载火箭发射的载人飞船，目的是为了更好地掌握空间交会对接技术、开展地球观测和空间地球系统科学、空间应用新技术、空间技术和航天医学等领域的应用和试验。

沪科版高中物理目录

必修一开篇?激动人心的万千体验1、物理学——理性的追求2、物理学——人类文明的3、学物理——探究求真第一章?怎样描述物体的运动1、走近运动2、怎样描述运动的快慢3、怎样描述运动的快慢4、怎样描述速度变化的快第二章?研究匀变速直线运动的规律1、伽利略对落体运动的研2、自由落体运动的规律3、匀变速直线运动的规律4、匀变速直线运动规律的第三章?力与相互作用1、牛顿第三定律2、形变的力3、摩擦力4、分析物体的受力情况第四章?怎样求合力与分力1、怎样求合力2、怎样分解力3、共点力的平衡及其应用第五章?研究力和运动的关系1、牛顿第一定律2、牛顿第二定律3、牛顿运动定律的案例分4、超重和失重必修二第一章?怎样研究抛体运动1、飞机投弹和运动的合成2、平抛运动的规律3、研究斜抛运动第二章?研究圆周运动1、怎样描述圆周运动2、怎样研究匀速圆周运动3、圆周运动的案例分析4、研究离心现象及应用第三章?动能的变化与机械功1、探究动能变化跟功的关2、动能定理的案例分析3、研究功与功率第四章?能量守恒与可持续发展1、势能的变化与机械功2、研究机械能守恒定律3、能量的转化与守恒4、能源与可持续发展第五章?万有引力与航天1、从托勒密到开普勒2、万有引力定律是怎样发3、万有引力定律的案例分4、飞出地球去第六章?经典力学与现代物理1、经典力学的巨大成就和2、狭义相对论的基本原理3、爱因斯坦心目中的宇宙4、微观世界与量子论选修1-1第一章?从富兰克林到库仑1.1从闪电谈起1.2电学中的第一个定律1.3物质的又一种形态1.4静电与生活第二章?打开电磁联系的大门2.1提示电磁联系的第一2.2安培力与磁感应强度2.3改写通信史的发明—2.4电子束编转的奥秘第三章?划时代的发现3.1法拉第的探索3.2一条来之不易的规律3.3发电机与电动机3.4电能与社会3.5伟大的丰碑——麦克第四章?电磁波与现代通信4.1电磁波的发现4.2无线电波与现代通信4.3信息的获取——传感第五章?走进现代化家庭5.1客厅里的精彩5.2厨房里的革命5.3现代化家庭选修1-2第一章?人类对热现象的探索1.1关于热本质的争议1.2走进分子世界1.3研究分子运动的新方第二章?热力学定律和能量守恒2.1揭开温度与内能之迷2.2热力学第一定律2.3伟大的守恒定律2.4热力学第二定律第三章?热机和第一次工业革命3.1一项推动大生产的发3.2蒸汽机与社会发展3.3热机发展之路第四章?热与生活4.1内能的利用4.2营造一个四季如春的4.3打开太阳能的宝库第五章?电能和第二次工业革命5.1怎样将电能输送到千5.2辉煌的电气化时代5.3改变世界的工业革命第六章?能源与可持续发展6.1神秘的射线6.2一把双刃剑——放射6.3核反应与核能6.4重核裂变6.5轻核聚变6.6能源利用与可持续发选修2-1第一章?多用电表与直流电路1.1学习使用多用电表1.2多用电表表头的工作1.3多用电表测量电流、1.4电源电动势?闭合1.5多用电表测量电阻电1.6多用电表功能的扩展第二章?显像管与电磁力2.1学习使用示波器2.2示波管与电场力2.3显像管与洛仑兹力2.4电磁力技术与现代科第三章?发电、输配电与电磁感应3.1划时代的发现3.2发电机与交变电流3.3输电与配电3.4变压器3.5电能与社会第四章?广播电视与电磁波4.1收音机与电磁波4.2设计制作:用集成电4.3电视4.4电磁波家族第五章?互联网与信息时代5.1信息的获取——传感5.2设计制作：用传感器5.3信息的处理——电脑5.4电脑是怎样工作的5.5信息的传输——互联5.6移动通信和卫星通信选修2-2第一章?桥梁与承重结构1.1《课程标准》的要求1.2编写思路与特点1.3教材说明与教学建议1.4课程资源第二章?起重机与平衡2.1《课程标准》的要求2.2编写思路与特点2.3教材说明与教学建议2.4课程资源第三章?汽车与传动3.1《课程标准》的要求3.2编写思路与特点3.3教材说明与教学建议3.4课程资源第四章?热机与能量转化4.1《课程标准》的要求4.2编写思路与特点4.3教材说明与教学建议4.4课程资源第五章?