高中物理宇宙速度教案
第3章 第4节 宇宙速度与航天—2020-2021学年新教材粤教版高中物理必修第二册讲义学案
第四节宇宙速度与航天学习目标：1.[物理观念]知道什么是第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度。
2.[科学思维]会计算人造地球卫星的第一宇宙速度，理解卫星的运行规律及同步卫星的特点。
3.[科学态度与责任]了解人类遨游太空的历史。
一、宇宙速度1．第一宇宙速度(1)意义：航天器在绕地球做匀速圆周运动的速度，也叫环绕速度。
(2)数值单位：km/s。
2．第二宇宙速度(1)意义：航天器挣脱地球的引力，不再绕地球运行，而是绕运动或飞向其他行星的发射速度，又叫逃逸速度。
(2)数值单位：km/s。
3．第三宇宙速度(1)意义：航天器挣脱的引力，飞出的发射速度。
(2)数值单位：km/s。
二、人造卫星1．意义：人造卫星是指环绕地球在宇宙空间轨道上运行的。
2．同步卫星是指与相对静止的卫星，它的轨道平面与重合，并且位于赤道上空的高度上。
三、遨游太空人类航天之旅如下表所示时间国家活动内容1957年10月苏联发射第一颗人造地球卫星1961年4月苏联第一艘载人宇宙飞船“东方1号”发射成功，苏联宇航员加加林第一次实现了人类遨游太空的梦想1969年7月美国“阿波罗11号”登上月球，将两名宇航员送上了月球，实现了人类在月球上漫步的梦想1970年4月中国我国第一颗人造卫星——“东方红一号”发射成功1971年4月苏联发射“礼炮1号”空间站2003年10月中国发射“神舟五号”载人飞船，首次载人航天飞行取得圆满成功2007年10月中国“嫦娥一号”探月卫星发射成功，中国首次对月球进行探测2016年9月中国“天宫二号”空间实验室发射成功1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)在地面上发射人造卫星的最小速度是7.9 km/s。
()(2)如果在地面发射卫星的速度大于11.2 km/s，卫星会永远离开地球。
()(3)要发射一颗人造月球卫星，在地面的发射速度应大于16.7 km/s。
()(4)使火箭向前射出的力是它利用火药燃烧向后急速喷出的气体产生的作用力。
高中物理说课人造卫星 宇宙速度(说课教案)
人造卫星宇宙速度（说课教案）下面我从教材和学情、教法和学法、教学程序设计、板书及时间安排四方面来说说这节课。
一对教材和学情的分析1、对教材的分析(1) 说课内容：高中物理第一册第六章第五节人造卫星宇宙速度(2) 本节课在教材中的地位、作用和意义：在知道了万有引力提供向心力这一基本力学关系的基础上来学习人造卫星宇宙速度的相关知识，就物理知识本身的学习并不困难，但这一节课的学习能大大激发学生学习物理的兴趣，并会消除学生对宇宙的神秘感，促使他们继续学习。
(3) 本节课的重点和难点:重点：卫星运行的速度、周期、加速度及相互关系难点: 卫星运动的速度和卫星发射速度的区别(4)教学目标:知识目标:1．理解牛顿著作中所描绘的人造卫星的原理图，知道天体运动中的向心力是由万有引力提供的.2．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3．知道三个宇宙速度的含义，根据万有引力定律公式和向心力公式会推导第一宇宙速度（实质是牛顿第二定律的应用）4．简单了解人造卫星发射基本原理和一点同步卫星的知识，了解人造卫星在科技各个方面的作用（并提供给学生相关网站）能力目标：通过课件虚拟情境，动态演示，使学生直观理解卫星原理，能够猜测、分析、推理物理现象和过程。
通过大量的卫星图片、网络信息，激发学生课堂学习兴趣；并提供给学生课下拓展学习的平台。
使学生能够在条件允许的情况下主动、自主的学习。
情感目标：通过本课学习并通过简单介绍我国航天技术的发展水平，激发他们学习科学知识的热情，培养他们的民族自豪感．2、对学生情况的分析我一向主张应该"以学生为中心来认识教材"而不是"以教材为中心来认识学生"所以备课必须要分析学生，根据学生的实际需要来处理教材，让课堂围绕学生转。
学生的现状和困难：学生对宇宙充满神秘感和兴趣，但缺乏太多的感性认识。
希望了解更多的航天知识。
二、教材处理、教学方法和教学手段的选择、学法指导：1、俗话说，“教无成法，但教要得法”这一课常规的处理方法更多的是教师的讲解和介绍，枯燥且学生缺乏感性认识。
高中物理必修二 第三章 第四节 宇宙速度与航天
甲
乙
答案 由 Gmr地2m＝mvr2＝mω2r＝m4Tπ22r 可知，卫星的线速度大小、角
速度、周期与其轨道半径有关.
知识深化
1.人造地球卫星 (1)卫星的轨道平面可以在赤道平面内(如同步 轨道)，可以通过两极上空(极地轨道)，也可以 和赤道平面成任意角度，如图所示. (2)因为地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球做圆周运动的向 心力，所以卫星圆轨道的圆心必定是地心.
D.36 km/s
由 GMRm2 ＝mvR2得，v＝
GM R
又MM月 地＝811，RR地月＝14
故月球和地球的第一宇宙速度之比v月＝ v地
MM月地·RR月地＝
811×41＝29
故 v 月＝7.9×29 km/s≈1.8 km/s，
即该探月卫星绕月运行的最大速率约为1.8 km/s，因此B项正确.
针对训练
知识深化
2.近地卫星、同步卫星、极地卫星和月球 (1)近地卫星：地球表面附近的卫星，r≈R；线速度大小v≈7.9 km/s、 周期T＝2πvR ≈85 min，分别是人造地球卫星做匀速圆周运动的最大 速度和最小周期. (2)同步卫星：位于地球赤道上方，相对于地面静止不动，它的角速 度跟地球的自转角速度相同，广泛应用于通信，又叫同步通信卫星. 同步卫星离地面高度约为36 000 km.
由万有引力提供，GMRm2 ＝mvR2，解得 v＝
GM R.
导学探究
(3)已知地球半径R＝6 400 km，地球表面的重力加速 度g＝10 m/s2，则物体环绕地球表面做圆周运动的速 度多大？ 答案 当其紧贴地面飞行时，r≈R，由 mg＝mvR2得 v＝ gR＝8 km/s.
知识深化
1.第一宇宙速度
答案 当抛出速度较小时，物体做平抛运动.当物体刚好不落回地面时， 物体做匀速圆周运动.当抛出速度非常大时，物体不能落回地球.
