高中物理《人造卫星宇宙速度》教案教科版必修
高中物理必修二教案-3.4 人造卫星 宇宙速度6-教科版
人造卫星宇宙速度【教学目标】1、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。
2、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。
(5)培养学生自学和应用网络资源的能力。
(6)理解科学技术与社会的互动关系,培养学生科学的民主意识。
3、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,热爱科学的激情,增强民族自信心和自豪感。
【教学重难点】教学重点:(1)卫星运行的动力学特点规律,第一宇宙速度的推导。
教学难点:(1)卫星的运行速度与发射速度的区别;(2)第一宇宙速度是卫星发射的最小速度,是卫星运行的最大速度。
【教学方法】讲授、讨论并辅以多媒体演示及网络环境下的自学等多种形式的教学方法。
体现信息化教学和综合化的思路,有效合理地应用各种教育教学手段,丰富学生的学习方式,优化教学过程。
【教学器材】网络设备及相应的教学软件。
【教学手段】多媒体设备、物理课件【教学过程】一、新课引入教师:(ppt 关于嫦娥奔月,万户,宇宙苍穹的图片)有一个传说凄惨而美丽,有一个假设大胆但无知,有一种追求几代人一直在继续……学生:欣赏图片。
教师:仰望星空,浩瀚的宇宙苍穹给人以无限遐想,千百年来,人类一直向往能插上翅膀飞出地球,去探索宇宙的奥秘,李白的“俱怀逸兴壮思飞,欲上青天揽明月”是怎样的一种豪情?到今天这一梦想实现了吗?学生:实现了。
(激起学生兴趣)教师:世界上第一颗人造卫星的发射,揭开了人类探索宇宙的新篇章。
提问1:(1)世界上第一颗人造卫星是哪一年由哪一国家发射的?(2)我国哪一年发射了自己的人造卫星?(3)迄今我国共发射了多少颗人造卫星?学生:踊跃回答教师:从1970年4月24日东方红一号的成功发射,到2007年10月24日嫦娥一号发射我国发射人造卫星和其他探测器60多个,他们分别在通信,气象,探测,导航等多个领域发挥着重要作用。
人造卫星宇宙速度物理教案
一、教学目标:1. 让学生了解人造卫星的基本概念,掌握人造卫星的轨道速度。
2. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
3. 激发学生对宇宙探索的兴趣,培养学生的创新意识。
二、教学内容:1. 人造卫星的定义与分类2. 人造卫星的轨道速度3. 第一宇宙速度与第二宇宙速度4. 人造卫星的轨道稳定性5. 我国人造卫星的发展历程三、教学重点与难点:1. 教学重点:人造卫星的轨道速度、第一宇宙速度与第二宇宙速度的概念及计算。
2. 教学难点:人造卫星轨道稳定性的原理及其应用。
四、教学方法:1. 采用讲授法,讲解人造卫星的基本概念、轨道速度的计算等知识点。
2. 采用案例分析法,分析我国人造卫星的发展历程,增强学生的民族自豪感。
3. 采用问题驱动法,引导学生思考人造卫星轨道稳定性的重要性。
五、教学过程:1. 导入新课:通过展示人造卫星发射的壮观画面,引导学生关注人造卫星及其相关知识。
2. 讲解人造卫星的基本概念,区分不同类型的卫星。
3. 讲解人造卫星的轨道速度,引导学生理解第一宇宙速度与第二宇宙速度的概念。
4. 运用公式计算人造卫星的轨道速度,让学生动手实践,加深对知识点的理解。
5. 分析我国人造卫星的发展历程,激发学生的爱国情怀。
6. 讲解人造卫星轨道稳定性的原理及其应用,引导学生关注卫星导航、通信等技术。
7. 课堂小结:回顾本节课的主要知识点,强调人造卫星轨道速度及稳定性的重要性。
8. 布置作业:让学生结合所学知识,分析实际问题,提高运用物理知识解决实际问题的能力。
六、教学评估:1. 课堂问答:通过提问方式检查学生对人造卫星基本概念和轨道速度的理解。
2. 练习题:布置有关人造卫星轨道速度计算和轨道稳定性的练习题,以检测学生的掌握情况。
3. 小组讨论:组织学生分组讨论人造卫星在现实生活中的应用,评估学生对知识点的实际应用能力。
七、教学拓展:1. 组织学生参观天文馆或航天博物馆,深入了解人造卫星和相关航天技术。
高中物理-高三人造卫星宇宙速度教案
高中物理-高三人造卫星宇宙速度教案【教学内容】人造卫星宇宙速度【教学目标】1.了解人造卫星的概念和应用。
2.掌握引力场和引力中心的概念。
3.掌握人造卫星的宇宙速度公式及其推导。
4.能够解决物理实际问题,如计算一个太阳同步卫星所需的宇宙速度。
【教学重点】掌握人造卫星的宇宙速度公式及其推导。
【教学难点】解决物理实际问题,如计算一个太阳同步卫星所需的宇宙速度。
【教学方法】讲授结合实例分析,归纳法,启发式教学。
【教学过程】一、导入(5分钟)教师通过向学生介绍美国的早期卫星发射活动,向学生展示人类的探索精神,并引入本堂课的内容。
二、讲解卫星的概念和应用(5分钟)教师简要介绍卫星的概念和应用,让学生了解卫星技术在现代通讯和空间探索中扮演的重要角色。
三、引力场和引力中心的概念(10分钟)教师通过引力场和引力中心的研究,让学生了解万有引力定律对于卫星轨道运动的重要性。
四、讲解卫星的宇宙速度公式及其推导(20分钟)1.教师讲解卫星的宇宙速度公式V=sqrt(GM/r),其中V为宇宙速度,G为万有引力常数,M为行星或恒星的质量,r为半径。
2.教师通过式子的推导,讲解卫星的宇宙速度是如何与高度和质量有关的,并结合实例进行分析。
五、实例分析(10分钟)教师通过让学生计算一个太阳同步卫星所需的宇宙速度,让学生应用所学知识,解决物理实际问题。
六、练习(10分钟)教师要求学生在课堂上完成若干练习,以巩固所学知识。
七、小结(5分钟)教师对本堂课所学内容进行简要总结,并强调本堂课的重点和难点。
【教学反思】本次授课通过讲解卫星的概念和应用、引力场和引力中心的概念、卫星的宇宙速度公式及其推导、实例分析等环节,让学生了解并掌握卫星的宇宙速度公式及其在物理实际问题中的应用。
教师注重实践和实用,让学生在课堂上能够独立解决物理实际问题,提高了学生的探究能力和应用能力。
人造卫星宇宙速度教案
人造卫星宇宙速度教案第一章:引言1.1 教学目标让学生了解人造卫星的基本概念。
让学生了解宇宙速度的定义和意义。
1.2 教学内容人造卫星的定义和分类。
宇宙速度的定义和计算公式。
1.3 教学方法采用讲授法,讲解人造卫星的基本概念和宇宙速度的定义。
采用互动法,提问学生关于人造卫星和宇宙速度的知识。
1.4 教学步骤1. 引入话题:提问学生对人造卫星的了解。
2. 讲解人造卫星的定义和分类。
3. 讲解宇宙速度的定义和计算公式。
4. 举例说明宇宙速度在实际应用中的重要性。
5. 提问学生关于人造卫星和宇宙速度的问题,引导学生思考和讨论。
第二章:人造卫星的基本概念2.1 教学目标让学生了解人造卫星的定义和特点。
让学生了解人造卫星的分类和应用。