家用制冷设备及其原理5.1《课程标准》的要求5.2编写思路与特点5.3教材说明与教学建议5.4课程资源选修2-3第一章?光学仪器与光的折射规律1.1照相机与透镜成像规1.2展示精彩瞬间1.3测定玻璃的折射率1.4眼睛的延伸——显微1.5设计制作：简易望远第二章?光学技术与光的波动性2.1立体电影与光的偏振2.2增透技术与光的干涉2.3光栅与光的衍射第三章?激光与激光器3.1神奇的激光3.2激光与激光技术3.3新型电光源第四章?射线技术与原子结构4.1人类探索原子结构的4.2X射线与CT诊断技4.3碳—14测定技术与4.4放射性同位素的应用第五章?核能与社会5.1核反应堆与核裂变5.2核电站是怎样工作的5.3核武器?核聚变5.4核能与社会选修3-1第一章?电荷的相互作用1.1静电现象与电荷守恒1.2探究电荷相互作用规1.3静电与生活第二章?电场与示波器2.1认识和使用示波器2.2探究电场的力的性质2.3研究电场的能的性质2.4电容器?电容2.5电子束在示波管中的第三章?从电表电路到集成电路3.1学会使用多用电表3.2探究电流、电压和电3.3探究电阻定律3.4多表电表电路分析与3.5逻辑电路与集成电路第四章?探究闭合电路欧姆定律4.1探究闭合电路欧姆定4.2测量电源的电动势和4.3典型案例分析4.4电路中的能量转化与第五章?磁场与回旋加速器5.1磁与人类文明5.2怎样描述磁场5.3探究电流周围的磁场5.4探究安培力5.5探究洛仑兹力5.6洛仑兹力与现代科技选修3-2第一章?研究交变电流1.1怎样描述交变电流1.2探究电阻、电感和电1.3怎样计算交变电流的第二章?电磁感应与发电机2.1电磁感应——划时代2.2探究感应电流的方向2.3探究感应电动势的大2.4电磁感应与交流发电2.5电磁感应的案例分析第三章?电磁感应与现代生活3.1自感现象与日光灯3.2涡流现象与电磁灶3.3电磁感应与现代生活第四章?电能的输送与变压器4.1高压输电原理4.2变压器为什么能改变4.3三相交流电及其电路4.4电能的开发与利用第五章?传感器与现代社会5.1传感器的原理5.2研究热敏电阻的温度5.3信息时代离不开传感选修3-3第一章?用统计思想研究分子运动1.1一种新的研究方法1.2走过分子世界1.3无序中的有序1.4用统计思想解释分子1.5物体的内能第二章?气体定律与人类生活2.1气体的状态2.2破意耳定律2.3查理定律和盖·吕萨2.4空气的湿度与人类生第三章?固体、液体与新材料3.1研究固体的性质3.2研究液体的表面性质3.3液晶与显示器3.4半导体材料和纳米材第四章?热力学定律与能量守恒4.1热力学第一定律4.2能量守恒定律发现的4.3热力学第二定律4.4描述无序程度的物理第五章?能源与可持续发展5.1能源利用与环境污染5.2能源开发与环境保护5.3节约能源、保护资源选修3-4第一章?机械振动1.1研究简谐运动1.2探究摆钟的物理原理1.3探究单摆振动的周期1.4受迫振动与共振第二章?机械波2.1机械振动的传播2.2有关机械波的案例分2.3惠更斯原理?波的2.4波的干涉与衍射2.5多普勒效应第三章?电磁场与电磁波3.1麦克斯韦的电磁场理3.2电磁波的发现3.3无线电通信3.4电磁波家族第四章?光的波动性4.1光的干涉4.2光的衍射4.3光的偏振与立体电影4.4光的折射4.5全反射与光导纤维4.6激光第五章?新时空观的确立5.1电磁场理论引发的怪5.2狭义相对论的基本原5.3奇特的相对论效应5.4走近广义相对论5.5无穷的宇宙选修3-5第一章?碰撞与动量守恒1.1探究动量变化与冲量1.2探究动量守恒定律1.3动量守恒定律的案例1.4美妙的守恒定律第二章?波和粒子2.1拨开黑体辐射的疑云2.2涅盘凤凰再飞翔2.3光是波还是粒子2.4实物是粒子还是波第三章?原子世界探秘3.1电子的发现及其重大3.2原子模型的提出3.3量子论视野下的原子3.4光谱分析在科学技术第四章?从原子核到夸克4.1原子核结构探秘4.2原子核的衰变4.3让射线造福人类4.4粒子物理与宇宙的起第五章?核能与社会5.1核能来自何方5.2裂变及其应用5.3聚变与受控热核反应5.4核能利用与社会发展。