高中物理必修二同步专题讲义：10 C宇宙速度与人造地球卫星 提升版(学生版)
宇宙速度与人造地球卫星知识点：宇宙航行一、宇宙速度1.牛顿的设想如图所示，把物体从高山上水平抛出，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.图2.第一宇宙速度的推导(1)已知地球质量m 地和半径R ，物体绕地球的运动可视为匀速圆周运动，万有引力提供物体运动所需的向心力，即Gmm 地R 2＝m v 2R ，可得v ＝Gm 地R.(2)已知地面附近的重力加速度g 和地球半径R ，由mg ＝mv 2R 得：v ＝gR .(3)三个宇宙速度及含义数值意义第一宇宙速度7.9km/s 物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度第二宇宙速度11.2km/s 在地面附近发射飞行器使物体克服地球引力，永远离开地球的最小地面发射速度第三宇宙速度16.7km/s在地面附近发射飞行器使物体挣脱太阳引力束缚，飞到太阳系外的最小地面发射速度二、人造地球卫星1.1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功.1970年4月24日，我国第一颗人造地球卫星“东方红1号”发射成功.为我国航天事业作出特殊贡献的科学家钱学森被誉为“中国航天之父”.2.地球同步卫星的特点地球同步卫星位于赤道上方高度约36000km处，因相对地面静止，也称静止卫星.地球同步卫星与地球以相同的角速度转动，周期与地球自转周期相同.三、载人航天与太空探索1.1961年苏联宇航员加加林进入东方一号载人飞船，铸就了人类首次进入太空的丰碑.2.1969年，美国阿波罗11号飞船发射升空，拉开人类登月这一伟大历史事件的帷幕.3.2003年10月15日9时，我国神舟五号宇宙飞船把中国第一位航天员杨利伟送入太空，截止到2017年底，我国已经将11名航天员送入太空，包括两名女航天员.4.2013年6月，神舟十号分别完成与天宫一号空间站的手动和自动交会对接；2016年10月19日，神舟十一号完成与天宫二号空间站的自动交会对接.2017年4月20日，我国发射了货运飞船天舟一号，入轨后与天宫二号空间站进行自动交会对接、自主快速交会对接等3次交会对接及多项实验.技巧点拨一、三个宇宙速度1.第一宇宙速度(1)两个表达式思路一：万有引力提供向心力，由G MmR2＝mv2R得v＝GMR思路二：重力提供向心力，由mg＝m v2R得v＝gR(2)含义①近地卫星的圆轨道运行速度，大小为7.9km/s，也是卫星圆轨道的最大运行速度.②人造卫星的最小发射速度，向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星困难，需要更多能量.2.第二宇宙速度在地面附近发射飞行器，使之能够克服地球的引力，永远离开地球所需的最小发射速度，其大小为11.2km/s.当发射速度7.9km/s<v0<11.2km/s时，物体绕地球运行的轨迹是椭圆，且在轨道不同点速度大小一般不同.3.第三宇宙速度在地面附近发射飞行器，使之能够挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外的最小发射速度，其大小为16.7km/s.二、人造地球卫星1.人造地球卫星(1)卫星的轨道平面可以在赤道平面内(如同步轨道)，可以通过两极上空(极地轨道)，也可以和赤道平面成任意角度，如图所示.图(2)因为地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球做圆周运动的向心力，所以地心必定是卫星圆轨道的圆心.2.近地卫星(1)v 1＝7.9km/s ；T ＝2πR v 1≈85min.(2)7.9km/s 和85min 分别是人造地球卫星做匀速圆周运动的最大线速度和最小周期.3.同步卫星(1)“同步”的含义就是和地面保持相对静止，所以其周期等于地球自转周期.(2)特点①定周期：所有同步卫星周期均为T ＝24h.②定轨道：同步卫星轨道必须在地球赤道的正上方，运转方向必须跟地球自转方向一致，即由西向东.③定高度：由G mM R ＋h 2＝m 4π2T 2(R ＋h )可得，同步卫星离地面高度为h ＝3GMT 24π2－R ≈3.58×104km ≈6R .④定速度：由于同步卫星高度确定，则其轨道半径确定，因此线速度、角速度大小均不变.⑤定加速度：由于同步卫星高度确定，则其轨道半径确定，因此向心加速度大小也不变.三、同步卫星、近地卫星、赤道上物体的比较同步卫星、近地卫星、赤道上物体的比较1.同步卫星和近地卫星都是万有引力提供向心力，即都满足GMm r 2＝m v 2r＝mω2r ＝m 4π2T 2r ＝ma n .由上式比较各运动量的大小关系，即r 越大，v 、ω、a n 越小，T 越大.2.同步卫星和赤道上物体都做周期和角速度相同的圆周运动.因此要通过v ＝ωr ，a n ＝ω2r 比较两者的线速度和向心加速度的大小.例题精练1．（扬州期末）火星的两颗卫星分别为“火卫一”和“火卫二”，它们的轨道近似为圆，已知“火卫一”的轨道半径小于“火卫二”，它们的周期分别为T1和T2，线速度大小分别为v1和v2，则下列关系正确的是（）A．T1＝T2B．T1＞T2C．v1＝v2D．v1＞v2 2．（扬州期末）如图所示，某卫星绕行星沿椭圆轨道运行，图中S1、S2两部分阴影面积大小相等．则下列关于卫星运动的说法正确的是（）A．卫星在b点的速率等于在d的速率B．卫星在b点的速率小于在d的速率C．卫星从a到b的运行时间大于从c到d的运行时间D．卫星从a到b的运行时间等于从c到d的运行时间随堂练习1．（连云港期末）2020年1月16日，酒泉卫星发射中心成功发射一颗由“快舟一号甲”火箭运载的5G低轨宽带卫星，也是全球首颗5G卫星，可以有效解决沙漠、海洋等地区网络覆盖和接入难的问题。
高一物理必修2 人造卫星 宇宙速度
高一物理必修２人造卫星宇宙速度学习目标:1．知道人造卫星的运行原理和轨道。
2．知道三个宇宙速度。
3．掌握人造卫星的周期、线速度、角速度跟其轨道半径的关系。
学习重点:1．人造卫星的运行原理和轨道。
2．人造卫星的周期、线速度、角速度跟其轨道半径的关系。
学习难点: 人造卫星的周期、线速度、角速度跟其轨道半径的关系。
主要内容:一、人造卫星的运行原理和轨道1．运行原理：2．运行轨道二、宇宙速度：1．第一宇宙速度(环绕速度)：2．第二宇宙速度(脱离速度)：3．第三宇宙速度(逃逸速度)：三、人造卫星的发射速度和运行速度人造卫星的发射速度与运行速度是两个不周的概念。
所谓发射速度是指被发射物在地面附近离开发射装置时的初速度，并且一旦发射后就再无能量补充，被发射物仅依靠自己的初动能克服地球引力上升一定高度，进入运动轨道。
要发射一颗人造地球卫星，发射速度不能小于第一宇宙速度。
若发射速度等于第一宇宙速度，卫星只能“贴着”地面近地运行，如果要使人造卫星在距地面较高的轨道上运行，就必须使发射速度大于第一宇宙速度。
所谓运行速度，是指卫星在进入运行轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度。
当卫星“贴着”地面运行时，运行速度等于第一宇宙速度。
根据知，人造卫星距地面越高(即轨道半径r越大)，运行速度越小。
实际上，由于人造卫星的轨道半径都大于地球半径，所以卫星的实际运行速度一定小于发射速度。
人造卫星的发射速度与运行速度之间的大小关系是：1 1．2km／．y>v发≥7．9km／s>v运四、人造卫星绕行线速度、角速度、周期与半径的关系1．线速度与半径的关系：2．角速度与半径的关系：3．周期与半径的关系：由五、地球同步卫星所谓地球同步卫星，是相对地面静止的跟地球自转同步的卫星。
卫星要与地球自转同步，必须满足下列条件：1．卫星绕地球的运行方向与地球自转方向相同，且卫星的运行周期与地球自转周期相同(即等于24h)。
2．卫星运行的圆形轨道必须与地球的赤道平面重合。
《三种宇宙速度》教学设计
《三种宇宙速度》教学设计（实用版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如职业道德、时事政治、政治理论、专业基础、说课稿集、教资面试、综合素质、教案模板、考试题库、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by this editor.I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you!In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as professional ethics, current affairs and politics, political theory, professional foundation, lecture collections, teaching interviews, comprehensive qualities, lesson plan templates, exam question banks, other materials, etc. Learn about different data formats and writing methods, so stay tuned!《三种宇宙速度》教学设计《三种宇宙速度》教学设计一、教学目标【知识与技能】知道宇宙速度的含义，能区分三种宇宙速度分别不同的作用，能够推导出第一宇宙速度的大小。
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。
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。
人教版高中物理新教材必修第二册第7章-万有引力与宇宙航行-教案
星环绕天体表面运动的周期 T,就可估测出
中心天体的密度.