2.2 教学内容人造卫星的定义和特点。
人造卫星的分类:地球卫星、太阳卫星、行星卫星等。
人造卫星的应用:通信、导航、气象、科研等。
2.3 教学方法采用讲授法,讲解人造卫星的定义和特点。
采用互动法,提问学生关于人造卫星的知识。
2.4 教学步骤1. 讲解人造卫星的定义和特点。
2. 讲解人造卫星的分类和应用。
3. 举例说明人造卫星在不同领域的应用。
4. 提问学生关于人造卫星的知识,引导学生思考和讨论。
第三章:宇宙速度的定义和计算公式3.1 教学目标让学生了解宇宙速度的定义和意义。
让学生掌握宇宙速度的计算公式。
3.2 教学内容宇宙速度的定义和意义。
宇宙速度的计算公式:v = √(GM/r)。
3.3 教学方法采用讲授法,讲解宇宙速度的定义和意义。
采用互动法,提问学生关于宇宙速度的知识。
3.4 教学步骤1. 讲解宇宙速度的定义和意义。
2. 讲解宇宙速度的计算公式:v = √(GM/r)。
3. 举例说明宇宙速度在不同情境下的应用。
4. 提问学生关于宇宙速度的知识,引导学生思考和讨论。
第四章:宇宙速度在实际应用中的重要性4.1 教学目标让学生了解宇宙速度在实际应用中的重要性。
让学生了解宇宙速度在航天工程中的应用。
4.人造卫星宇宙速度-教科版必修2教案
4. 人造卫星——宇宙速度-教科版必修2教案一、人造卫星的定义和作用人造卫星是人类发射到地球或其他天体轨道上的机械装置,主要用于科学探测、通信、气象观测、导航定位等领域。
人造卫星的发射和运行需要达到特定的速度和高度条件,通常需要通过火箭运载发射到轨道上。
人造卫星的重要作用有:•科学探测:人造卫星可以探测外层空间的信息、画像、观测和研究宇宙的起源、天体物理、大气层、地球环境等方面的问题。
•通信传输:人造卫星可以提供全球范围内的通讯服务、广播电视信号、多媒体信息、移动通信、卫星导航等服务。
•气象观测:人造卫星可以通过气象遥感技术观测大气层的云层、温度、气压等参数,多普勒气象雷达技术,提高天气预报的准确率。
•导航定位:人造卫星还可以提供精准的卫星导航、地理信息服务,促进国际贸易、交通运输的发展。
二、人造卫星发射需要达到的速度人造卫星进入轨道需要两个速度阶段:离地速度和宇宙速度。
离地速度是指火箭飞行器从地面起飞到地球周围输送燃料的过程,也就是所谓的“脱离地心引力”阶段。
离地速度大小取决于火箭的起飞方式和质量大小,一般约为11km/s。
宇宙速度则是人造卫星在轨道上一直维持的速度,它是指在地球引力场的影响下,在轨道高度上一定距离上保持的最小速度。
宇宙速度的大小取决于人造卫星所处的轨道高度,一般在地球距离太阳平均距离的1/3公里每秒左右,大约为7.9km/s。
三、人造卫星轨道种类和运行方式人造卫星的轨道种类主要包括地球同步轨道、中地轨道、远地点轨道和低轨道。
•地球同步轨道(GEO):在地球赤道上高度为3.5787万公里处,人造卫星绕地球旋转一周的时间恰好为24小时,与地球自转周期同步,能够与地球赤道上的某一点始终保持相同的位置,以实现卫星上的广播、电话、电视等通信和气象、环境监测等功能。
•中地轨道(MEO):高度在2000-36000公里之间,主要用于卫星导航、车联网和移动通信等领域。
•远地点轨道(HBO):高度在36000-400000公里间,适用于科学探测、通讯、观测和卫星导航等领域。
物理教案-人造卫星 宇宙速度
物理教案-人造卫星宇宙速度一、教学目标1.了解人造卫星的发射原理及宇宙速度的概念。
2.掌握第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度的计算方法。
3.培养学生的观察能力、分析能力和解决问题的能力。
二、教学重难点1.教学重点:人造卫星的发射原理,宇宙速度的计算方法。
2.教学难点:宇宙速度的推导过程。
三、教学准备1.教具:多媒体设备、PPT、黑板、粉笔。
2.学具:计算器、笔记本、文具。
四、教学过程第一环节:导入1.利用多媒体展示人造卫星的图片,引导学生关注人造卫星的发射。
2.提问:同学们,你们知道人造卫星是如何发射的吗?它和宇宙速度有什么关系?第二环节:探究人造卫星的发射原理1.讲解人造卫星的发射原理,引导学生了解卫星发射的基本过程。
2.展示卫星发射动画,帮助学生形象地理解发射原理。
3.提问:人造卫星发射过程中,为什么需要达到一定的速度?第三环节:讲解宇宙速度的概念1.介绍宇宙速度的定义,引导学生了解宇宙速度的三个级别。
2.分别解释第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度的概念。
3.展示宇宙速度的计算公式,引导学生掌握计算方法。
第四环节:推导宇宙速度1.利用物理公式推导第一宇宙速度,引导学生理解推导过程。
2.讲解第二宇宙速度和第三宇宙速度的推导过程,帮助学生掌握推导方法。
3.提问:同学们,你们能根据推导过程,自己尝试推导出第二宇宙速度和第三宇宙速度吗?第五环节:实例分析1.给出实例,引导学生运用所学知识解决实际问题。
2.讲解实例的解题过程,帮助学生巩固所学知识。
3.提问:同学们,你们还能举出其他关于宇宙速度的应用实例吗?第六环节:课堂小结2.强调宇宙速度在实际应用中的重要性,激发学生的学习兴趣。
3.提问:同学们,你们对本节课的内容有什么疑问或收获?五、作业布置1.复习本节课所学内容,巩固宇宙速度的计算方法。
2.完成课后练习,提高解题能力。
3.深入了解人造卫星的发射过程,拓展知识面。
六、教学反思1.本节课通过引导学生探究人造卫星的发射原理和宇宙速度的计算方法,使学生掌握了相关知识点。
教科版高中物理必修二3.4人造卫星宇宙速度教案
人造卫星宇宙速度
【教学目标】
1.认识人造卫星的有关知识及运动规律。
2.理解人造卫星的发射原理及宇宙速度的推导。
3.结合圆周运动知识求解天体运动的相关物理量。
【教学重点】
1.认识人造卫星的有关知识及运动规律。
2.结合圆周运动知识求解天体运动的相关物理量。
【教学难点】
会理解人造卫星的发射原理及宇宙速度的推导。
【教学过程】
一、情境导入
地球是人类的摇篮,但人类不可能永远被束缚在摇篮里。
你知道是谁率先提出了制造并发射人造地球卫星的设想吗?
二、新知学习
(一)从幻想到现实——人造卫星
1.卫星是一些自然的或人工的在太空中绕行星运动的物体。
2.人造卫星用于通信、导航、侦察、收集气象数据和其他许多领域内的科学研究。
(二)宇宙速度
1.第一宇宙速度:使卫星能环绕地球运行所需的最小发射速度,其大小为v1=7.9 km/s,又称环绕速度。
2.第二宇宙速度:使人造卫星脱离地球的引力束缚,不再绕地球运行,从地球表面发射所需的最小速度,其大小为v2=km/s,又称脱离速度。
3.第三宇宙速度:使物体脱离太阳的束缚而飞离太阳系,从地球表面发射所需的最小速度,其大小为v3=km/s,也叫逃逸速度。
【想一想】
如果要发射一个火星探测器,试问这个探测器将大体以多大的速度从地球上发射?