§5.4 飞出地球去

v =§5.4 飞出地球去1. 了解人造卫星发射与运行原理。

2. 知道三个宇宙速度的含义。

3. 会推导第一宇宙速度。

任务一：阅读教材第96-98页“三个宇宙速度”，回答下列问题。

1．设地球和卫星的质量分别为M 和m,卫星到地心的距离为r ，求卫星运动的线速度v2．什么叫第一宇宙速度？如果地球质量为5.986.37⨯1024千克，地球半径为6.37⨯106m ，引力常量为6.67⨯10-11 m 3/（kg.s 2）,试计算第一宇宙速度的大小。

3. 根据以上推导和分析，思考以下：（1）线速度与轨道半径的关系？半径越小，线速度越（2）角速度与轨道半径的关系？半径越小，角速度越（3）周期与轨道半径的关系？半径越小，周期越4．为什么向高轨道发射卫星比向低轨道发射要困难？5.第一宇宙速度是最的环绕速度，是最的发射速度。

（填“大”或“小” ）任务二：回答下列问题。

1. 利用已学内容，推导第一宇宙速度的另一种表达式2. 什么叫第二宇宙速度？什么叫第三宇宙速度？1．两颗人造地球卫星，都在圆形轨道上运动，轨道半径之比r 1:r 2＝2:1，则它们的速度之比为（）A ．2:1B ．1:4C ．1:2D ．4:1 2. 假设人造卫星绕地球做匀速圆周运动，当卫星绕地球运动的轨道半径增大到原来的2倍时，（）A．卫星运动的线速度将增大到原来的2倍B．卫星所受的向心力将减小到原来的一半2 C．卫星运动的周期将增大到原来的2倍D．卫星运动的线速度将减小到原来的2 3. 有两颗人造地球卫星质量之比m1∶m2=1∶2,它们运行线速度之比v1∶v2=1∶2，那么( )A. 向心力之比F1∶F2=1∶32B. 向心加速度之比a1∶a2=16∶1C. 轨道半径之比r1∶r2=4∶1D. 周期之比T1∶T2=8∶14．地球的第一宇宙速度约为8㎞/s，某行星的质量是地球的6倍，半径是地球的1.5倍．该行星上的第一宇宙速度约（）A．16㎞/s B．32㎞/s C．46㎞/s D．2㎞/s5．关于第一宇宙速度，下面说法正确的是（）A．它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度B．它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度C．它是使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度D．它是卫星在椭圆轨道上运行时在近地点的速度6．关于地球的同步卫星，下列说法正确的是（）A．它处于平衡状态，且具有一定的高度B．它的加速度小于9.8m/s²C．它的周期是24小时，且轨道平面与赤道平面重合D．它绕行的速度小于7.9㎞/s7．宇航员在月球表面附近自h高处以初速度v0水平抛出一个小球，测出小球的水平射程为L．已知月球半径为R，若在月球上发射一颗卫星,使它在月球表面附近绕月球作圆周运动．若万有引力恒量为G，求：(1)该卫星的周期；(2)月球的质量.1．关于地球的三个宇宙速度下列说法中正确的是（）A．第一宇宙速度是人造卫星的最小发射速度B．第一宇宙速度是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最大速度C．人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最大速度是11.2km/sD．由B可推知，物体绕太阳做圆周运动的最大速度是16.7km/s2．地球的第一宇宙速度速度是7.9km/s，如果有一颗人造卫星距地面的高度恰好等于地球半径，则它的环绕速度为（）A．7.9km/s B．5.59km/s C．3.85km/s D．2.8km/s 3．人造卫星沿圆形轨道绕地球运行，由于大气阻力作用使其高度逐渐降低，则它的（）A．向心加速度减小B．线速度减小C．角速度不变D．周期减小4．如图3-4-1所示，a、b、c是地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，a、b质量相同，且小于c的质量，则（）A．b所需向心力最小B．b、c周期相等，且大于a的周期C ．b 、c 的向心加速度相等，且大于a 的向心加速度D ．b 、c 的线速度大小相等，且小于a 的线速度5．一航天飞机绕地球作匀速圆周运动，航天飞机内一机械手将一个物体相对航天飞机无初速地释放于机外，则此物体将（）A ．自由落体运动B ．做平抛运动C ．绕地球做匀速圆周运动D ．与航天飞机相对距离保持不变6．在人造卫星上可成功完成的实验是（）A ．单摆测重力加速度B ．用密度计测液体的密度C ．用天平称物体的质量D ．用弹簧秤测量拉力7．某人在一星球上以速度v 0竖直上抛一物体，经时间t 后物体落回手中。

5.4 飞出地球去导学案

5.4飞出地球去课程学习目标：1、了解人造卫星有关知识；2、知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度；3、理解卫星的运行速度与轨道半径的关系：4、了解地球同步卫星的规律。

知识体系梳理1、卫星的发射原理地球对周围的物体有___________作用，因而抛出的物体要______________，但是抛出的初速度越大，物体就会飞得____________，当速度足够大时，物体就永远不会落回到地面上，将围绕地球转动，成为一颗绕地球运动的___________________。