75
7.
4 宇宙航行
宇宙
数值
速度
(
km/
s)
意义
是人造地球卫星的最
第一宇宙速
度(环绕速度)
小发 射 速 度,也 是 人
7.
9
造地球卫星绕地球做
圆周运动的最大运行
速度.
第二宇宙速
度(脱离速度)
第三宇宙速
度(逃逸速度)
使物体挣脱地球引力
11.
v
m
r
2
v2
m
Mm
G 2 =man = r
r
mrω2
4π2
m 2r
T
2.天体表面问题
不计天体自转的影响,在 天 体 表 面 上 的
物体受 到 的 重 力 近 似 等 于 其 所 受 的 万 有 引
力,即 mg=G
速度g 时使用).其中 M 为该天体的质量,
R
为该天体的半径,
g 为相应天体表面的重力加
Mm
=m
r2
v2
4π2
v2r ω2r3
=mω2r=m 2r,可得 M =
=
=
r
G
G
T
4π2r3
,
可知已知核心舱的质量和绕地半径、已
GT2
知核心舱的质量和绕地周期以及已知核心舱
6)绕 行 方 向 一 定:与 地 球 自 转 的 方 向
一致.
7.
5 相对论时空观和牛顿力学的局限
一 经典时空观
(
1)在经典力学中,物体的质量是不随速
度的改变而改变的.
假设某飞船沿圆轨道绕火星飞行,其周期也
宇宙航行高一物理下册同步分类专题教案(人教版2019必修第二册)
第七章 万有引力与宇宙航行课时7.4 宇宙航行1. 知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。
2. 了解人造卫星的相关知识，知道地球同步卫星的特点，通过对比“同步卫星、近地卫星、地球赤道上物体”的运行规律，提高推理分析能力。
3. 了解我国卫星发射情况，增强民族自信，体会人类探索宇宙的成就和科学精神。
一、宇宙速度1.牛顿的设想把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次远；抛出速度足够大时，物体就不会落回地面，成为人造地球卫星。
2.近地卫星的速度(1)原理:物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动时，万有引力提供物体运动所需的向心力，所以G 2m m r 地 =m 2v r ，解得v(2)结果:用地球半径R 代替近地卫星到地心的距离r ，可得v m/s=7.9km/s 。
3.宇宙速度二、人造地球卫星1.动力学特点一般情况下可认为人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其向心力由地球对它的万有引力提供。
2.地球同步卫星相对于地面静止，且运动周期与地球自转周期相同的卫星，也称静止卫星。
地球同步卫星具有以下特点:(1)轨道平面一定:所有的地球同步卫星都在赤道的正上方，其轨道平面必与赤道平面重合；(2)绕行方向一定:和地球自转方向一致；(3)周期一定:和地球自转周期相同，即T=24 h；(4)高度一定:位于赤道上方高度约3.6×104km处，距地面高度固定不变。
基础过关练题组一宇宙速度1.(2022江苏淮安期中)下列有关宇宙速度的说法不正确的是()A.月球探测卫星的发射速度大于第二宇宙速度B.地球同步卫星的运行速度小于第一宇宙速度C.第一宇宙速度是使人造卫星绕地球运动所需的最小发射速度D.第二宇宙速度是在地面附近使物体可以挣脱地球引力束缚，离开地球所需的最小发射速度2.(2022江苏淮安期中)我国发射了一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥一号”，设该卫星的运，月球的半径约为地行轨道是圆形的，且贴近月球表面。
高中物理(人教版)必修第二册讲义—宇宙航行
高中物理（人教版）必修第二册讲义—宇宙航行【学习目标】1．通过阅读课本资料了解牛顿对人造卫星的猜想、外推的思路和思想，能写出第一宇宙速度的推导过程。
2．通过第一宇宙速度的推导总结，能说出人造地球卫星的原理及运行规律。
3．通过阅读教材第三部分，能够介绍世界和我国航天事业的发展历史，感知人类探索宇宙的梦想，激发爱国热情，增强民族自信心和自豪感。
【学习重点】第一宇宙速度的推导。
【学习难点】第一宇宙速度的推导；环绕速度与发射速度的区分。
知识梳理一、宇宙速度1.人造地球卫星(1)牛顿的设想：如图所示，把物体水平抛出，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。
(2)运动规律：一般情况下可认为人造卫星绕地球做匀速圆周运动。
(3)向心力来源：人造地球卫星的向心力由地球对它的万有引力提供。
2．宇宙速度宇宙速度数值/(km·s－1)物理意义是使人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最小发射速度；也是人造卫星绕第一宇宙速度7.9(环绕速度)地球运动的最大运行速度第二宇宙速度11.2(脱离速度)是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度第三宇宙速度16.7(逃逸速度)是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度梦想成真1957年10月苏联成功发射了第一颗人造卫星；1969年7月美国“阿波罗11号”登上月球；2003年10月15日我国航天员杨利伟踏入太空；2007年10月24日我国“嫦娥一号”发射升空；2008年9月27日“神舟七号”宇航员翟志刚顺利完成出舱活动任务；2010年10月1日“嫦娥二号”发射升空。
2011年9月29日“天宫一号”发射升空。
2011年11月1日“神舟八号”发射升空。
2011年11月3日“天宫一号”与“神舟八号”对接成功。
2012年6月16日“神舟九号”发射升空，与在轨运行的“天宫一号”目标飞行器进行载人交会对接，航天员进入“天宫一号”工作和生活，开展相关空间的科学实验。
2013年6月11日“神舟十号”发射升空，并在6月13日与“天宫一号”交会对接；6月20日上午，中国载人航天史上的首堂太空授课开讲。
人造卫星宇宙速度教案
人造卫星宇宙速度教案一、教学目标：1. 让学生了解人造卫星的基本概念，知道人造卫星是如何进入太空的。
2. 让学生理解宇宙速度的概念，掌握计算人造卫星轨道速度的方法。
3. 培养学生运用科学知识解决实际问题的能力。
二、教学重点与难点：1. 教学重点：人造卫星的基本概念，宇宙速度的计算方法。
2. 教学难点：宇宙速度的计算及应用。
三、教学准备：1. 教师准备：教材、教案、多媒体课件、黑板、粉笔。
2. 学生准备：预习教材，了解人造卫星的基本概念。
四、教学过程：1. 导入新课：通过展示人造卫星发射的视频，引导学生关注人造卫星及其发射过程。
2. 讲授新课：（1）介绍人造卫星的基本概念，解释人造卫星是如何进入太空的。
（2）讲解宇宙速度的定义，阐述宇宙速度与人造卫星轨道速度的关系。
（3）引导学生掌握计算人造卫星轨道速度的方法。
3. 课堂互动：（1）提问：什么是人造卫星？人造卫星是如何进入太空的？（2）提问：什么是宇宙速度？为什么说它是人造卫星进入轨道的关键？（3）提问：如何计算人造卫星的轨道速度？4. 巩固知识：（1）让学生运用所学知识，计算特定的人造卫星轨道速度。
（2）讨论：为什么人造卫星的轨道速度与人造卫星的质量、发射高度有关？5. 课堂小结：总结本节课的主要内容，强调人造卫星的基本概念和宇宙速度的重要性。
五、课后作业：1. 请学生运用所学知识，计算一颗人造卫星的轨道速度。
2. 请学生查阅资料，了解我国人造卫星的发展历程。
3. 思考题：如何提高人造卫星的轨道速度？请从理论上进行分析。
六、教学拓展：1. 介绍不同类型的人造卫星及其应用领域，如地球观测卫星、通信卫星、导航卫星等。
2. 讲解人造卫星发射过程中的关键环节，如火箭发射、卫星入轨等。
3. 引导学生关注我国人造卫星的发展动态，了解我国在航天领域的成就。