提示:火星探测器绕火星运动,脱离了地球的束缚,但没有挣脱太阳的束缚,因此它的发射速度应在第二宇宙速度和第三宇宙速度之间,即11.2 km/s<v<16.7 km/s。
人造卫星宇宙速度物理教案
人造卫星宇宙速度物理教案一、教学目标1. 让学生了解人造卫星的基本概念,知道人造卫星的发射和运行原理。
2. 掌握第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度的定义及意义。
3. 能够运用宇宙速度的概念解决实际问题,提高学生的科学思维能力。
4. 培养学生对航天事业的兴趣和热爱科学的精神。
二、教学内容1. 人造卫星的基本概念:卫星的定义、分类及人造卫星的特点。
2. 人造卫星的发射原理:火箭推进、地球引力作用。
3. 第一宇宙速度:定义、计算方法及意义。
4. 第二宇宙速度:定义、计算方法及意义。
5. 第三宇宙速度:定义、计算方法及意义。
三、教学重点与难点1. 教学重点:人造卫星的基本概念、发射原理、宇宙速度的定义及计算方法。
2. 教学难点:宇宙速度的物理意义及应用。
四、教学方法1. 采用问题驱动法,引导学生思考和探索人造卫星及宇宙速度的相关问题。
2. 利用多媒体辅助教学,展示人造卫星发射和运行的动画,增强学生的直观感受。
3. 实例分析法,通过具体案例让学生了解宇宙速度在实际中的应用。
4. 小组讨论法,培养学生的合作精神和团队意识。
五、教学过程1. 导入新课:简要介绍人造卫星的基本概念,激发学生的兴趣。
2. 讲授人造卫星的发射原理,引导学生理解火箭推进和地球引力的作用。
3. 讲解第一宇宙速度的概念、计算方法及意义,让学生掌握基本知识。
4. 讲解第二宇宙速度和第三宇宙速度的概念、计算方法及意义,与第一宇宙速度进行对比,帮助学生理解和记忆。
5. 利用多媒体展示人造卫星发射和运行的动画,让学生直观感受宇宙速度的作用。
6. 实例分析:以我国航天事业为例,介绍宇宙速度在实际中的应用。
7. 小组讨论:让学生围绕宇宙速度的应用展开讨论,培养学生的合作精神和团队意识。
8. 总结本节课的主要内容,强调宇宙速度在航天事业中的重要性。
9. 布置作业:让学生运用宇宙速度的知识解决实际问题,提高学生的科学思维能力。
10. 课后反思:对课堂教学进行总结,针对学生的掌握情况提出改进措施。
人造卫星宇宙速度物理教案
人造卫星宇宙速度物理教案第一章:引言教学目标:1. 了解人造卫星的基本概念及其在现代科技领域中的应用。
2. 掌握宇宙速度的定义及其与人造卫星运动的关系。
教学内容:1. 人造卫星的定义、分类及其应用。
2. 宇宙速度的概念及其计算公式。
教学过程:1. 引入话题:人造卫星的基本概念及其在现代科技领域中的应用。
2. 讲解人造卫星的分类及其特点。
3. 介绍宇宙速度的定义及其与人造卫星运动的关系。
4. 讲解宇宙速度的计算公式及其应用。
教学评价:1. 学生能准确地描述人造卫星的基本概念及其应用。
2. 学生能理解并掌握宇宙速度的定义及其计算公式。
第二章:人造卫星的轨道教学目标:1. 了解人造卫星轨道的基本概念及其特点。
2. 掌握人造卫星轨道的分类及其计算方法。
教学内容:1. 人造卫星轨道的基本概念及其特点。
2. 人造卫星轨道的分类及其计算方法。
教学过程:1. 引入话题:人造卫星轨道的基本概念及其特点。
2. 讲解人造卫星轨道的分类及其特点。
3. 介绍人造卫星轨道的计算方法及其应用。
教学评价:1. 学生能准确地描述人造卫星轨道的基本概念及其特点。
2. 学生能理解并掌握人造卫星轨道的分类及其计算方法。
第三章:宇宙速度的计算教学目标:1. 掌握宇宙速度的计算公式及其应用。
2. 能够运用宇宙速度计算公式计算不同轨道的人造卫星的宇宙速度。
教学内容:1. 宇宙速度的计算公式及其应用。
2. 不同轨道的人造卫星的宇宙速度计算方法。
教学过程:1. 回顾宇宙速度的定义及其计算公式。
2. 讲解不同轨道的人造卫星的宇宙速度计算方法。
3. 进行实例计算并讨论。
教学评价:1. 学生能理解并掌握宇宙速度的计算公式及其应用。
2. 学生能够运用宇宙速度计算公式计算不同轨道的人造卫星的宇宙速度。
第四章:人造卫星的发射与轨道转移教学目标:1. 了解人造卫星发射的基本原理及其过程。
2. 掌握人造卫星轨道转移的方法及其原理。
教学内容:1. 人造卫星发射的基本原理及其过程。
高中物理第三章4人造卫星宇宙速度教案2教科版必修2
第4节人造卫星宇宙速度教学环节教学内容教学说明一、利用图片,创设情景,引出课题二、探究卫星是如何发射和环绕的1.由学生讲述卫星的形成过程.2.观看视频:“嫦娥一号”的发射、变轨和环绕地球运行的模拟演示.卫星的形成过程很复杂,经过简化可以看出有这样几步:发射、转轨、环绕.随着“神舟五号”、“神舟六号”和“嫦娥一号”的发射,各种媒体全方位报道,学生对卫星的了解程度已经很高了,给学生机会回顾和感受.提出问题.三、如何研究卫星的运动1.观看视频:卫星模拟轨道.一部分卫星的轨道是圆的,还有一部分卫星的轨道是椭圆的.我们把椭圆轨道也近似为圆来处理,这样就可以按照圆周运动的规律来研究卫星的运动了.2.神舟五号的椭圆轨道远地点和近地点的距离分别是 350 千米和 200 千米.地球半径是6400 千米,请学生讨论说明能否近似用圆周运动代替椭圆轨道研究卫星问题.3.探究卫星做圆周运动时由什么力提供向心力.地球对卫星的引力和卫星需要的向心力之间有什么样的关系?课件演示各种不同的卫星轨道.教师总是告诉学生用圆周运动规律处理卫星问题,学生会是心存疑虑:“这样的处理有用吗?”用圆周运动处理卫星问题不仅简化了问题,也是符合实际情况的.通过真实数据让学生心悦诚服地接受这种近似.四、推导卫星的环绕速度、角速度、周期(一)线速度以及线速度的变化1.人造地球卫星在空中运行时 , 仅受到地球对它的万有引力作用,这时,这个运动就是卫星做匀速圆周运动所需要的向心力.根据由上式可知, r 越大,即卫星离地面越高 ,它环绕地球运动的速度v越小.对于靠近地面运行的卫星,可以认为 r 近似等于地球的半径地球对物体的引力近似等于卫星的重力 mg ,则有:由学生推导并讨论线速度、角速度、周期随轨道半径的变化.线速度随着半径的变化而变化.v= 7.9km /s这就是人造地球卫星在地面附近环绕地球做匀速圆周运动必须具有的速度,是所有环绕地球运动的卫星的最大速度.这个速度也是发射一颗地球人造卫星所具有的最小速度,叫第一宇宙速度.2.播放视频:三颗不同轨道卫星的速度不同学生学习卫星最大的难点在于没有空间整体形象,通过视频、课件让学生建立起地球与卫星之间的立体图景是很重要的.(二)角速度以及角速度的变化同步卫星( 1 )同步卫星的高度是确定的: h=36000 km.( 2 )理解同步卫星“同步”的意义.( 3 )探究同步卫星的位置.2.观看视频:同步卫星的轨道以及同步卫星的发射.推导之后由学生讨论:角速度随着轨道半径的变化而变化.学生对同步卫星这个词很熟悉,对什么是同步、什么位置可以同步不了解.提出问题:是否可以在北京上空固定一颗同步卫星?(三)周期以及周期的变化周期最小的卫星同时也是速度最大的卫星.2.观看视频:离地面不同高度的卫星速度大小不同,周期不同.3.讨论:线速度、角速度、周期与轨道半径之间的关系:一定四定,一变四变.推导之后由学生讨论:周期随着轨道半径的变化而变化.视频中三颗不同的卫星,轨道半径、线速度、角速度、周期都不同,对同一颗卫星来说,这四个物理量之间有着怎样的关系?五、卫星的发射速度1.讨论卫星是怎样发射出去的?录像显示发射过程很复杂,我们把复杂的技术过程略去,回到基本原理上来,一个物体如何直接告诉学生宇宙速度是发射速度,学生虽然接受,心成为一颗卫星呢?2.牛顿的设想:观看视频.从四条轨迹看,物体成为一颗地球卫星的条件,就是平行于地面发射的速度要足够大.第一宇宙速度: 7.9km /s.第二宇宙速度: 11.2km /s.第三宇宙速度: 16.7km /s.3.观看视频:以不同的速度发射的物体轨迹不同.中的疑虑是很大的,每个卫星发射前的速度不都是零吗?哪个速度才是发射速度呢?六、简述我国航天发展1.图片:嫦娥奔月的轨迹图.2.回顾卫星的发展,展望我国航天事业的未来.卫星的发射有时候要从低轨道通过变轨到高轨道,卫星返回时要从高轨道通过变轨回到低轨道,变轨是怎么实现的呢?教学流程图:学习效果评价:(略.根据实际情况设计,注意可操作性)教学反思:1.卫星问题涉及到发射、变轨和环绕三个环节.课标要求重点在环绕部分,对发射只要求了解三个宇宙速度.随着“神舟五号”、“神舟六号”和“嫦娥一号”发射过程的全方位报导,学生对卫星的了解已经很丰富了.尤其对点火升空、椭圆轨道、变轨等印象深刻.在教学设计中我试着帮助学生把头脑中已有的知识串联起来形成一个较为完整的知识结构.2.对于知识掌握较好的学生,我认为教师的处理应该灵活一些.比如变轨问题,实际是牛顿定律的应用.高考理综物理模拟试卷注意事项:1. 答题前,考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚,将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