2、宇宙速度（1）物体在_______________绕地球作圆周运动的速度称为第一宇宙速度，第一宇宙速度大小的表达式是_______________，它在数值上等于______________Km/s.（2）第二宇宙速度也叫做地面的逃逸速度，是使物体挣脱_____________引力束缚的最小速度，其大小为____________Km/s.第三宇宙速度是使物体挣脱____________引力束缚的最小速度，其大小为___________Km/s.（3）要使人造卫星绕地球运动，它进入地面附近的速度必须等于或大于__________Km/s，并且小于_____________Km/s.主题1：卫星发射的原理情景：1957年10月4日，前苏联用三级火箭发射了世界上第一颗人造地球卫星——“旅行者”1号，人们开始迈入航天时代，近几年，我国的“神舟”号系列飞船、嫦娥一号发射升空，在航天领域取得了瞩目成就。

问题：阅读教材第95页内容及观察图5-14，回答下列问题：从地球发射飞船的理论基础是什么？怎样才能成为地球的卫星？主题2：卫星轨道的特点问题：结合万有引力和圆周运动的知识回答下列问题：如图所示的几条地球卫星轨道，用所学知识判断，哪几条是可能的，哪几条是不可能的？并总结卫星轨道的特点。

主题3：宇宙速度背景：牛顿在思考万有引力定律时就曾想过，从高山上水平抛出物体，速度一次比一次大，落地点就一次比一次远。

高一课件集5.4 飞出地球去

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月球上的第一个人类脚印
人类第一次登上月球
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三、第三宇宙速度——飞出太阳系
使卫星能够逃离太阳的引力作用的卫星发射速度
如果物体的速度等于或大于16.7km/s，物体就摆脱了太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。第三宇宙速度: 16.7km/s
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“先驱者”号携带的地球人“名片”
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1、发射速度：是指被发射物在地面附近离开发射装置
时的速度。 ①宇宙速度均指发射速度。 ②第一宇宙速度为在地面发射卫星的最小速度，也是环绕地球运行的最大速度。
2、运行速度：是指卫星进入轨道后绕地球做匀速圆周运
动的速度。
GM v r
r↗ v↘
近地卫星其他卫星
v发 v运 v发 >v运
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二、第二宇宙速度——飞出地球去使卫星能够逃离地球的引力作用的卫星发射速度当物体的速度大于或等于11.2km/s时，卫星就会挣脱地球的引力束缚，不再绕地球运行，而是飞向太阳系的其它空间中去。我们把这个速度叫第二宇宙速度。
D、角速度越小,加速度越大
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2、两颗人造地球卫星质量之比m1∶m2=1∶2,轨道半径之比R1∶R2=3∶1，下列有关数据之比正确的是( D )
A、周期之比T1∶T2=3∶1
B、线速度之比v1∶v2=3∶1
C、向心力之比F1∶F2=1∶9
D、向心加速度之比a1∶a2=1∶9
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3、关于宇宙速度，下列说法正确的是（ A ） A.第一宇宙速度是能使人造地球卫星飞行的最小发射速度 B.第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度 C.第二宇宙速度是卫星在椭圆轨道上运行时的最大速度
牌上画有代表地球人的裸体男女，男人举起右手表示向“太空人”致意；人像背后为按比例绘制的先驱者号外形，以示人体的大小；下方10个圆圈表示太阳系，从左边

飞出地球去

教学中的互联网搜索《飞出地球去》教学案例汉阴县教研室陈显威汉阴中学高群英【教案背景】1、面向学生2、学科：物理3、课时：14、教学课题：《飞出地球去》【教材分析】《飞出地球去》是新课程教课版必修2第五章第4节，重点讲述了人造卫星的发射原理，推导了第一宇宙速度,并介绍了第二、第三宇宙速度。

本节课是“万有引力定律与航天”中的重点内容，是学生进一步学习、研究、探索天体物理问题的理论基础。

【教学目标】（一）知识与技能（1）了解人造卫星的有关知识（2）分析人造卫星的运动规律（3）掌握三个宇宙速度的物理意义，（4）会推导第一宇宙速度；（5）简单了解航天发展史；（6）能用所学知识求解卫星基本问题。

（二）过程与方法（1）培养学生观察数据分析数据的能力；（2）培养学生科学推理、探索能力；（3）培养学生在处理实际问题时，如何构建物理模型的能力；（4）学习科学的思维方法培养学生归纳、分析和推导及合理表达能力。

（三）情感态度与价值观介绍世界及我国航天事业的发展现状，激发学习科学，热爱科学的热情，增强民族自信心和自豪感。

【教学方式、学习方法】演示讲述、基于项目学习、合作交流。

【教学手段】多媒体设备、物理课件、应用网络教学工具。

【教学过程与教学资源设计】一、创设情境，引入课题几千年前中国的嫦娥就想奔月(百度图片1)，几百年前英国的物理学家牛顿就画出的离开地球的构想(百度图片2)，1957年10月4日苏联第一颗人造地球卫星“旅行者1号”发射(百度图片3)，人类开始迈入航天时代(百度图片4)。