七、实例分析：1. 以我国嫦娥系列月球探测卫星为例，分析其轨道速度的计算方法及实际应用。
2. 以我国北斗导航卫星为例，讲解其轨道速度与人造卫星发射高度、质量的关系。
高中物理6.5《宇宙航行》教学设计2新人教版必修2
高中物理6.5《宇宙航行》教学设计2新人教版必修2第5节宇宙航行新课教学1、宇宙速度教师活动：请同学们阅读课文第一自然段，同时思考下列问题［投影出示］：1、在地面抛出的物体为什么要落回地面？2、什么叫人造地球卫星？学生活动：阅读课文，从课文中找出相应的答案。
1、在地面上抛出的物体，由于受到地球引力的作用，所以最终都要落回到地面。
2、如果在地面上抛出一个物体时的速度足够大，那么它将不再落回地面，而成为一个绕地球运转的卫星，这个物体此时就可认为是一颗人造地球卫星。
教师活动：引导学生深入探究1、月球也要受到地球引力的作用，为什么月亮不会落到地面上来？2、物体做平抛运动时，飞行的距离与飞行的水平初速度有何关系?3、若抛出物体的水平初速度足够大，物体将会怎样？学生活动：分组讨论，得出结论。
1、由于月球在绕地球沿近似圆周的轨道运转，此时月球受到的地球的引力（即重力），用来充当绕地运转的向心力，故而月球并不会落到地面上来。
2、由平抛物体的运动规律知：x=v0t①h= ②联立①、②可得：x=v0即物体飞行的水平距离和初速度v0及竖直高度h有关，在竖直高度相同的情况下，水平距离的大小只与初速度v0有关，水平初速度越大，飞行的越远。
3、当平抛的水平初速度足够大时，物体飞行的距离也很大，由于地球是一圆球体，故物体将不能再落回地面，而成为一颗绕地球运转的卫星。
教师活动：总结、点评。
课件演示《人造卫星发射原理图》：平抛物体的速度逐渐增大，飞行距离也跟着增大，当速度足够大时，成为一颗绕地运转的卫星。
牛顿曾依据平抛现象猜想了卫星的发射原理，但他没有看到他的猜想得以实现。
今天，我们的科学家们把牛顿的猜想变成了现实。
教师活动：［过渡语］从上面学习可知，当平抛物体的初速度足够大时就可成为卫星。
那么，大到什么程度就叫足够大了呢？下面我们来讨论这一个问题。
请同学们阅读教材有关内容，同时考虑下面几个问题［投影出示］：1.卫星环绕地球运转的动力学方程是什么？2.为什么向高轨道发射卫星比向低轨道发射要困难？3.什么叫第一宇宙速度？什么叫第二宇宙速度？什么叫第三宇宙速度？学生活动：阅读课文，找出相应答案。
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。
2024届高考一轮复习物理教案(新教材粤教版)：人造卫星 宇宙速度
第2讲人造卫星宇宙速度目标要求1.会比较卫星运行的各物理量之间的关系.2.理解三种宇宙速度，并会求解第一宇宙速度的大小.3.会分析天体的“追及”问题．考点一卫星运行参量的分析1．基本公式(1)线速度：由G Mmr 2＝m v 2r得v ＝GMr .(2)角速度：由G Mmr2＝mω2r 得ω＝GMr 3.(3)周期：由GMm r 2＝m (2πT)2r 得T ＝2πr 3GM.(4)向心加速度：由GMm r 2＝ma 得a ＝GMr 2.结论：同一中心天体的不同卫星，轨道半径r 越大，v 、ω、a 越小，T 越大，即越高越慢．2．“黄金代换式”的应用忽略中心天体自转影响，则有mg ＝G MmR2，整理可得GM ＝gR 2.在引力常量G 和中心天体质量M 未知时，可用gR 2替换GM .3．人造卫星卫星运行的轨道平面一定通过地心，一般分为赤道轨道、极地轨道和其他轨道，同步卫星的轨道是赤道轨道．(1)极地卫星运行时每圈都经过南北两极，由于地球自转，极地卫星可以实现全球覆盖．(2)同步卫星①轨道平面与赤道平面共面，且与地球自转的方向相同．②周期与地球自转周期相等，T＝24h.③高度固定不变，h＝3.6×107m.④运行速率约为v＝3.1km/s.(3)近地卫星：轨道在地球表面附近的卫星，其轨道半径r＝R(地球半径)，运行速度等于第一宇宙速度v＝7.9km/s(人造地球卫星的最大圆轨道运行速度)，T＝85min(人造地球卫星的最小周期)．注意：近地卫星可能为极地卫星，也可能为赤道卫星．1．同一中心天体的两颗行星，公转半径越大，向心加速度越大．(×)2．同一中心天体质量不同的两颗行星，若轨道半径相同，速率不一定相等．(×) 3．近地卫星的周期最小．(√)4．极地卫星通过地球两极，且始终和地球某一经线平面重合．(×)5．不同的同步卫星的质量不一定相同，但离地面的高度是相同的．(√)1．公式中r指轨道半径，是卫星到中心天体球心的距离，R通常指中心天体的半径，有r＝R ＋h.2．同一中心天体，各行星v、ω、a、T等物理量只与r有关；不同中心天体，各行星v、ω、a、T等物理量与中心天体质量M和r有关．考向1卫星运行参量与轨道半径的关系例1(2022·广东卷·2)“祝融号”火星车需要“休眠”以度过火星寒冷的冬季．假设火星和地球的冬季是各自公转周期的四分之一，且火星的冬季时长约为地球的1.88倍．火星和地球绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动．下列关于火星、地球公转的说法正确的是() A．火星公转的线速度比地球的大B．火星公转的角速度比地球的大C．火星公转的半径比地球的小D．火星公转的加速度比地球的小答案D解析由题意可知，火星的公转周期大于地球的公转周期，根据G Mmr2m4π2T2r，可得T＝2πr3GM，可知火星的公转半径大于地球的公转半径，故C 错误；根据G Mmr 2＝m v 2r，可得v ＝GMr ，结合C 选项解析，可知火星公转的线速度小于地球公转的线速度，故A 错误；根据ω＝2πT可知火星公转的角速度小于地球公转的角速度，故B 错误；根据G Mm r 2＝ma ，可得a ＝GMr 2，可知火星公转的加速度小于地球公转的加速度，故D 正确．例2(2020·浙江7月选考·7)火星探测任务“天问一号”的标识如图所示．若火星和地球绕太阳的运动均可视为匀速圆周运动，火星公转轨道半径与地球公转轨道半径之比为3∶2，则火星与地球绕太阳运动的()A ．轨道周长之比为2∶3B ．线速度大小之比为3∶2C ．角速度大小之比为22∶33D ．向心加速度大小之比为9∶4答案C解析轨道周长C ＝2πr ，与半径成正比，故轨道周长之比为3∶2，故A 错误；根据万有引力提供向心力有GMmr 2＝m v 2r，得v ＝GMr ，则v 火v 地＝r 地r 火＝23，故B 错误；由万有引力提供向心力有GMmr2＝mω2r ，得ω＝GMr 3，则ω火ω地＝r 地3r 火3＝2233，故C 正确；由GMm r 2＝ma ，得a ＝GMr 2，则a 火a 地＝r 地2r 火2＝49，故D 错误．考向2同步卫星例3关于地球同步卫星，下列说法错误的是()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 ．我国发射的同步通信卫星可以定点在北京上空D ．我国发射的同步通信卫星必须定点在赤道上空答案C解析地球同步卫星的周期与地球自转周期相同，选项A 正确；根据G Mm r 2＝m v 2r＝m 4π2T 2r 可知，因地球同步卫星的周期一定，则高度、速度大小都是一定的，选项B 正确；同步卫星必须定点在赤道上空，不可以定点在北京上空，选项C 错误，D 正确．例4常用的通信卫星是地球同步卫星，它定位于地球赤道正上方，已知某同步卫星离地面的高度为h ，地球自转的角速度为ω，地球半径为R ，地球表面附近的重力加速度为g 0，该同步卫星运动的加速度的大小为()A ．g 0B ．(R R ＋h2g 0C ．ω2hD ．ω(R ＋h )答案B解析对同步卫星，角速度等于地球自转的角速度，则GMm (R ＋h )2＝ma ＝mω2(R ＋h )，又GMm 0R 2＝m 0g 0，解得a ＝(R R ＋h)2g 0＝ω2(R ＋h )，故选B.