高中物理《人造卫星宇宙速度》教学设计 教科版必修2-教科版高中必修2物理教案
人造卫星 宇宙速度教学设计课前预习:1.第一宇宙速度是指卫星在__________绕地球做匀速圆周运动的速度,也是绕地球做匀速圆周运动的____________速度.第一宇宙速度也是将卫星发射出去使其绕地球做圆周 运动所需要的________发射速度,其大小为________.2.第二宇宙速度是指人造卫星不再绕地球运行,从地球表面发射所需的最小速度,其大小为________.3.第三宇宙速度是指使发射出去的卫星挣脱太阳________的束缚,飞到________外所需要的最小发射速度,其大小为______.4.人造地球卫星绕地球做圆周运动,其所受地球对它的______提供它做圆周运动的向心力,那么有:G Mmr 2=________=____________=__________,由此可得v =_____________,ω=____________,T =____________.5.人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,其环绕速度可以是以下的哪些数据( ) A .一定等于7.9 km/s B .等于或小于7.9 km/s C .一定大于7.9 km/s D .介于7.9 km/s ~11.2 km/s6.关于第一宇宙速度,以下表达正确的选项是( ) A .它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度 B .它是近地圆轨道上人造卫星运行的速度 C .它是使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度 D .它是人造卫星发射时的最大速度7.假如一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增加到原来的2倍,且仍做圆周运动, 那么以下说法正确的选项是( )①根据公式v =ωr 可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍 ②根据公式F =mv 2r可知卫星所需的向心力将减小到原来的12 ③根据公式F =GMmr 2,可知地球提供的向心力将减小到原来的14 ④根据上述②和③给出的公式,可知卫星运行的线速度将减小到原来的22A .①③B .②③C .②④D .③④课堂探究:〔学生看书,讨论,做题,总结〕 知识点一 第一宇宙速度 1.以下表述正确的选项是( ) 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2.恒星演化发展到一定阶段,可能成为恒星世界的“侏儒〞——中子星.中子星的半径较小,一般在7~20 km ,但它的密度大得惊人.假设某中子星的半径为10 km ,密度为 1.2×1017kg/m 3,那么该中子星上的第一宇宙速度约为( ) A .7.9 km/sB .16.7 km/sC .2.9×104 km/sD .5.8×104km/s知识点二 人造地球卫星的运行规律3.人造卫星绕地球做匀速圆周运动,其轨道半径为R ,线速度为v ,周期为T ,假设使该卫星的周期变为2T ,可行的办法是( ) A .R 不变,线速度变为v2B .v 不变,使轨道半径变为2RC .轨道半径变为34R D .v 不变,使轨道半径变为R24.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.知识点三地球同步卫星5.关于地球同步卫星,以下说法正确的选项是( )A.它的周期与地球自转周期相同B.它的周期、高度、速度大小都是一定的C.我国发射的同步通讯卫星可以定点在北京上空D.我国发射的同步通讯卫星必须定点在赤道上空6.据报道,我国的数据中继卫星“天链一号01星〞于2008年4月25日在西昌卫星发射中心发射升空,经过4次变轨控制后,于5月1日成功定点在东经77°赤道上空的同步轨道.关于成功定点后的“天链一号01星〞,以下说法正确的选项是( )A.运行速度大于7.9 km/sB.离地面高度一定,相对地面静止C.绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大D.向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等[方法技巧练]卫星变轨问题的分析方法7.发射地球同步卫星时,先将卫星发射至近地圆轨道1,然后点火,使其沿椭圆轨道2 运行,最后再次点火,将卫星送入同步圆轨道3.轨道1、2相切于Q点,轨道2、3相切于P点,如图1所示,那么当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时,以下说法正确的选项是( )图1A.卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B.卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度C.卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度D.卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度8.宇宙飞船在轨道上运行,由于地面指挥人员发现某一火箭残体的轨道与飞船轨道有一交点,通知宇航员某一时间飞船有可能与火箭残体相遇.宇航员随即开动飞船上的发动机使飞船加速,脱离原轨道,关于飞船的运动,以下说法正确的选项是( ) A.飞船高度降低B.飞船高度升高C.飞船周期变小D.飞船的向心加速度变大课后巩固练习:1.在正绕地球运行的人造卫星系统内,以下仪器还可以使用的有( )A.天平B.弹簧测力计C.密度计D.气压计2.可以发射一颗这样的人造地球卫星,使其圆轨道( )A.与地球表面上某一纬度线(非赤道)是共面同心圆B.与地球表面上某一经度线所决定的圆是共面同心圆C.与地球表面上的赤道线是共面同心圆,且卫星相对地球表面是静止的D.与地球表面上的赤道线是共面同心圆,但卫星相对于地球表面是运动的3.探测器绕月球做匀速圆周运动,变轨后在周期较小的轨道上仍做匀速圆周运动,那么变轨后与变轨前相比( )A.轨道半径变小B.向心加速度变小C.线速度变小D.角速度变小4.假设地球的质量不变,而地球的半径增大到原来半径的2倍,那么从地球发射人造卫星的第一宇宙速度的大小应为原来的( )A.2倍B.1/2倍C.1/2倍D.2倍5.图21970年4月24日,我国自行设计、制造的第一颗人造卫星“东方红一号〞发射成功,开创了我国航天事业的新纪元.“东方红一号〞的运行轨道为椭圆轨道,如图2所示,其近地点M和远地点N的高度分别为439 km和2 384 km,那么( )A.卫星在M点的速度小于N点的速度B.卫星在M点的角速度大于N点的角速度C.卫星在M点的加速度大于N点的加速度D.卫星在N点的速度大于7.9 km/s6.如图3所示,图3a、b、c是地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造卫星.a、b质量相同,且小于c 的质量,以下判断正确的选项是( )A.b、c的线速度大小相等,且大于a的线速度B.b、c的周期相等,且大于a的周期C.b、c的向心加速度大小相等,且大于a的向心加速度D.b所需的向心力最小7.由于通信和广播等方面的需要,许多国家发射了地球同步轨道卫星,这些卫星的( )A.质量可以不同B.轨道半径可以不同C.轨道平面可以不同D.速率可以不同8.地球和木星绕太阳运行的轨道都可以看作是圆形的.木星的轨道半径约为地球轨道半径的5.2倍,那么木星与地球绕太阳运行的线速度之比约为( )A.0.19 B.0.44 C.2.3 D.5.29.2009年2月11日,俄罗斯的“宇宙—2251〞卫星和美国的“铱—33〞卫星在西伯利亚上空约805 km处发生碰撞,这是历史上首次发生的完整在轨卫星碰撞事件.碰撞过程中产生的大量碎片可能会影响太空环境.假定有甲、乙两块碎片绕地球运动的轨道都是圆,甲的运行速率比乙的大,那么以下说法中正确的选项是( )A.甲的运行周期一定比乙的长B.甲距地面的高度一定比乙的高C.甲的向心力一定比乙的小D.