二、自主学习，探究知识1、第一宇宙速度卫星要具有多大的速度，才能环绕地球运动呢？怎样推导？(1)设一颗人造卫星沿圆形轨道绕地球运转。

卫星绕地球运转的向心力由什么力提供？学生回答：由卫星所受地球的万有引力来提供. 即：r v m rMm G 22= 所以我们得到rGM v = 在公式中，M 为地球质量，G 为引力恒量，r 为卫星轨道半径.此式为卫星绕地球正常运转的线速度的表达式.(2).讨论v 与r 之间的关系：学生回答：由于GM 一定，r 越小，线速度v 越大，反之，r 越大，v 越小.由此我们得到：距地面越高的卫星运转速率越小。

沪科版必修2《飞出地球去》word教案

5.4飞出地球去一、教学目标1知识与技能：（1）了解人造卫星的有关知识，正确理解人造卫星做圆周运动时，各物理量之间的关系。

（2）知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。

2、过程与方法：（1）通过用万有引力定律来推导第一宇宙速度，培养学生运用知识解决问题的能力。

3、情感态度与价值观：（1 ）通过介绍我国在卫星发射方面的情况，激发学生的爱国热情。

（2）感知人类探索宇宙的梦想，促使学生树立献身科学的人生价值观。

二、教学内容剖析1、本节课的地位和作用：本节内容主要介绍了宇宙速度、人造地球卫星、宇宙航天器等内容，人们在应用万有引力定律研究天体运动的基础上，实现人类的航天梦想，为科学研究、人类生活服务方面做出巨大的贡献。

通过本节学习了解如下知识：（1）第一宇宙速度：物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，V GM /R或V gR,数值上V1=7.9km/s .（2）第二宇宙速度：克服地球引力，脱离地球的逃逸速度.V2=11.2km/s.（3）第三宇宙速度：在地面附近发射物体挣脱太阳引力束缚的速度，V3=11.2km/s.2、本节课教学重点：对第一宇宙速度的推导过程和方法，了解第一宇宙速度的应用领域。

3、本节课教学难点：1、人造地球卫星的发射速度与运行速度的区别。

2、掌握有关人造卫星计算及计算过程中的一些代换。

三、教学思路与方法这节内容是万有引力理论的成就在生活中的应用，与我们的生活密切相关，让学生在学习物理的过程中感受到物理就在我们的身边，与我们的生活时刻联系在一起.从而引导学生进行科学和生活、和社会联系的思考，培养学生学习物理的兴趣，激发学生献身科学的热情，对学生科学价值观的形成起到重要的作用。

四、教学准备多媒体课件，细线，塑料瓶。

课堂教学设计思考：我们能否发射一颗周期为70min 的卫星呢？提示：同学们算算，近地卫星的周期又是多少呢？T=2HR / 07X1 o3s^84 5rrin不能！！[GM V ='------V R得出发射速度小于7.9km/s。

2017-2018学年八年级物理下册(沪粤版)10.4《飞出地球》教案

20172018学年八年级物理下册（沪粤版）10.4《飞出地球》教案作为一名经验丰富的幼儿园教师，我始终坚信，每个孩子都是独一无二的，他们的好奇心和求知欲应该得到充分满足。

因此，我设计了一堂生动有趣的科学启蒙课程——“飞出地球”，旨在通过探索宇宙奥秘，激发孩子们对科学的热爱和向往。

一、设计意图本节课的设计采用了情境教学法和互动式教学法，以孩子们喜爱的动画角色“喜羊羊”为线索，引入宇宙的概念，通过观察、思考、实践等环节，让孩子们在轻松愉快的氛围中掌握宇宙的基本知识。

活动的目的在于培养孩子们的观察力、思考力和动手能力，提高他们的科学素养。

二、教学目标1. 知识目标：让孩子们了解宇宙的基本概念，知道地球在宇宙中的位置，了解太阳系的主要行星。

2. 能力目标：培养孩子们的观察力、思考力和动手能力，提高他们的科学素养。

3. 情感目标：激发孩子们对科学的热爱和向往，培养他们积极探索宇宙奥秘的精神。

三、教学难点与重点重点：宇宙的概念、地球在宇宙中的位置、太阳系的主要行星。

难点：宇宙的起源和演化、恒星和行星的区别。

四、教具与学具准备1. 教具：宇宙星空投影仪、太阳系模型、行星卡片。

2. 学具：每人一份宇宙星空手册、彩色笔。

五、活动过程1. 情境导入（5分钟）通过播放喜羊羊与灰太狼的动画片段，让孩子们了解到灰太狼想要逃离地球，引发孩子们对宇宙的好奇心。

提问：“灰太狼为什么想要离开地球？你们知道宇宙是什么吗？”2. 观察思考（10分钟）利用宇宙星空投影仪，展示宇宙星空，让孩子们观察并描述他们看到的星星、行星等。

引导孩子们思考：“地球在宇宙中是什么样的？太阳系有哪些行星？”3. 学习宇宙知识（10分钟）分发宇宙星空手册，让孩子们跟随老师一起学习宇宙的基本知识，包括宇宙的概念、地球在宇宙中的位置、太阳系的主要行星等。