考向3同步卫星、近地卫星和赤道上物体比较例5(多选)如图所示，同步卫星与地心的距离为r ，运行速率为v 1，向心加速度为a 1，地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a 2，第一宇宙速度为v 2，地球半径为R ，则下列比值正确的是()A.a 1a 2＝r RB.a 1a 2＝(R r)2C.v 1v 2＝r RD.v 1v 2＝R r答案AD解析根据万有引力提供向心力，有G Mmr 2＝m v 12r ，G Mm ′R 2＝m ′v 22R ，故v 1v 2＝Rr；对于同步卫星和地球赤道上的物体，其共同点是角速度相等，有a 1＝ω2r ，a 2＝ω2R ，故a 1a 2＝rR ，故选A 、D.例6有a 、b 、c 、d 四颗地球卫星，卫星a 还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，卫星b 在地面附近近地轨道上正常运行，c 是地球同步卫星，d 是高空探测卫星，各卫星排列位置如图，重力加速度为g ，则有()A ．a 的向心加速度大小等于重力加速度大小gB ．b 在相同时间内转过的弧长最长C ．c 在4h 内转过的圆心角是π6D ．d 的运行周期有可能是20h 答案B解析赤道上随地球自转的卫星所需的向心力大小等于万有引力的一个分力，万有引力大小近似等于重力大小，则a 的向心加速度小于重力加速度g ，故A 错误；由G Mmr 2＝m v 2r ，解得v ＝GMr，卫星的轨道半径r 越大，速度v 越小，所以在b 、c 、d 中b 的速度最大，又由v ＝ωr 知a 的速度小于c 的速度，故在相同时间内b 转过的弧长最长，故B 正确；c 是地球同步卫星，周期是24h ，则c 在4h 内转过的圆心角是4h 24h ×2π＝π3，故C 错误；由开普勒第三定律可知，卫星的半径r 越大，周期T 越大，所以d 的运动周期大于c 的运动周期，即大于24h ，则不可能是20h ，故D 错误．同步卫星、近地卫星及赤道上物体的比较如图所示，a 为近地卫星，轨道半径为r 1；b 为地球同步卫星，轨道半径为r2；c 为赤道上随地球自转的物体，轨道半径为r 3.比较项目近地卫星(r 1、ω1、v 1、a 1)同步卫星(r 2、ω2、v 2、a 2)赤道上随地球自转的物体(r 3、ω3、v 3、a 3)向心力来源万有引力万有引力万有引力的一个分力轨道半径r 2>r 1＝r 3角速度ω1>ω2＝ω3线速度v 1>v 2>v 3向心加速度a 1>a 2>a 3考点二宇宙速度第一宇宙速度(环绕速度)v 1＝7.9km/s ，是物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的最大环绕速度，也是人造地球卫星的最小发射速度第二宇宙速度(逃逸速度)v 2＝11.2km/s ，是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度第三宇宙速度v 3＝16.7km/s ，是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度1．地球的第一宇宙速度的大小与地球质量有关．(√)2．月球的第一宇宙速度也是7.9km/s.(×)3．同步卫星的运行速度一定小于地球第一宇宙速度．(√)4．若物体的发射速度大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度，则物体绕太阳运行．(√)1．第一宇宙速度的推导方法一：由G m 地mR 2＝m v 2R ，得v ＝Gm 地R ＝ 6.67×10－11×5.98×10246.4×106m/s ≈7.9×103m/s.方法二：由mg ＝m v 2R得v ＝gR ＝9.8×6.4×106m/s ≈7.9×103m/s.第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度，也是人造卫星的最大环绕速度，此时它的运行周期最短，T min ＝2πRg＝2π 6.4×1069.8s ≈5075s ≈85min.正是近地卫星的周期．2．宇宙速度与运动轨迹的关系(1)v 发＝7.9km/s 时，卫星绕地球表面做匀速圆周运动．(2)7.9km/s<v 发<11.2km/s ，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆．(3)11.2km/s ≤v 发＜16.7km/s ，卫星绕太阳运动的轨迹为椭圆．(4)v 发≥16.7km/s ，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间．例7(2023·广东深圳市模拟)2020年12月17日凌晨，经过23天的太空之旅后，嫦娥五号返回器携带1731克月壤样品成功着陆，这标志着我国首次月球采样返回任务圆满完成．已知月球的质量为M＝7.3×1022kg.月球的半径为R＝1.7×103km，引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2，则月球的第一宇宙速度约为()A．17m/s B．1.7×102m/sC．1.7×103m/s D．1.7×104m/s答案C解析近月球表面的卫星运行速度即第一宇宙速度，由万有引力提供向心力可得G MmR2＝mv2R，解得v＝GMR≈1.7×103m/s，故选C.例8(2023·广东广州市模拟)星球上的物体脱离星球引力所需的最小速度称为该星球的第二宇宙速度，第二宇宙速度v2与第一宇宙速度v1的关系是v2＝2v1；某星球的半径为r，表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的18，不计其他星球的影响，则该星球的第二宇宙速度为()A.grB.2gr2C.gr2D.14gr答案C解析近地卫星的环绕速度即第一宇宙速度，由重力提供向心力可得mg＝m v12R，可得地球的第一宇宙速度为v1＝gR，同理可知，该星球的第一宇宙速度为v1′＝18gr，则该星球的第二宇宙速度为v2′＝2v1′＝gr2，C正确．考点三天体的“追及”问题例9(2023·广东中山市调研)小明站在地球赤道上某点，每经过T4时间，卫星A经过头顶上空一次，已知地球的自转周期为T，卫星A轨道平面与赤道平面重合，且运动方向与地球自转方向相同，则A卫星的运动周期为()A.T 4B.T5C.3T4D.T2答案B解析由题意可知，每经过一段时间，卫星A比地球多转一圈；设卫星的运动周期为T A，则T 4T A －T4T ＝1，解得T A ＝15T ，故选B.例10如图所示，A 、B 为地球的两个轨道共面的人造卫星，运行方向相同，A 为地球同步卫星，A 、B 两卫星的轨道半径的比值为k ，地球自转周期为T 0.某时刻A 、B 两卫星距离达到最近，从该时刻起到A 、B 间距离最远所经历的最短时间为()A.T 02(k 3＋1)B.T 0k 3－1C.T 02(k 3－1)D.T 0k 3＋1答案C解析由开普勒第三定律得r A 3T A 2＝r B 3T B 2，设两卫星至少经过时间t 距离最远，即B 比A 多转半圈，t T B －t T A ＝n B －n A ＝12，又由A 是地球同步卫星知T A ＝T 0，联立解得t ＝T 02(k 3－1)，故选C.天体“追及”问题的处理方法1．相距最近：两同心转动的卫星(r A <r B )同向转动时，位于同一直径上且在圆心的同侧时，相距最近．从相距最近到再次相距最近，两卫星的运动关系满足：(ωA －ωB )t ＝2π或t T A －tT B ＝1.2．相距最远：两同心转动的卫星(r A <r B )同向转动时，位于同一直径上且在圆心的异侧时，相距最远．从相距最近到第一次相距最远，两卫星的运动关系满足：(ωA －ωB )t ′＝π或t ′T A －t ′T B＝12.