甲的加速度一定比乙的大图410.2009年5月,航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后,在A点从圆形轨道Ⅰ进入椭圆轨道Ⅱ,B为轨道Ⅱ上的一点,如图4所示.关于航天飞机的运动,以下说法中正确的有( )A.在轨道Ⅱ上经过A的速度小于经过B的速度B.在轨道Ⅱ上经过A的速度小于在轨道Ⅰ上经过A的速度C.在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期D.在轨道Ⅱ上经过A的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A的加速度题12345678910 号答案11.1990年3月,中国紫金山天文台将1965年9月20日发现的第753号小行星命名为吴健雄星,其直径为32 km.如果该小行星的密度和地球相同,求该小行星的第一宇宙速度.(地球半径R0=6 400 km,地球的第一宇宙速度v0取8 km/s.)图512.如图5所示,A是地球的同步卫星.另一卫星B的圆形轨道位于赤道平面内,离地面高度为h.地球半径为R,地球自转角速度为ω0,地球表面的重力加速度为g,O 为地球中心.(1)求卫星B的运行周期.(2)如卫星B绕行方向与地球自转方向相同,某时刻A、B两卫星相距最近(O、B、A在同一直线上),那么至少经过多长时间,他们再一次相距最近?人造卫星 宇宙速度课前预习练1.近地轨道 最大环绕 最小 7.9 km/s 2.11.2 km/s3.引力 太阳系 16.7 km/s4.引力 m v 2r mω2r m (2πT)2rGMr GM r 32πr 3GM5.B6.BC [第一宇宙速度是指卫星围绕天体表面做匀速圆周运动的线速度,满足关系GMm R 2=m v 2R ,即v =GMR,由该式知,它是最大的环绕速度;卫星发射得越高,需要的发射速度越大,故第一宇宙速度等于最小发射速度的数值,因此B 、C 正确.]7.D [人造卫星绕地球做匀速圆周运动的向心力由地球对卫星的万有引力提供,由F=G Mm r 2知轨道半径增大到原来的2倍,卫星所需的向心力将变为原来的14,②错误,③正确;由G Mm r 2=m v 2r得v =GM r ,知r 增加到原来的2倍时,速度变为原来的22,①错误,④正确,应选D.]课堂探究练1.A [第一宇宙速度又叫环绕速度,A 对,B 错.根据G Mm R 2=m v 2R可知环绕速度与地球的质量和半径有关,C 、D 错.]2.D [中子星上的第一宇宙速度即为它表面处的卫星的环绕速度,此时卫星的轨道半径近似地认为是该中子星的半径,且中子星对卫星的万有引力充当向心力,由G Mm r 2=m v 2r ,得v =GMr,又M =ρV =ρ4πr33,得v =r4πGρ3=1×104×4×3.14×6.67×10-11×1.2×10173m/s =5.8×107m/s.]点评 第一宇宙速度是卫星紧贴星球表面运行时的环绕速度,由卫星所受万有引力充当向心力即G Mm r 2=m v 2r便可求得v =GMr. 3.C [由GMm R 2=mR 4π2T2得,T =4π2R3GM=2πR 3GM ,因为T ′=2T =2πR ′3GM,解得R ′=34R ,应选C.]4.(1)gR2(2)4π2Rg解析 (1)人造地球卫星受到的地球对它的引力提供向心力,那么GMm 2R 2=mv 22R在地面,物体所受重力等于万有引力,GMmR 2=mg 两式联立解得v =gR2.(2)T =2πr v=2π·2R gR2=4π2R g.5.ABD6.BC [由题意知,定点后的“天链一号01星〞是同步卫星,即T =24 h .由GMm r 2=mv 2r=mω2r =m4π2T 2r =ma ,得:v =GMr ,运行速度应小于第一宇宙速度,A 错误.r =3GMT 24π2,由于T 一定,故r 一定,所以离地高度一定,B 正确.由ω=2πT,T 同<T 月,ω同>ω月,C正确.a =rω2=r (2πT)2.赤道上物体的轨道半径小于同步卫星的轨道半径,故赤道上物体的向心加速度小于同步卫星的向心加速度,D 错误.]7.BD [此题主要考查人造地球卫星的运动,尤其是考查了地球同步卫星的发射过程,对考生理解物理模型有很高的要求.由G Mm r 2=m v 2r得,v =GM r .因为r 3>r 1,所以v 3<v 1.由G Mm r 2=mω2r 得,ω=GMr 3.因为r 3>r 1,所以ω3<ω1.卫星在轨道1上经Q 点时的加速度为地球引力产生的加速度,而在轨道2上经过Q 点时,也只有地球引力产生加速度,故应相等.同理,卫星在轨道2上经P 点时的加速度等于它在轨道3上经过P 点时的加速度.]8.B [当宇宙飞船加速时,它所需向心力增大,因此飞船做离心运动,轨道半径增大,由此知A 错误,B 正确;由式子T =2πr 3GM 可知,r 增大,T 增大,故C 错误;由于a =GM r2,r 增大,a 变小,D 错误.]课后巩固练1.B [绕地球飞行的人造卫星及其内所有物体均处于完全失重状态,故在卫星内部,一切由重力引起的物理现象不再发生或由重力平衡原理制成的仪器不能再使用.故天平、密度计、气压计不能再用,而弹簧测力计的原理是胡克定律,它可以正常使用,B 项正确.]2.CD [发射人造地球卫星,必须使卫星受到的地球对它的万有引力提供向心力,所以不可能与地球表面上某一纬线(非赤道)是共面同心圆,因为此时卫星受的万有引力与轨道半径有一非零度的夹角,所以A 错.由于地球自转与卫星轨道面重合的经线不断变化,所以B 错.C 项是可以的,D 项也是可以的,只是卫星不再是地球同步卫星.]3.A [由G Mm r 2=m 4π2rT 2知T =2πr 3GM,变轨后T 减小,那么r 减小,应选项A 正确;由G Mm r 2=ma ,知r 减小,a 变大,应选项B 错误;由G Mm r 2=m v 2r知v =GMr,r 减小,v 变大,应选项C 错误;由ω=2πT知T 减小,ω变大,应选项D 错误.]4.B [因第一宇宙速度即为地球的近地卫星的线速度,此时卫星的轨道半径近似的认为是地球的半径,且地球对卫星的万有引力充当向心力.故公式G Mm R 2=mv 2R 成立,解得v =GM R ,因此,当M 不变,R 增加为2R 时,v 减小为原来的12倍,即选项B 正确.] 5.BC [根据GMm r 2=ma =m v 2r ,得在M 点速度大于在N 点速度,A 错误,C 正确;根据GMm r2=mω2r 得ω=GMr 3,知B 正确;7.9 km/s 是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大环绕速度,故D 错误.]6.BD [由v =GM r 可知:v a >v b =v c ,所以A 错.由G Mm r 2=mr (2πT)2可知半径r 越大,周期越长,B 正确.由a =G M r 2可知C 错.由F =m v 2r可知:b 所需的向心力最小,D 正确.]7.A [同步卫星运行时,万有引力提供向心力,GMm r 2=m 4π2T 2r =m v 2r ,故有r 3T 2=GM4π2,v=GMr,由于同步卫星的运行周期与地球自转周期相同,故同步卫星的轨道半径大小是确定的,速度v 也是确定的,同步卫星的质量可以不同.要想使卫星与地球自转同步,轨道平面一定是赤道平面.故只有选项A 正确.]8.B [由万有引力定律和圆周运动知识G Mm r 2=m v 2r,可得v =GMr,所以木星与地球绕太阳运动的线速度之比v 1v 2=r 2r 1=0.44,B 正确.] 9.D [甲的速率大,由v =GMr可知,甲碎片的轨道半径小,故B 错;由公式T =2πr 3GM可知甲的周期小,故A 错;由于未知两碎片的质量,无法判断向心力的大小,故C 错;碎片的加速度是指万有引力加速度,由GMm r 2=ma 得GMr2=a ,可知甲的加速度比乙的大,故D 对.]10.ABC [根据开普勒第二定律,近地点的速度大于远地点的速度,A 正确.由Ⅰ轨道变到Ⅱ轨道要减速,所以B 正确.根据开普勒第三定律,r 3T2=k ,r Ⅱ<r Ⅰ,所以T Ⅱ<T Ⅰ,C 正确.根据G Mm r 2=ma 得:a =GM r2,故在轨道Ⅰ和Ⅱ上经过A 点时的加速度相等,D 错误.]11.20 m/s解析 由万有引力充当向心力,得对小行星:GM 1m 1R 21=m 1v 21R 1①ρ1=M 143πR 31②对地球:GM 2m 2R 22=m 2v 22R 2③ρ2=M 243πR 32④由①/③得M 1R 1·R 2M 2=v 21v 22⑤而②/④可得M 1∶M 2=R 31∶R 32⑥同理⑤/⑥得v 1∶v 2=R 1∶R 2因R 2=R 0=6 400 km ,v 2=v 0=8 km/s ,R 1=16 km.所以v 1=R 1R 2·v 2=166 400×8 000 m/s=20 m/s.12.(1)2πR +h3gR 2(2)2πgR 2R +h3-ω0解析 (1)由万有引力定律和向心力公式得GMm R +h2=m4π2T 2B(R +h ) ①又在地球表面有GMm 0R 2=m 0g ②联立①②解得T B =2πR +h 3gR 2. (2)依题意有(ωB -ω0)t =2π ③ 又ωB =2πT B=gR 2R +h3④联立③④解得t =2πgR 2R +h3-ω0.。