期间，老师通过讲解和互动，让孩子们巩固所学知识。

4. 动手制作（10分钟）让孩子们分组，每组用彩色笔和行星卡片制作一个太阳系模型。

沪教版高中物理必修2第5章第4节飞出地球去备课参考：知识探讨+例题思考+同步练习(3份)飞出地球去知识探讨

飞出地球去-知识探讨合作与讨论1.如何发射人造地球卫星？2.什么是宇宙速度？我的思路:1.人造卫星的发射地球对周围的物体有引力的作用，因而抛出的物体要落回地面.但是，抛出的初速度越大，物体就会飞得越远.牛顿在思考万有引力定律时就曾设想过，从高山上用不同的水平速度抛出物体，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次离山脚远.如果没有空气阻力，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上，它将围绕地球旋转，成为一颗绕地球运动的人造地球卫星，简称人造卫星.人造卫星发射示意图人造卫星2.宇宙速度人造卫星围绕地球转动时的速度究竟有多大呢？下面我们来计算一下人造卫星沿圆形轨道绕地球运动时的速度.设地球和卫星的质量分别为和m，卫星到地心的距离为r，卫星运动的速度为v.由于卫星运动所需的向心力是由万有引力提供的，所以由此解出v= ①从①式可以看出，卫星距地心越远，它运行的速度越慢.虽然距地面高的卫星运行速度比靠近地面的卫星运行速度小，但是向高轨道发射卫星却比向低轨道发射卫星要困难.因为向高轨道发射卫星，火箭要克服地球对它的引力做更多的功.三个宇宙速度对靠近地面运行的人造卫星，可以认为此时的r等于地球的半径R，在①式中把r用地球半径R 代入，可以求出v1==624111037.61089.51067.6⨯⨯⨯⨯- m/s =7.9 km/s这就是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，又称第一宇宙速度，也叫环绕速度.如果人造卫星进入地面附近的轨道速度大于7.9 km/s ，而小于11.2 km/s ，它绕地球运动的轨迹就不是圆形，而是椭圆.当物体的速度等于或大于11.2 km/s 时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运行.我们把这个速度叫做第二宇宙速度，也叫脱离速度.达到第二宇宙速度的物体还受到太阳的引力.要想使物体挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去，必须使它的速度等于或大于16.7 km/s ，这个速度叫做第三宇宙速度，也叫逃逸速度.知识总结1.第一宇宙速度v 1=7.9 km/s 可由公式v = (g 为地球表面处的重力加速度，R 为地球半径)得出,它既是最小的发射速度,又是最大的环绕速度.而第二宇宙速度v 2=11.2 km/s 和第三宇宙速度v 3=16.7 km/s 都是指发射速度.2.有关卫星问题的分析,都可根据万有引力提供向心力,由公式:22222π4Tm r m r v m r Mm G ===ωr 推导得出. 3.通讯卫星(也叫地球同步卫星)其特点是:与地球保持相对静止,具有与地球自转相同的周期和角速度,即T =24 h.另外,它只能处于赤道的正上方,距地面的高度也是一定的,大约为3.6×104 km.。

