高中物理宇宙速度教案

高中物理宇宙速度教案

【篇一：3.《人造卫星宇宙速度》教案】

4．人造卫星宇宙速度

【教学目标】

1．知识与技能

（1）简单了解航天发展史，了解人造卫星的有关知识

（2）分析人造卫星的运动规律，能用所学知识求解卫星基本问题。（3）掌握三个宇宙速度的物理意义，会推导第一宇宙速度2．过程

与方法

（1）培养学生在处理实际问题时，如何构建物理模型的能力

（42）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。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。

【教学重点】

1、对宇宙速度的理解，第一宇宙速度的推导。

2、根据万有引力提供人造卫星做圆周运动的向心力的进行相关计算【教学难点】

对运行速度及发射速度的理解与区分。学习本节要注意抓住人造卫

星运动特点，结合圆周运动知识及万有引力定律进行综合分析。

【教学方法】

把握几个典型问题，掌握解决问题的一般方法【教学过程】

第一课时

一、引入课题

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？

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。二、新课

1．简介人造卫星的发展史

世界上第一颗人造卫星是哪一年由哪一国家发射的？我国哪一年发

射了自己的人造卫星？迄今我国共发射了多少颗人造卫星？（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）

通过展示图片介绍我国发射人造卫星的基本情况，包括数量，种类，用途。

2．人造卫星的规律

（1）定性分析人造卫星的运行规律

问：现在我们地球上空有这么多卫星，他们运行的速度一样吗？他

们是怎样被发射升空的？

观察：我国目前发射的部分卫星的运行规律的数据(见下表)：思考：（1）不同卫星的其运行轨道相同吗？（2）不同的卫星运行时有什

么规律？

（3）你能试着用你学过的知识解释为什么有这样的规律吗？教师引

导学生讨论发现规律：

①轨迹：椭圆，有的近似为圆。

（2）定量分析卫星运行的线速度、角速度、周期与高度的关系

基本思路：卫星围绕地球作匀速圆周运动，地球和卫星之间的引力

提供向心力。学生自主讨论推导：（1）由g

mm

(r+h)

mm

2

v2=m，得v=h↑，v↓

r+h2

（2）由g

r+hmm

2

gm

r+h3

=m2(r+h)，得t=（3）由g ∴当h↑，t↑ 2gmtr+h 教师帮助归纳小结：卫星绕地运转轨道半径越大，速度越小、角速度越小、周期越大。

（3）直观感受人造卫星的运动规律

演示课件：几颗不同轨道卫星同时绕地运行动画,从而直观判断以上

变化关系 3．例题解析

结合学生讨论引导学生从动力学角度解决问题。卫星近似做匀速圆

周运动，需要向心力，且向心力时刻指向圆心。所以地球与卫星之

间指向地心的万有引力提供向心力，所以卫星作圆周运动的圆心应

该是地心。

例2．如图所示，a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运动的3

颗卫星。（1）1．试比较三颗卫星的线速度、角速度、加速度、周期、万有引力的关系。（2）如果c 的速度增加，能否与同轨道的b

相撞。

学生思考、讨论后回答。

教师适当分析讲解。讲解重点：①指出万有引力因为不确定其质量，所以无法比较。②介绍美俄两国卫星相撞的原因（结合视频资料：

美俄两国卫星相撞的原因），指出太空垃圾的危害。

三、当堂训练

1．地球的半径为r，地面的重力加速度为g，一颗离地面高度为r

的人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，则（）

a．卫星加速度的大小为

12gg

b．卫星运转的角速度为 24r

12r

4g

Ｃ．卫星运转的线速度为

2．两行星a、b各有一颗卫星a和b ，卫星的圆轨道接近各自行星

表面，如果两行星质量之比

ma：mb=p，两行星半径之比ra：rb＝q则两个卫星周期之比ta：

tb为 ( )

a．q?

q

p

b.q?p

c. p?

q p

d. q?qp

3．三颗人造地球卫星a、b、c在同一平面内沿不同的轨道绕地球

做匀速圆周运动，且绕行方向相同，已知ra＜rb＜rc 。若在某一时刻，它们正好运行到同一条直线上，如图所示。那么再经过卫星a

的四分之一周期时，卫星a、b、c的位置可能是（）

三、小结四、作业

第二课时

一、复习引课

1．万有引力定律的内容及应用：

2．人造卫星的运动规律及求解思路：

问：不同的轨道的卫星其速度不同，那人类是怎样将卫星发送到指定轨道上的呢？二、新课

4．卫星的发射原理

（1）介绍牛顿的卫星设想（flash）

思考并求解：物体需要多大的发射速度，才能不落加地面，刚好贴着地面运转？

教师点拨、帮助学生得出第一宇宙速度v1=7．9 km/s

5．宇宙速度

（1）第一宇宙速度v1=7．9 km/s

定义：人造卫星在地面附近绕地球作匀速圆周运动所必须具有的速度。

第一宇宙速度的计算方法：

方法一：地球对卫星的万有引力就是卫星做圆周运动的向心力．

g

mm

r+h2

v2

=m，v=

r+hgm

。当h↑，v↓， r+h

所以在地球表面附近卫星的速度是它运行的最大速度。其大小为r＞＞h

（地面附近）时，

v1=

3

的向心力．

v12

．当r＞＞h时．gh≈g mg=m

思考并讨论后回答：以第一宇宙速度发射卫星时其刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动，而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，即进入半径越大的轨道，所需要的发射v 越大。这与上节课得出的半径越大的轨道，所需要的运行速度v 越小矛盾吗？

简略介绍人造卫星的发射速度与运行速度。①发射速度