高中物理必修二教案-3.4 人造卫星 宇宙速度4-教科版
授课地点“多功能录播室”课题宇宙航行教学目的1.了解发射人造卫星的原理2.知道三个宇宙速度的含义和数值,会推导第一宇宙速度3.了解地球同步卫星的特点重点、难点第一宇宙速度的推导、理解第一宇宙速度是最小的发射速度也是最大的运行速度教学模式、程序【引入】--【视频或动画演示】--【分析讨论】--【解决问题】教学辅助手段多媒体课件、教学环节教师活动学生活动设计意图引入利用微信启动页面引入人造卫星体验思考使课堂教学在一个良好的心理氛围中开始。
讲授新课1.简介中国的航天发展史的重大节点2.通过牛顿的设想介绍人造卫星的发射原理3.讲解地球的三大宇宙速度①让学生亲自计算第一宇宙速度②以火星对比让学生明白不同的天体宇宙速度是不一样的③简单介绍第二第三宇宙速度④介绍实际生活中如何发射人造卫星了解体验激发学生的求知欲和民族自豪感,也进一步引出下一个如何发射一颗人造卫星让学生了解牛顿300多年前关于人造卫星的设想,体会猜想、外推的科学方法,感受科学家的思想之伟大,培养学生的科学思维。
第一宇宙速度是重点内容,让学生理解第一宇宙速度,以及掌握它的计算定性了解第二、第三宇宙速度及其物理意义。
理论联系实际⑤分析讨论第一宇宙速度是最小的发射速度也是最大的运行速度4.介绍人造卫星①介绍人造卫星的轨迹并总结人造卫星的共同点②了解地球同步卫星的特点 1)ω、T 与地球自转相同 2)轨道一定在赤道上空3)高度4h=3.610km ⨯4)r 、ω、T 、v 、a n 数值确定板书:一、发射人造卫星 1.原理2.地球的三大宇宙速度 ①第一宇宙速度:7.9km/s最小的发射速度,最大的运行速度 ②第二宇宙速度:11.2km/s ③第三宇宙速度:16.7km/s 二、人造卫星1.共同点:轨道以地心为圆心2.地球同步卫星①ω、T 与地球自转相同 ②轨道一定在赤道上空 ③高度4h=3.610km ⨯培养学生归纳、分析和推导及合理表达能力。
帮助学生建立起关于各种人造地球卫星运行状况的正确图景。
人造卫星宇宙速度物理教案
一、教学目标1. 让学生了解人造卫星的发射原理及其运行机制。
2. 掌握第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度的概念。
3. 能够运用宇宙速度的知识解释生活中有关卫星通信、GPS定位等方面的问题。
二、教学内容1. 人造卫星的发射原理2. 第一宇宙速度3. 第二宇宙速度4. 第三宇宙速度5. 宇宙速度在实际应用中的例子三、教学重点与难点1. 教学重点:人造卫星的发射原理,第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度的概念及应用。
2. 教学难点:第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度的计算及运用。
四、教学方法1. 采用问题驱动法,引导学生主动探究人造卫星的发射原理及其宇宙速度。
2. 利用多媒体课件,形象直观地展示卫星发射和运行过程。
3. 案例分析法,让学生通过实际例子理解宇宙速度在生活中的应用。
五、教学过程1. 导入新课:简要介绍人造卫星的发射原理及其运行机制。
2. 讲授新课:2.1 讲解第一宇宙速度的概念及其计算方法。
2.2 讲解第二宇宙速度的概念及其计算方法。
2.3 讲解第三宇宙速度的概念及其计算方法。
3. 课堂互动:提问学生关于宇宙速度的理解,让学生举例说明宇宙速度在实际应用中的重要性。
4. 总结拓展:总结本节课所学内容,布置课后作业,鼓励学生深入研究相关领域。
5. 课后作业:5.1 请学生查阅相关资料,了解我国人造卫星的发展历程。
5.2 请学生运用宇宙速度的知识,分析现实生活中卫星通信、GPS定位等问题。
六、教学案例分析1. 案例一:卫星通信通过分析卫星通信原理,让学生理解第一宇宙速度在卫星通信中的应用。
举例说明卫星通信在地球同步轨道上的实际应用,如国际电话网络、电视广播等。
2. 案例二:GPS定位解析GPS定位原理,让学生了解第二宇宙速度在GPS卫星导航系统中的作用。
通过实际操作,让学生掌握利用GPS定位功能查询地理位置、速度等信息的方法。
七、实验与实践1. 实验一:制作简易卫星模型让学生动手制作简易的卫星模型,了解人造卫星的基本结构。
高中物理:3.4《人造卫星 宇宙速度》教案(教科版必修2)
第三章 §3.4人造卫星 宇宙速度 探究案一、学始于疑———我思考,我收获现代人类生活在很多方面都要依赖人造卫星。
那么我们是怎样将地球上的设备变成一颗人造卫星的呢?二、质疑探究 ———质疑解惑,合作探究★探究点一 人造卫星的发射和宇宙速度牛顿在揭示了万有引力定律之后,又描绘了人造卫星的原理:从高山上水平抛出物体,速度一次比一次大,落地点也就一次比一次远。
如果速度足够大,物体就不再落回地面,它将绕地球运动,成为人造地球卫星。
请你替牛顿算一算,至少需要多大的速度v 1物体才能不落回地球,而是像卫星一样绕地球做匀速圆周运动?(已知地球半径R =6400km 、地球质量M =6x1024 kg 、G =6.67x10-11 N m 2/kg 2 g =9.8m/s 2 )小结提升:向高轨道发射卫星,火箭克服地球引力所消耗的能量就更多,所以这个速度是使卫星能环绕地球运行所需的最小发射速度,称为第一宇宙速度。
它也是人造卫星在地面附近环绕地球作匀速圆周运动所必须具有的速度,所以也称为“环绕速度”。
v 1=7.9 km/s 。
拓展:如果此时的发射速度大于v 1 ,物体将会做什么运动?小结:第二宇宙速度:使卫星挣脱地球的束缚,成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度,也称为脱离速度,v 2=11.2 km/s 。
第三宇宙速度:使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度,也称为逃逸速度。
V 3=16.7 km/s 。
★探究点二 人造卫星的运行(重点)1. 人造卫星的运行轨道的特征:人造卫星在绕地球运行时,只受到地球对它的 ,人造卫星作圆周运动的向心力由 提供。
所以人造卫星的圆形轨道的圆心一定是 。
2. a 、b 、c 三颗人造地球卫星,都在圆形轨道上运行,它们的质量相等,轨道半径不同,比较它们的向心加速度a n 、线速度v 、角速度ω 、周期T 的大小。
如果C 的速度增加,能否与同轨道的b 相撞。
小结提升:由此可得,第一宇宙速度是最大的运行速度。
高中物理《人造卫星宇宙速度》教案(2)教科版必修2-教科版高中必修2物理教案
人造卫星宇宙速度设计思想:本节内容是万有引力定律应用的重点内容,是匀速圆周运动和万有引力定律的结合。
通过本节的学习,树立万有引力定律在天体运动中应用的基本思想,理清各物理量之间的关系,把握求解天体运动问题的基本思路和方法。
在设计思想上力求起点低,更直观,表达新课标的理念。
让学生充分参与课堂教学,真正成为课堂的主体。
教学方法:讲授、讨论并辅以多媒体演示以及网络环境下的自学等多种形式的教学方法,表达STS教育和综合化思路,有效地利用各种教学手段,丰富学生的学习方法,优化教学过程。
本节课的难点是第一宇宙速度的推导,先给学生一个物理情境,去推导一个运行速度,然后在辅以第一宇宙速度的概念,再去讨论第一宇宙速度的意义,这样学生更容易掌握,理解,更容易突破难点。
一、教学目标〔一〕知识与技能1了解人造卫星的发射与运行原理,知道三个宇宙速度的含义,会推导第一宇宙速度2通过了解人造卫星的运行原理,认识万有引力定律对科学发展所起的作用,培养学生科学服务于人类的意识.〔二〕过程与方法i1体验概念的形成过程2培养学生自学和应用网络资源的能力。
3通过万有引力推导第一宇宙速度,培养学生运用物理知识解决实际问题的能力〔三〕情感、态度与价值观:1通过介绍我国在卫星方面的知识,激发学生的爱国情怀2感知人类探索宇宙的梦想,促使学生形成为献身科学的人生价值观。
3理解科学技术与社会的互动关系,同时培养学生科学的某某意识。