高中物理 54《飞出地球去》同步精练精析沪科版必修2

5.4 飞出地球去【学业达标训练】1.人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,其速率（）A.大于7.9 km/sB.介于7.9 km/s～11.2 km/s之间C.小于或等于7.9 km/sD.一定等于7.9 km/s【解析】选C.第一宇宙速度v=7.9 km/s是绕地球做匀速圆周运动的最大速度,故所有人造地球卫星的速度都小于或等于第一宇宙速度,故C正确.2.宇宙飞船在绕地球的圆轨道上运行时，宇航员由静止释放一探测仪器，该仪器离开飞船后的运动情况为（）A.继续和飞船一起沿轨道运行B.做平抛运动落向地球C.由于惯性沿轨道切线方向飞出做匀速直线运动而远离地球D.做自由落体运动而落向地球3.若人造卫星绕地球做匀速圆周运动,则下列说法正确的是（）A.卫星的轨道半径越大,它的运行速度越大B.卫星的轨道半径越大,它的运行速度越小C.卫星的质量一定时,轨道半径越大,它需要的向心力越大D.卫星的质量一定时,轨道半径越大,向心加速度越大【解析】4.（2009·广东高考）关于地球的第一宇宙速度，下列表述正确的是（）A.第一宇宙速度又叫环绕速度B.第一宇宙速度又叫脱离速度C.第一宇宙速度跟地球的质量无关D.第一宇宙速度跟地球的半径无关6.在圆轨道上运动的质量为m 的人造地球卫星,它到地面的距离等于地球半径R,地面上的重力加速度为g,求:(1)卫星运动的线速度;(2)卫星运动的周期.【素能综合检测】【解析】【解析】答案:一、选择题（本题共5小题，每小题4分，共20分，每小题至少一个选项正确）1.1989年10月18日，人类发射的“伽利略号”木星探测器进入太空,于1995年12月7日到达木星附近，然后绕木星运转并不断发回拍摄到的照片，人类发射该探测器的发射速度应为（）A.等于7.9 km/sB.大于7.9 km/s 而小于11.2 km/sC.大于11.2 km/s 而小于16.7 km/sD.大于16.7 km/s【解析】选C.探测器要到达木星，首先使之成为绕太阳转动的“人造行星”，使其进入木星附近，然后成为木星的卫星，因此发射速度应介于第二宇宙速度与第三宇宙速度之间，故选C.3.（2009·四川高考）据报道， 2009年4月 29日，美国亚利桑那州一天文观测机构发现一颗与太阳系其他行星逆向运行的小行星，代号为2009HC82.该小行星绕太阳一周的时间为3.39年，直径2～3千米，其轨道平面与地球轨道平面呈155°的倾斜.假定该小行星与地球均以太阳为中心做匀速圆周运动,则小行星和地球绕太阳运动的速度大小的比值为（）4.（2009·广东高考）宇宙飞船在半径为R1的轨道上运行，变轨后的半径为R 2,R 1>R 2.宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，则变轨后宇宙飞船的（）A ．线速度变小 B.角速度变小【解析】【解析】C ．周期变大 D.向心加速度变大二、非选择题（本题包括3小题，共30分.要有必要的文字叙述）6.(8分)两个人造地球卫星，其轨道半径之比为r 1∶r 2=2∶1,求：（1）它们的向心加速度之比.（2）线速度之比.7.（思维拓展题）（10分）已知地球半径为R,地球表面重力加速度为g,不考虑地球自转的影响.（1）推导第一宇宙速度v 1的表达式; 【解析】【解析】【解析】答案:（2）若卫星绕地球做匀速圆周运动,运行轨道距离地面高度为h,求卫星的运行周期T.［探究·创新］8.(12分)航天飞机是能往返于地球和太空之间的载人飞行器，利用航天飞机，既可将人造卫星送入太空，也可以到太空去维修和保养太空站.（1）航天飞机对圆形轨道上的卫星进行维修时，两者的速度必须基本相同，现已知待修的卫星离地高为h ，地球半径为R ，地球表面的重力加速度为g ，试求维修卫星时航天飞机的线速度的大小.（2）航天飞机返航着陆时,当速度达到某值时从尾部弹出减速伞，能使航天飞机迅速减速，若航天飞机质量为m ，弹出减速伞后在水平跑道上滑行距离为s ，受到的平均阻力为f.求减速伞刚弹出时，航天飞机的速度.【解析】【解析】答案:。

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（2）等于这个速度，卫星刚好能在地球表面附近
做匀速圆周运动；（3）如果大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星将沿椭圆轨道绕地球运行，地心就成为椭圆轨道的一个焦点。
2.第二宇宙速度——飞出地球使卫星能够逃离地球的引力作用的卫星发射速度。当物体的速度大于或等于11.2km/s时，卫星就会挣脱地球的引力束缚，不再绕地球运行，而是飞向太阳系的其它空间中去。我们把这个速度叫做第二宇宙速度。
月球上的第一个人类脚印人类第一次登上月球
3.第三宇宙速度——飞出太阳系使卫星能够逃离太阳的引力作用的卫星发射速度。如果物体的速度等于或大于16.7km/s，物体就摆脱了太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。第三宇宙速度： 16.7km/s。
地球同步卫星所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星，它的周期T＝24ｈ。 1. 周期T=24h
B ）
A.它是人造Biblioteka 星绕地球飞行的最小速度B.它是近地圆周轨道上人造卫星的运行速度
C.它是卫星在椭圆轨道上运行时在近地点的速度
D.它又叫环绕速度，即绕地球做圆轨道运行的卫
星的速度都是第一宇宙速度
例2.甲、乙为两颗地球卫星，其中甲为地球同步卫
星，乙的运行高度低于甲的运行高度，两卫星轨道
均可视为圆轨道。以下判断正确的是( AC )
M 5.98 1024 kg
6.671011 5.981024 6.37106
v1
GM R