课时精练1.(2023·江苏海安市高三检测)神舟十三号飞船首次采用径向端口对接；飞船从空间站下方的停泊点进行俯仰调姿和滚动调姿后与天宫空间站完成对接，飞船在完成对接后与在停泊点时相比()A．线速度增大B．绕行周期增大C．所受万有引力增大D．向心加速度增大答案B解析飞船绕地球稳定运行时，万有引力提供向心力，有GMmr2＝mv2r＝m4π2T2r＝F万＝ma，解得v＝GMr，T＝4π2r3GM，a＝GMr2，依题意，飞船从停泊点到完成对接属于从低轨到高轨，即轨道半径增大，可知线速度减小，周期增大，所受万有引力减小，向心加速度减小，故A、C、D错误，B正确．2．我国首颗量子科学实验卫星“墨子”已于酒泉卫星发射中心成功发射．“墨子”由火箭发射至高度为500km的预定圆形轨道．此前在西昌卫星发射中心成功发射了第二十三颗北斗导航卫星G7，G7属于地球静止轨道卫星(高度约为36000km)，它将使北斗系统的可靠性进一步提高．关于卫星以下说法中正确的是()A．这两颗卫星的运行速度可能大于7.9km/sB．通过地面控制可以将北斗G7定点于西昌正上方C．量子科学实验卫星“墨子”的周期比北斗G7的周期小D．量子科学实验卫星“墨子”的向心加速度比北斗G7的小答案C解析根据G Mmr2＝mv2r，得v＝GMr，知轨道半径越大，线速度越小，北斗G7和量子科学实验卫星“墨子”的线速度均小于地球的第一宇宙速度，故A错误；北斗G7为同步卫星，只能定点于赤道正上方，故B错误；根据G Mmr2＝m4π2T2r，得T＝2πr3GM，所以量子科学实验卫星“墨子”的周期小，故C正确；卫星的向心加速度a＝GMr2，半径小的量子科学实验卫星“墨子”的向心加速度比北斗G7的大，故D错误．3．(2023·广东茂名市模拟)如图，“嫦娥五号”、“天问一号”探测器分别在近月、近火星轨道运行．已知火星的质量为月球质量的9倍、半径为月球半径的2倍．假设月球、火星均可视为质量均匀分布的球体，忽略其自转影响，则()A．月球表面重力加速度比火星表面重力加速度大B．月球的第一宇宙速度比火星的第一宇宙速度大C．质量相同的物体在月球、火星表面所受万有引力大小相等D．“嫦娥五号”绕月周期比“天问一号”绕火星周期大答案D解析由mg＝G Mmr2，可得g＝GMr2，结合题意可得g月＝49g火，A项错误；由mg＝mv2r可知v＝gr，所以v月＝23v火，B项错误；由F引＝G Mmr2，可知F月＝49F火，C项错误；由G Mmr2＝m(2πT )2r可知T＝2πr3GM，所以T月＝324T火，D项正确．4．(2022·河北卷·2)2008年，我国天文学家利用国家天文台兴隆观测基地的2.16米望远镜，发现了一颗绕恒星HD173416运动的系外行星HD173416b,2019年，该恒星和行星被国际天文学联合会分别命名为“羲和”和“望舒”，天文观测得到恒星羲和的质量是太阳质量的2倍，若将望舒与地球的公转均视为匀速圆周运动，且公转的轨道半径相等．则望舒与地球公转速度大小的比值为()A．22B．2 C.2 D.22答案C解析地球绕太阳公转和行星望舒绕恒星羲和公转都是由万有引力提供向心力，有G Mm r2＝m v2r，解得公转的线速度大小为v＝GMr，其中中心天体的质量之比为2∶1，公转的轨道半径相等，则望舒与地球公转速度大小的比值为2，故选C.5．(2023·广东珠海市模拟)2020年7月23日12时41分，火星探测器“天问一号”成功发射，标志着我国已经开启了探索火星之旅．“天问一号”首先进入圆轨道环绕火星做匀速圆周运动，然后调整姿态悬停在火星上空，再向下加速、减速，着陆火星表面并执行任务．已知地球与火星的质量比为a，地球与火星的半径比为b.则下列说法正确的是()A．地球与火星表面的重力加速度的比值为abB ．地球与火星的近地卫星周期的比值为b aC ．地球与火星的第一宇宙速度的比值为a bD ．“天问一号”在环绕火星运动、悬停、向下加速以及减速的过程中，始终处于失重状态答案C解析对于在星体表面的物体，万有引力与重力的关系为GMm R 2＝mg ，整理得g ＝GMR 2，则地球与火星表面的重力加速度的比值为g 地g 火＝a b2，A 错误；对于近地卫星，由G Mm R 2＝m 4π2T 2R ，整理得T ＝4π2R 3GM ，则地球与火星的近地卫星周期的比值为T 地T 火＝b baB 错误；星球的第一宇宙速度为v ＝gR ，则地球与火星的第一宇宙速度的比值为v 地v 火＝ab，C 正确；“天问一号”在环绕火星运动时处于完全失重状态，悬停时处于平衡状态，向下加速时处于失重状态，向下减速时处于超重状态，D 错误．6．如图所示，a 为地球赤道上的物体，b 为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星，c 为地球同步卫星．关于a 、b 、c 做匀速圆周运动的说法中正确的是()A ．角速度关系为ωa ＝ωb >ωcB ．向心加速度的大小关系为a a >a b >a cC ．线速度的大小关系为v b >v c >v aD ．周期关系为T a ＝T b >T c 答案C解析卫星c 为地球同步卫星，所以T a ＝T c ，则ωa ＝ωc ；对于b 和c ，由万有引力提供向心力，有GMmr2＝mω2r ，得ω＝GMr 3，因为r b <r c ，可知ωc <ωb ，即ωb >ωc ＝ωa ，A 错误．因a 、c 有相同的角速度，由a ＝ω2r 得a a <a c ；对b 和c ，由万有引力提供向心力，有G Mmr 2＝ma ，得a ＝GMr 2，因为r b <r c ，可知a b >a c ，即a b >a c >a a ，B 错误．因a 、c 有相同的角速度，由v ＝ωr 可知v a <v c ；对b 和c ，由万有引力提供向心力，有G Mmr 2＝m v 2r，得v ＝GMr，因为r b <r c ，可知v b >v c ，即v b >v c >v a ，C 正确．对b 和c ，由万有引力提供向心力，有G Mm r 2＝m 4π2T 2r ，得T ＝2πr 3GM，因为r b <r c ，可知T c >T b ，即T a ＝T c >T b ，D 错误．7．(2023·广东汕头市模拟)早在2012年，某公司提出将人送上火星，展开星际移民的计划．已知地球质量大约是火星质量的10倍，地球半径大约是火星半径的2倍．不考虑地球、火星自转的影响，由以上数据可推算出(取5＝2.2)()A ．地球的平均密度小于火星的平均密度B ．地球表面重力加速度小于火星表面重力加速度C ．靠近地球表面的航天器的周期与靠近火星表面的航天器的运行周期之比约为10∶11D ．地球的第一宇宙速度与火星的第一宇宙速度之比约为11∶10答案C解析根据密度公式可知ρ＝M43πR 3，则ρ地＝54ρ火，地球的平均密度大于火星的平均密度，故A错误；根据物体在星球表面的重力等于万有引力可知GMmR 2＝mg ，解得星球表面的重力加速度g ＝GM R 2，所以g 地＝52g 火，地球表面的重力加速度大于火星表面的重力加速度，故B 错误；根据万有引力提供向心力可知GMm R 2＝m 4π2T 2R ，解得星球表面航天器的运行周期T ＝2πR 3GM，则靠近地球表面的航天器的周期与靠近火星表面的航天器的周期之比约为10∶11，故C 正确；根据万有引力提供向心力GMmR 2＝m v 2R，解得星球的第一宇宙速度v ＝GMR，则地球的第一宇宙速度与火星的第一宇宙速度之比约为11∶5，故D 错误．8.(多选)地月系统是双星模型，为了寻找航天器相对地球和月球不动的位置，科学家们做出了不懈努力．如图所示，欧拉推导出L 1、L 2、L 3三个位置，拉格朗日又推导出L 4、L 5两个位置．现在科学家把L 1、L 2、L 3、L 4、L 5统称地月系中的拉格朗日点．中国“嫦娥四号”探测器成功登陆月球背面，并通过处于拉格朗日区的“嫦娥四号”中继卫星“鹊桥”把信息返回地球，引起众多师生对拉格朗日点的热议．