二、教学重点与难点教学重点:人造卫星的发射和运行原理教学难点:第一宇宙速度的推导三教学内容的变化1教学要求的区别旧教材新教材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1了解人造卫星的发射与运行原理,知道三个宇宙速度的含义,会推导第一宇宙速度2通过了解人造卫星的运行原理,认识万有引力定律对科学发展所起的作用,培养学生科学服务于人类的意识.2引入的区别旧教材:演示牛顿设想原理图。
由于抛出速度不同,物体的落点也不同。
高中物理第三章4人造卫星宇宙速度教案1教科版必修2
第4节人造卫星宇宙速度本节教材分析(1)三维目标一、知识与技能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.4.了解地球同步卫星的规律.二、过程与方法1.运用万有引力定律推导第一宇宙速度,培养学生运用知识解决问题的能力.2.通过对人造卫星的加速度、速度、角速度、周期与轨道半径关系的讨论,进一步理解卫星运行的有关规律.三、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观价值观.(2)教学重点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(3)教学难点沿椭圆轨道运行的卫星按照圆周运动处理,卫星的最大环绕速度是最小发射速度.(4)教学建议本节课要求学生会计算人造卫星的环绕速度,知道第二宇宙速度和第三宇宙速度.本节是第四节,万有引力定律、圆周运动、天体运动都已经讲过,从知识上讲学生运用牛顿第二定律直接推导出卫星的速度并不是一件困难的事情.实际上学生遇到卫星问题时总是感到困难和无从下手.究其根源是因为学生对地球、卫星的空间关系不清楚,学生无法从自己站立的一个小小的角落体会巨大空间中发生的事情.因此,用各种视频、课件和图片帮助学生建立空间的概念是十分必要的,有了空间的图景,对问题的认识和思考就有了依托.所以,本节课我使用了大量的图片和视频来模拟、展示,让学生有比较深刻的感性认识.本节课是万有引力定律的应用,教材的重点是卫星速度的推导过程和三个宇宙速度.如果卫星环绕地球的轨道是圆周,万有引力提供向心力,直接应用牛顿第二定律即可解决.大多数卫星围绕地球运动的轨道是椭圆,将椭圆轨道近似按照圆轨道处理.这里学生会存疑,所以后面设计了一个神舟五号的问题,使学生感受这种近似是可信的.三个宇宙速度指的是发射速度,让学生感受牛顿的猜想,思考牛顿所说的速度很大指的是哪个速度.观看发射过程,找出牛顿说的那个速度在哪个位置.同步卫星学生是知道的,但是对于“同步”的含义及如何使卫星与地球同步是学生所不熟悉的,通过观察视频模拟同步卫星,让学生体会和建立起同步卫星与地球的空间位置.新课导入设计导入一导入二过程1.设计问题情境,复习知识,应用万有引力定律解决问题①观看视频资料“土星的光环”②教师提问:“试用力学方法判定土星的光环究竟是土星物质的外延还是绕土星的卫星带?”这个问题由学生讨论,分别请学生提出自己的方案并加以解释:如果是连续物,则这些物体做匀速圆周运动的线速度与半径成正比,如果是卫星,则这些物体做匀速圆周运动的线速度与半径的平方根成反比.③教师给出结论:通过观察,发现光环是土星的卫星带.设计意图:通过这一环节,学生利用已有知识解决教师设定的问题,即复习了万有引力定律,新课打好知识基础,又激发起学生学习知识、解决问题的欲望.高考理综物理模拟试卷注意事项:1. 答题前,考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚,将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
高中物理第三章4人造卫星宇宙速度教案3教科版必修2
第4节人造卫星宇宙速度教师活动教学内容学生活动引入新课§ 3.4 人造卫星宇宙速度进行新课问:离地面一定高度的物体以一定的初速度水平射出,由于重力作用,物体将做平抛运动,即最终要落回地面.但如果射出的速度增大,会发生什么情况呢?思考演示牛顿设想原理图一、人造地球卫星由于抛出速度不同,物体的落点也不同.当抛出速度达到一定大小,物体就不会落回地面,而是在引力作用下绕地球旋转,成为绕地球运动的人造卫星.那么,速度多大时,物体将不会落回地面而成为绕地球旋转的卫星呢?观察、分析引导学生讨论二、宇宙速度下面讨论人造卫星绕地球运动的速度.假如地球和人造卫星的质量分别为 M 和 m,卫星的轨道半径和线速度分别为 r和 v,根据万有引力提供向心力,可解出对于近地人造卫星,卫星的运转半径约等于地球半径 R,可求出:将引力常量 G=6.67×10-11N·m2/kg2和地球质量 M=5.98× 1024kg 及地球半径 R=6.37× 106m 代入上式,可求得 v1讨论并推导展示课件并讲解= 7.9km/s.这就是卫星绕地面附近做圆周运动所需的速度,叫第一宇宙速度,也称环绕速度.【板书】 1. 第一宇宙速度 ( 环绕速度 ) v1= 7.9km/s请学生根据所学知识,推导第一宇宙速度的另一种表达式:推导:地面附近重力提供向心力,即所以将 R=6.37×106m , g= 9.8m/s2代入,求出第一宇宙速度仍为 7.9km /s.如果人造地球卫星进入轨道的水平速度大于 7.9km /s,而小于 11.2km /s,它绕地球运动的轨道就不是圆,而是椭圆.当物体的速度等于或大于 11.2km /s 时,物体就可以挣脱地球引力的束缚,成为绕太阳运动的人造卫星.所以,11.2km /s 是卫星脱离地球的速度,这个速度叫作第二宇宙速度,也称脱离速度.观察、思考学习效果评价:本节课较好地完成了预定的教学目标,学生能应用万有引力定律解决简单的人造卫星和宇宙速度问题.此过程激发了学生的学习兴趣.但是本节也反映出学生的数学推理能力较差,建立物理模型解决实际问题的意识较弱.教学反思:本节课的教学活动,始终以学生为主体,精心设计学习活动,创设教学情境,调动学生积极性,及时启发、诱导、点拨,促进学生大胆猜想,独立思维,探索研究,经历、体验与牛顿研究人造卫星发射原理相似的“再发现”过程.高考理综物理模拟试卷注意事项:1. 答题前,考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚,将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
人造卫星、宇宙速度教学设计 教科版(精品教案)
教学过程:活动探究之二:推导第一宇宙速度。
引导学生用物理模型的方法,调动已有的知识储备处理问题。
通过先定性、后定量的办法,让学生的认知逐步提升。
提问:在地面上,至少要用多大的速度将物体抛出,它就不会再落回到地面上,而成为一颗卫星呢?两种方法:RmvRGMm22=→RGMv=Rmvmg2=→gRv=提问:这两组同学的结论有什么联系?提问:已知地球半径6400km,地球表面重力加速度是9.8m。
估算第一宇宙速度的大小.第一宇宙速度:7.9km是成为地球卫星的最小发射速度。
提问:如果想发射一个高轨道的人造地球卫星,需要的发射速度是更大还是更小?学生思考完成学案中的问题学生交流汇报学生思考交流,根据已有知识进行说明学生完成学案展示课件学案导学板图板书板书环节教学意图教师活动学生活动媒体环节活动探究活动探究之二:提问:更高轨道上环绕的地球卫星,线速度比它(7.9km)大还是比它小呢?问题和问题所得的结论矛盾吗?区别发射速度和环绕速度。
学生思想碰撞,讨论交流,分析展示课件学案活动探究之三:人造地球卫星的运动。
由简单到复杂,层层递进,提高学生的推理思维能力,联系实际,使物理知识的意义建构更加优想一想:如果卫星的速度大于第一宇宙速度,卫星将怎样运动呢?当7.9km <<11.2km时观看课件,结合圆周运动所学知识思考展示课件化。
当 >11.2km时第二宇宙速度11.2km第三宇宙速度16.7km提问:判断发射速度的范围、我国嫦娥二号卫星的发射速度范围。
、年,我国与俄罗斯联合开展火星探测项目,任务是发射我国的“萤火一号”探测器登陆火星。
请判断“萤火一号”的发射速度范围。
问题引领,加深学生对卫星运动模型的理解,学会用运动模型分析运动物体各物理量之间的关系。
区分发射速度和环绕速度,呈清模糊认识。
提问:两颗人造地球卫星,都在圆形轨道上运行,它们的轨道半径不同。
比较它们的向心加速度向、线速度、角速度ω、周期。
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人造卫星宇宙速度
教学目的:
1.了解人造卫星的有关知识
2.掌握第一宇宙速度的推导。
了解第二、第三宇宙速度的意义。
教学重点:第一宇宙速度的推导
教学难点:发射速度与环绕速度的区别
教学方法:启发、讲授
教学过程:
一导入新课
1.问:在高山上用不同的水平初速度抛出一个物体,不计空气阻力,它们的落地点相同吗?