m / s 7.9km / s
这是人造地球卫星在地面附近做匀速圆周运
动的速度，叫做第一宇宙速度，又叫地面附近的
环绕速度。
说明：
（1）如果卫星的速度小于第一宇宙速度，卫星将
落到地面而不能绕地球运转；
出地球，飞向宇宙的。
1.了解人造卫星的有关知识，正确理解人造卫
星做圆周运动时，各物理量之间的关系。 (重点)
2.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。
提出问题抛出的石头会落地，为什么卫星、月亮没有落
下来？卫星、月亮没有落下来必须具备什么条件？
v0
A
B
C
D
牛顿的思考与设想
牛顿的卫星发射原理图物体抛出的速度v越大时，落地点越远，速度不断增大，将会出现什么结果？
1.人造地球卫星的轨道半径越大，则( BC ) A.速度越小，周期越小 B.速度越小，加速度越小 C.加速度越小，周期越大 D.角速度越小，加速度越大
2.人造卫星的天线偶然折断，天线将做(
D
)
A.自由落体运动
B.平抛运动
C.远离地球飞向太空
D.继续和卫星一起沿轨道运转
3.关于宇宙速度，下列说法正确的是（ A ） A.第一宇宙速度是能使人造地球卫星飞行的最小发射速度 B.第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度 C.第二宇宙速度是卫星在椭圆轨道上运行时的最大速度 D.第三宇宙速度是发射人造地球卫星的最小速度
2008年9月25日，神舟七号翟志刚刘伯明景海鹏
2007年10月24日，在西昌卫星发射中心由“长
征三号甲”运载火箭将
“嫦娥一号”发射升空。
“嫦娥二号”于2010年10 月1日18时59分57秒在西昌卫星发射中心发射升空，并获得了圆满成功。
神舟九号与天宫一号交会对接
例1.关于第一宇宙速度，下面说法中正确的是 (
4.(2012·山东高考) 2011年11月3日，“神州八号”
飞船与“天宫一号”目标飞行器成功实施了首次交会
对接。任务完成后“天宫一号”经变轨升到更高的轨
道，等待与“神州九号”交会对接。变轨前和变轨完
成后“天宫一号”的运行轨道均可视为圆轨道，对应
的轨道半径分别为R1、R2，线速度大小分别为v1、 v v2 。则 1 等于（ B ） v2
1969年7月20 日，阿波罗11 号将人类送上了月球。
在火星上着陆的 “勇气” 号探测器
我国的航天成就 1970年4月24日，我国第一颗人造卫星升空。
2007年10月24日，嫦娥一号月球探测器发射成功。
2003年10月15日，神舟五号
杨利伟
2005年10月12日，神舟六号
费俊龙聂海胜
射了世界上第一颗人造地球卫星，并送入轨道，人
类从此进入了利用航天器探索外层空间的新时代。
通过前面的学习我们知道，人类通过站在地球
上的观测，认识到了天体做什么样的运动，并进一
步弄清了天体为什么要做这样的运动。然而，人类
并不满足于只站在地球上探索宇宙的奥秘。本节
课，我们就来学习人类是如何应用万有引力定律走
近地卫星的速度是多少呢？
近地卫星飞行的高度一般为100km～200km，
与地球的半径6370 km相比，完全可以用6370 km
表示卫星到地心之间的距离，即r＝6370 km，近
地卫星的速度是多少呢？
已知： G 6.67 1011 N m2 / kg 2
R 6.37 106 m
不是每一粒种子都能发芽，不是每一段
路程都铺满鲜花，不过不要忘记，乌云遮不
住太阳的光华。
2. 轨道平面在赤道平面内
3. 离地高度h=36 000km 4. R、v、ω 、T、an“全部固定”
人造卫星
请单
宇宙速度
击
不同
的
抛射
速
度
二.为了和平与进步 1957年10 月，前苏联发射第一颗人造地球卫星。
1961年4月12日，前苏联空军少校加加林乘坐东方一号载人飞船进入太空，实现了人类进入太空的梦想。
5.4
飞出地球去
地球是人类的摇篮，人类绝不会永远躺在这个摇篮里，而会不断地探索新的天体和空间。 ——齐奥尔科夫斯基（1857.9.5
-1935.9.19）
现代航天学和火箭理论的奠
基人。
卫星由镀铬合金制成，重83.6公斤，外表呈圆球形，直径５８厘米，轨道远地点为986.96 公里，近地点为 230.09公里，每96 分钟绕地球转一周。 1957年10月4日，前苏联在拜科努尔发射场发
A.甲的周期大于乙的周期
B.乙的速度大于第一宇宙速度
C.甲的加速度小于乙的加速度
D.甲在运行时能经过北极的正上方
一. 三个宇宙速度
1.第一宇宙速度：v＝7.9 km／s，是卫星发射的
最小速度，是卫星绕地球运行的最大速度。
2.第二宇宙速度：v＝11.2 km／s，是卫星挣脱
地球束缚的最小发射速度。
3.第三宇宙速度： v＝16.7 km／s，是挣脱太阳束缚的最小发射速度。二. 为了和平与进步
一.三个宇宙速度
1.第一宇宙速度
卫星要具有多大的速度，才能环绕地球运动呢？
分析论证
设地球质量为M，半径为R。人造地球卫星在圆轨道上运行，质量为m，轨道半径为r。那么，在该轨道上做匀速圆周运动的卫星的速度v如何推算？由
Mm v2 G 2 m , r r
得卫星运动的速度 v GM , r 可见卫星离地心越远，它运行的速度越慢。