下列说法正确的是()A ．在拉格朗日点航天器的受力不再遵循万有引力定律B ．在不同的拉格朗日点航天器随地月系统运动的周期均相同C ．“嫦娥四号”中继卫星“鹊桥”应选择L 1点开展工程任务实验D ．“嫦娥四号”中继卫星“鹊桥”应选择L 2点开展工程任务实验答案BD解析在拉格朗日点的航天器仍然受万有引力，仍遵循万有引力定律，A 错误；因在拉格朗日点的航天器相对地球和月球的位置不变，说明它们的角速度一样，因此周期也一样，B 正确；“嫦娥四号”探测器登陆的是月球的背面，“鹊桥”要把探测器在月球背面采集的信息传回地球，L 2在月球的背面，因此应选在L 2点开展工程任务实验，C 错误，D 正确．9．(2023·辽宁丹东市月考)2021年10月16日，神舟十三号载人飞船顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入太空，假设神舟十三号载人飞船在距地面高度为h 的轨道做圆周运动．已知地球的半径为R ，地球表面的重力加速度为g ，引力常量为G ，下列说法正确的是()A ．神舟十三号载人飞船运行的周期为T ＝2π(R ＋h )3gR 2B ．神舟十三号载人飞船的线速度大小为g (R ＋h )C ．神舟十三号载人飞船轨道处的重力加速度为0D ．地球的平均密度为3g 4πGR 2答案A解析根据万有引力提供向心力，可得G Mm r 2＝m v 2r ，G Mm r 2＝m 4π2r T 2，G Mmr 2＝ma ，且在地球表面满足GMmR2＝mg ，即GM ＝gR 2，由题意知神舟十三号载人飞船轨道半径为r ＝R ＋h ，解得周期为T ＝2π(R ＋h )3gR 2，线速度大小为v ＝gR 2R ＋h，向心加速度大小即重力加速度大小为a ＝gR 2(R ＋h )2，故A 正确，B 、C 错误；根据密度公式得地球的平均密度为ρ＝M V ＝3gR 24πGR 3＝3g 4πGR ，故D 错误．10．(2023·湖北省荆州中学模拟)设想在赤道上建造如图甲所示的“太空电梯”，站在太空舱里的宇航员可通过竖直的电梯缓慢直通太空站．图乙中r 为宇航员到地心的距离，R 为地球半径，曲线A 为地球引力对宇航员产生的加速度大小与r 的关系；直线B 为宇航员由于地球自转而产生的向心加速度大小与r 的关系．关于相对地面静止且在不同高度的宇航员，下列说法正确的有()A ．随着r 增大，宇航员的角速度增大B ．图中r 0为地球同步卫星的轨道半径C ．宇航员在r ＝R 处的线速度等于第一宇宙速度D ．随着r 增大，宇航员对太空舱的压力增大答案B解析宇航员站在“太空电梯”上，相对地面静止，故角速度与地球自转角速度相同，在不同高度角速度不变，故A 错误；当r ＝r 0时，引力加速度正好等于宇航员做圆周运动的向心加速度，即万有引力提供做圆周运动的向心力，若宇航员相当于卫星，此时宇航员的角速度跟地球的自转角速度一致，可以看作是地球的同步卫星，即r 0为地球同步卫星的轨道半径，故B 正确；宇航员在r ＝R 处时在地面上，除了受到万有引力还受到地面的支持力，线速度远小于第一宇宙速度，故C 错误；宇航员乘坐太空舱在“太空电梯”的某位置时，有GMmr 2－F N ＝mω2r ，其中F N 为太空舱对宇航员的支持力，大小等于宇航员对太空舱的压力，则F 压＝F N ＝GMmr2－mω2r ＝ma 引－ma 向＝m (a 引－a 向)，其中a 引为地球引力对宇航员产生的加速度大小，a 向为地球自转而产生的向心加速度大小，由题图可知，在R ≤r ≤r 0时，(a 引－a 向)随着r 增大而减小，宇航员对太空舱的压力随r 的增大而减小，故D 错误．11．(多选)(2023·广东惠州市模拟)2018年7月27日，天宇上演“火星冲日”天象，此时火星离地球最近，是发射火星探测器的最佳时段．为此，洞察号火星探测器于2018年5月5日发射升空，飞行205天，于11月27日成功着陆火星．已知火星质量约为地球质量的19，半径约为地球半径的12，公转周期约为地球公转周期的2倍．则()A ．火星公转轨道的半径约为地球公转轨道半径的2倍B ．火星表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的49C ．洞察号绕火星做匀速圆周运动的最大运行速度约为地球第一宇宙速度的23D ．下一个火星探测器的最佳发射期最早出现在2020年答案BCD解析地球和火星绕太阳公转时，都是由太阳的万有引力提供向心力，即GM太mr2＝mr(2πT)2，可得r＝3GM太T24π2，故火星公转轨道的半径约为地球公转轨道半径的34倍，故A错误；星球表面，万有引力近似等于重力，即GMmR2＝mg，故g＝GMR2，代入数据可知火星表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的49，故B正确；洞察号绕火星做匀速圆周运动的最大运行速度即为火星的第一宇宙速度，根据第一宇宙速度的定义式v＝GMR，代入数据可得洞察号绕火星做匀速圆周运动的最大运行速度约为地球第一宇宙速度的23，故C正确；设经时间t，地球公转周期为T0，火星和地球再次相距最近，则有(2πT0－2π2T0)t＝2π，解得t＝2T0，故下一个火星探测器的最佳发射期最早出现在2020年，故D正确．。
高中物理【宇宙航行】教学优秀课件
地
2 ,选项
(+ℎ)
'
地
2 ,由
(+ℎ)
G
地
2
C 错误;由 G
地
(+ℎ)
2 =ma
得
=m'g 得地球表面的重力加速
规律方法 解决同步卫星问题的技巧
(1)同步卫星与一般的卫星遵循同样的规律,所以解决一般卫星问题的思路、
公式均可运用在同步卫星问题的解答中。
(2)同步卫星同时又具备自身的特殊性,即有确定的周期、角速度、加速度、
宇宙航行
内
容
索
引
01
课前篇 自主预习
02
课堂篇 探究学习
学习目标
1.了解人造地球卫星的最初构想,会推导第一宇宙速度。(物理观念)
2.知道同步卫星和其他卫星的区别,会分析人造地球卫星的受力和运
动情况并解决涉及人造地球卫星运动的较简单的问题。(科学思维)
3.了解发射速度与环绕速度的区别和联系,理解天体运动中的能量观。
C.a、c的线速度大小相等,且小于d的线速度
D.a、c有在P点相撞的危险
)
答案 A
解析 由 G
地
2
2
2
2π
=m =mω2r=m
r=ma 可知,选项 B、
C 错误,A 正确;因 a、
c 轨道半径相同,周期相同,只要在图示时刻不相撞,以后就不可能相撞,选项
D 错误。
变式训练2(多选)人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,设地球半径为R,地
在这些卫星中,近地卫星的线速度即第一宇宙速度是最大环绕速度。
迁移应用
例 12020 年 11 月 24 日,我国发射了一颗绕月运行的探月卫星嫦娥五号。设
高中物理第七章万有引力与宇宙航行第4节宇宙航行学案
第4节宇宙航行学习目标1。
理解人造地球卫星的最初构想。
2.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。
3.了解人造卫星有关知识,正确理解人造卫星做匀速圆周运动时,各物理量之间的关系。
自主预习一、宇宙速度［填空]1.第一宇宙速度（first cosmic velocity）:是卫星在附近（h≪R）绕地球做的速度。
2.第二宇宙速度(second cosmic velocity)：使物体挣脱的束缚,成为绕太阳运行的人造行星的最发射速度。
3。
第三宇宙速度（third cosmic velocity）：使物体挣脱束缚的最发射速度。
二、人造地球卫星[填空］1。
通信卫星（地球同步卫星）：相对于地面是的，跟地球自转的卫星，同步卫星也叫卫星。