学生:它们的落地点不同,速度越大,落地点离山脚越远.因为在同一座高山上抛出,它们在空中运动的时间相同,速度大的水平位移大,所以落地点也较远。
教师:假设被抛出物体的速度足够大,物体的运动情形又如何呢?
学生进行猜想。
教师总结,并用多媒体模拟。
如果地面上空有一个相对于地面静止的物体,它只受重力的作用,那么它就做自由落体运动,如果物体在空中具有一定的初速度,且初速度的方向与重力的方向垂直,那么它将做平抛运动,牛顿曾设想过: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来,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。
1970年4月24日,我国发射了第一颗人造地球卫星, 到现在我国已发射了多颗人造地球卫星。
1975年,我国就掌握了使卫星返回地面的回收技术,成为世界上第三个掌握这种先进技术的国家。
1984年4月8日, 我国发射了一颗试验通讯卫星, 把卫星准确地运送到指定位置的同步轨道上。
这是一个难度非常大的多维控制问题.同步卫星的定点成功, 标志着我国在运载火箭和卫星技术方面已加入世界先进行列。
近几年,我国一直利用火箭为其它国家发射卫星。
这节课我们来学习人造地球卫星的基本知识。
2.人造卫星的分类
a.轨道分类:同步卫星、极地卫星、任一轨道卫星。
b.用途分类:通讯卫星、军事卫星、气象卫星等等。
3.同步卫星
1.轨道;一定在赤道上空。
2.必须有一定的高度、周期、线速度、角速度。
(为什么?)
3.引入:那么人造卫星的轨道半径和它的运动速率之间有什么关系呢?本节课我们就来学习这个问题。
二新课教学
(一)宇宙速度
1.设一颗人造卫星沿圆形轨道绕地球运转。
①教师:卫星绕地球运转的向心力由什么力提供?
学生:由卫星所受地球的万有引力来提供。
②据上述关系你能得到什么表达式?
学生:=m r
③所以我们得到,T=2л
教师: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(环绕速度)和运行周期表达式。
2.讨论v、T与r之间的关系:
学生:由于GM一定,r越小,线速度v越大,反之,r越大,v越小.即:r↑→v↓
同理:r↑→T↑,对于人造卫星v max=7.9km/s,T min=84.4min
教师:由此我们得到:距地面越高的卫星运转速率越小。
那么,是向高轨道发射困难,还是向低轨道发射卫星困难呢?
学生:向高轨道发射卫星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。
3.对于靠近地面运行的人造卫星,求解它绕地球的速率
对于靠近地面运行的人造卫星,可以认为此时的r近似等于地球的半径R,则
或者:mg=mv2/r v==7.9km/s
教师:这个速度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,叫第一宇宙速度。
4.讨论:
①第一宇宙速度是卫星绕地球的最大速度,为什么?
②为什么说第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度
学生讨论后,教师总结:
第一宇宙速度v=7.9km/s可理解成:
(1)是发射卫星进入最低轨道所必须具有的最小速度。
(2)是卫星进入轨道正常运转的最大环绕速度,即所有卫星的环绕速度均小于
7.9km/s。
过渡:如果卫星进入地面附近的轨道速度大于7.9km/s,此时卫星的运行轨道又如何呢?
5.教师讲解,并用多媒体模拟:
①当人造卫星进入地面附近的轨道速度大于7.9km/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。
②当卫星从地面飞出时的速度大于或等于11.2km/s时,卫星就会脱离地球的引力,不再绕地球运行,为太阳的行星这个速度叫做第二宇宙速度,也叫脱离速度。
③当卫星从地面上飞出时的速度大于或等于16.7km/s,则能脱离太阳的束缚,进入太阳系以外的宇宙空间中去,这个速度叫做第三宇宙速度,也叫逃逸速度。
(二)地球同步卫星
下面我们再来研究一种卫星──同步通信卫星。
这种卫星绕地球运动的角速度与地球自转的速度相同,所以从地面上看,它总在某地的正上方,因此叫同步卫星。
这种卫星一般用于通讯,又叫同步通讯卫星。
我们平时看电视实况转播时总听到解说员所说的太平洋上空或印度洋上空的卫星都是通讯卫星,在北京上空有没有同步卫星呢?同步卫星有何特点呢?
若在北纬或南纬某地上空真有一颗同步卫星,那么这颗卫星轨道平面的中心应是地轴上的某点,而不是地心,其需要的向心力也指向这一点。
而地球所能够提供的引力只能指向地心,所以北纬或南纬某地上空是不可能有同步卫星的。
另外由于同步卫星的周期与地球自转周期相同,所以此卫星离地球的距离只能是一个定值。
换句话说,所有地球的同步卫星只能分布在赤道正上方的一条圆弧上,而为了卫星之间不相互干扰,大约3度角左右才能放置一颗卫星,地球的同步通讯卫星只能有120颗。
可见,空间位置也是一种资源。
(让学生推导同步卫星的高度)。
同步通讯卫星的特点:1.在赤道平面内。
2.与地球自转方向相同。
3.高度一定。
值得说明的是:卫星在发射的过程中处于超重状态,和在升降机中相同。
卫星进入轨道,在正常运行的过程中,卫星中的物体处于完全失重状态,凡是工作原理与重力有关的仪器(天平,水银气压计)在卫星中都不能正常使用,凡是与重力有关的实验都无法进行。
地球同步卫星是指运转周期与地球自转周期相同,与地球同步转动,相对于地面上某一点始终保持静止的人造卫星。
有一下特点:
(1)周期、角速度与地球相同,即T=24h
(2)轨道确定。
因为ω、T与地球相同,又在做匀速圆周运动,所以只能在赤道面上与地球自转同步,所有地球同步卫星的轨道均在赤道平面内,且离地面的高度和环绕速度相同。
三巩固练习
1.发射一个用来转播电视节目的同步卫星,应使它与地面相对静止,已知地球半径为6400km,问此卫星应发射到什么高度?(h=-R=3.59χ104km)
2.宇航员坐在人造卫星里,试说明卫星在发射过程中人为什么会产生超重现象?当卫星绕地球做匀速圆周运动时又为什么会产生完全失重现象?
3.在环绕地球运行的宇宙飞船的实验舱内,下面几项实验中可以正常进行的是(CD)
A.用天平称物体的质量
B.同弹簧秤称物体的重力
C.上紧闹钟上的发条
D.用体温表测宇航员的体温
4.关于第一宇宙速度,下面说法正确的是(BC)
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
5.某行星的卫星,在靠近行星的轨道上飞行,若要计算行星的密度,需要测出的物理量是(D)
A.行星的半径
B.卫星的半径
C.卫星运行的线速度
D.卫星运行的周期
6.关于人造地球卫星与宇宙飞船的下列说法中,正确的是(AB)
A.如果知道人造地球卫星的轨道半径和它的周期,再利用万有引力恒量,就可算出地球质量
B.两颗人造地球卫星,只要它们的绕行速率相等,不管它们的质量、形状差别有多大,它们的绕行半径和绕行周期就一定是相同的
C.原来在同一轨道上沿同一方向绕行的人造卫星一前一后,若要后一卫星追上前一卫星并发生碰撞,只要将后者速率增大一些即可
D.一只绕火星飞行的宇宙飞船,宇航员从舱内慢慢走出,并离开飞船,飞船因质量减小,所受万有引力减小,故飞行速度减小。