2.特点:定；定;定;定.课堂探究[情境设问1]通过阅读课本、查阅科普资料,你能说出人造卫星的轨道特点吗?能通过力学分析得出决定这一轨道特点的原因吗?（一）人造卫星的三种轨道观察得出：卫星的轨道平面必须通过分析原因：[情境设问2］如图所示,在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中,牛顿设想：把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大,落地点也就一次比一次远;抛出速度足够大时，物体就不会落回地面，成为人造地球卫星。
你知道这个速度究竟有多大吗?（二)宇宙速度定义大小/km·s-1第一宇宙速度(环绕是卫星在附近（h≪R)绕地球做的速度。
速度)是在地球上成功发射卫星的发射速度第二宇宙速度(脱离速度)使物体挣脱的束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最发射速度,第三宇宙速度（逃逸速度)使物体挣脱束缚的最发射速度[科学推理与论证]请同学们根据万有引力定律和牛顿第二定律，推导第一宇宙速度的大小.推导依据:①定义:轨道半径r②地面处提供向心力（设地球质量M,半径R。
绕地球做匀速圆周运动飞行器质量m，轨道半径r。
重力加速度g）(1)万有引力提供向心力（2）重力提供向心力结论：第一宇宙速度只由决定，与卫星。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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gmm(r+h)mm2v2=m，得v=h↑，v↓r+h2（2）由gr+hmm2gmr+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12ggb．卫星运转的角速度为 24r12r4gＣ．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?qpb.q?pc. p?q pd. q?qp3．三颗人造地球卫星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/s5．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．gmmr+h2v2=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发射速度所谓发射速度是指被发射物在地面附近离开发射装置时的初速度，并且一旦发射后就再无能量补充，被发射物仅依靠自己的初动能克服地球引力上升一定的高度，进入运动轨道。
要发射一颗人造地球卫星，发射速度不能小于第一宇宙速度。
若发射速度等于第一宇宙速度，卫星只能“贴着”地面近地运行。
如果要使人造卫星在距地面较高的轨道上运行，就必须使发射速度大于第一宇宙速度。
②运行速度：是指卫星在进入运行轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度。
当卫星“贴着”地面运行时，运行速度等于第一宇宙速度。
根据运行速度一定小于发射速度。
类比得出：（2）第二宇宙速度（脱离速度）：可知，人造卫星距地面越高（即轨道3半径r越大），运行速度越小。
实际上，由于人造卫星的轨道半径都大于地球半径，所以卫星的实际①意义：使卫星挣脱地球的引力束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度。
②如果人造天体的速度大于11．2km/s而小于16．7km/s，则它的运行轨道相对于太阳将是椭圆，太阳就成为该椭圆轨道的一个焦点。
（3）第三宇宙速度（逃逸速度）：①意义：使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度。
②如果人造天体具有这样的速度并沿着地球绕太阳的公转方向发射时，就可以摆脱地球和太阳引力的束缚而邀游太空了。
这个速度目前能做到吗？教师介绍以第三速度发射的探测器，先驱者一号。
教师小结：只有你想不到的，没有你做不到的。
随着科学技术的发展，我们探测太空的脚步会越走越快，越走越远。
也许有一天我们也能到其它星球旅游定居。
但是今天我们就必须掌握一些必备知识。
也就是我们这节课的重点。
6．两种最常见的卫星⑴近地卫星。
神舟号飞船的运行轨道离地面的高度为340km，线速度约7.6km/s，周期约90min。
⑵同步卫星。
“同步”的含义就是和地球保持相对静止，所以其周期等于地球自转周期，即t=24h。
由式gmmr+h2gm7．卫星的超重和失重（1）卫星进入轨道前加速过程，卫星上物体超重． (2)卫星进入轨道后正常运转时，卫星上物体完全失重．三、当堂训练1．关于第一宇宙速度，下面说法有（）a．它是人造卫星绕地球飞行的最小速度Ｂ．它是发射人造卫星进入近地圆轨道的最小速度Ｃ．它是人造卫星绕地球飞行的最大速度Ｄ．它是发射人造卫星进入近地圆轨道的最大速度【篇二：宇宙速度教学设计】现代教育技术课堂教学设计【篇三：物理必修二宇宙航行教案2014】宇宙航行 (教案)三维教学目标：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．过程与方法：通过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．教学重点及解决方法：第一宇宙速度的推导．教学难点及解决方法：运行速率与轨道半径之间的关系．教学内容：一、教学引入：1957年前苏联发射了第一颗人造地球卫星，开创了人类航天时代的新纪元。
我国在70年代发射第一颗卫星以来，相继发射了多颗不同种类的卫星，掌握了卫星回收技术和“一箭多星”技术，99年发射了“神舟”号试验飞船。
这节课，我们要学习有关人造地球卫星的知识。
（结合视频播放）二、新课教学：（一）牛顿的设想（1）牛顿对人造卫星原理的描绘。
设想在高山上有一门大炮，水平发射炮弹，初速度越大，水平射程就越大，可以想象当初速度足够大时，这颗炮弹将不会落到地面，将和月球一样成为地球的一颗卫星。
（2）人造卫星绕地球运行的动力学原因。
人造卫星在绕地球运行时，只受到地球对它的万有引力作用，人造卫星作圆周运动的向心力由万有引力提供。
（3）人造卫星的运行速度。
设地球质量为m，卫星质量为m，轨道半径为r，由于万有引力提供向心力，则mmv2g2=m，rr∴v= 可见：高轨道上运行的卫星，线速度小。
提出问题：角速度和周期与轨道半径的关系呢？（二）宇宙速度（1）第一宇宙速度⑴推导：问题：牛顿实验中，炮弹至少要以多大的速度发射，才能在地面附近绕地球做匀速圆周运动？地球半径为6370km。
分析：在地面附近绕地球运行，轨道半径即为地球半径。
由万有引力提供向心力：2mmvg2=m， rr得：v=又∵mg=gmm r2结论：如果发射速度小于7.9km/s，炮弹将落到地面，而不能成为一颗卫星；发射速度等于7.9km/s，它将在地面附近作匀速圆周运动；要发射一颗半径大于地球半径的人造卫星，发射速度必须大于7.9km/s。
可见，向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星要困难。
⑵意义：第一宇宙速度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。
（老师与学生一起推导）（2）第二宇宙速度大小v2=11.2km/s。
意义：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。
注意：发射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆；等于或大于11.2km/s时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运行。
（3）第三宇宙速度。
大小：v3=16.7km/s。