人造卫星宇宙速度
第四章第三节 人造卫星 宇宙速度
第三节 人造卫星 宇宙速度1．第一宇宙速度(环绕速度)(1)数值 v 1＝7.9 km/s ，是人造卫星的最小发射速度，也是人造卫星最大的环绕速度． (2)第一宇宙速度的计算方法 ①由G Mm R 2＝m v 2R 得v ＝ GM R． ②由mg ＝m v 2R得v ＝gR ． 2．第二宇宙速度(脱离速度)：v 2＝11.2 km/s ，使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度．3．第三宇宙速度(逃逸速度)：v 3＝16.7 km/s ，使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度．发射卫星，要有足够大的速度才行，请思考：(1)不同星球的第一宇宙速度是否相同？如何计算第一宇宙速度？(2)把卫星发射到更高的轨道上需要的发射速度越大还是越小？宇宙速度的理解与计算[重难提炼]1．第一宇宙速度的推导法一：由G Mm R 2＝m v 21R 得v 1＝GM R＝7.9×103 m/s. 法二：由mg ＝m v 21R得v 1＝gR ＝7.9×103 m/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 ＝2πR g＝5 075 s ≈85 min. 2．宇宙速度与运动轨迹的关系(1)v 发＝7.9 km/s 时，卫星绕地球做匀速圆周运动．(2)7.9 km/s<v 发<11.2 km/s ，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆．(3)11.2 km/s ≤v 发<16.7 km/s ，卫星绕太阳做椭圆运动．(4)v 发≥16.7 km/s ，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间．[典题例析](2018·南平质检)某星球直径为d ，宇航员在该星球表面以初速度v 0竖直上抛一个物体，物体上升的最大高度为h ，若物体只受该星球引力作用，则该星球的第一宇宙速度为( )A．v 02 B ．2v 0d h C ．v 02h d D ．v 02d h[跟踪训练] (多选)如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，然后在Q 点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅱ，则( )A ．该卫星在P 点的速度大于7.9 km/s ，小于11.2 km/sB ．卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度大于7.9 km/sC ．在轨道Ⅰ上，卫星在P 点的速度大于在Q 点的速度D ．卫星在Q 点通过加速实现由轨道Ⅰ进入轨道Ⅱ近地卫星、赤道上的物体及同步卫星的运行规律[重难提炼]三种匀速圆周运动的参量比较近地卫星(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 万有引力万有引力的一个分力 线速度 由GMm r 2＝m v 2r得 v ＝GM r，故v 1>v 2 由v ＝rω得v 2>v 3 v 1>v 2>v 3向心加速度 由GMm r 2＝ma 得a ＝GM r2， 故a 1>a 2由a ＝ω2r 得a 2>a 3 a 1>a 2>a 3轨道半径r 2>r 3＝r 1 角速度 由GMm r 2＝mω2r 得ω＝GM r 3，故ω1>ω2 同步卫星的角速度与地球自转角速度相同，故ω2＝ω3ω1>ω2＝ω3 [典题例析](2018·沧州第一中学高三月考)有a 、b 、c 、d 四颗地球卫星，a 还未发射，在赤道表面上随地球一起转动；b 是近地轨道地球卫星；c 是地球的同步卫星；d 是高空探测卫星；它们均做匀速圆周运动，各卫星排列位置如图所示，则( )A ．a 的向心加速度等于重力加速度gB ．b 在相同时间内转过的弧长最长C ．c 在4 h 内转过的圆心角是π6D ．d 的运动周期可能是20 h[跟踪训练] (2018·内蒙古集宁一中高三月考)如图所示，a 为放在赤道上相对地球静止的物体，随地球自转做匀速圆周运动，b 为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星(轨道半径等于地球半径)，c 为地球的同步卫星，以下关于a 、b 、c 的说法中正确的是( )A. a 、b 、c 的向心加速度大小关系为a b >a c >a aB. a 、b 、c 的角速度大小关系为ωa >ωb >ωcC. a 、b 、c 的线速度大小关系为v a ＝v b >v cD. a 、b 、c 的周期关系为T a >T c >T b卫星的变轨问题[重难提炼]人造地球卫星的发射过程要经过多次变轨，如图所示，我们从以下几个方面讨论．1．变轨原理及过程(1)为了节省能量，在赤道上顺着地球自转方向发射卫星到圆轨道Ⅰ上．(2)在A 点点火加速，由于速度变大，万有引力不足以提供在轨道Ⅰ上做圆周运动的向心力，卫星做离心运动进入椭圆轨道Ⅱ.(3)在B 点(远地点)再次点火加速进入圆形轨道Ⅲ.2．一些物理量的定性分析(1)速度：设卫星在圆轨道Ⅰ和Ⅲ上运行时的速率分别为v 1、v 3，在轨道Ⅱ上过A 点和B 点时速率分别为v A 、v B .因在A 点加速，则v A >v 1，因在B 点加速，则v 3>v B ，又因v 1>v 3，故有v A >v 1>v 3>v B .(2)加速度：因为在A 点，卫星只受到万有引力作用，故不论从轨道Ⅰ还是轨道Ⅱ上经过A 点，卫星的加速度都相同，同理，从轨道Ⅱ和轨道Ⅲ上经过B 点时加速度也相同．(3)周期：设卫星在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轨道上运行周期分别为T 1、T 2、T 3，轨道半径分别为r 1、r 2(半长轴)、r 3，由开普勒第三定律a 3T2＝k 可知T 1<T 2<T 3. (4)机械能：在一个确定的圆(椭圆)轨道上机械能守恒，若卫星在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轨道的机械能分别为E 1、E 2、E 3，则E 1<E 2<E 3.3．卫星变轨的两种方式一是改变提供的向心力(一般不常用这种方式)；二是改变需要的向心力(通常使用这种方式)．[典题例析](2016·高考北京卷)如图所示，一颗人造卫星原来在椭圆轨道1绕地球E运行，在P点变轨后进入轨道2做匀速圆周运动．下列说法正确的是()A．不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的速度都相同B．不论在轨道1还是轨道2运行，卫星在P点的加速度都相同C．卫星在轨道1的任何位置都具有相同加速度D．卫星在轨道2的任何位置都具有相同动量[跟踪训练](多选) (2019·贵阳花溪清华中学高三模拟)“嫦娥一号”探月卫星沿地月转移轨道到达月球附近，在距月球表面200 km的P点进行第一次“刹车制动”后被月球俘获，进入椭圆轨道Ⅰ绕月飞行，如图所示．之后，卫星在P点经过几次“刹车制动”，最终在距月球表面200 km的圆形轨道Ⅲ上绕月球做匀速圆周运动．用T1、T2、T3分别表示卫星在椭圆轨道Ⅰ、Ⅱ和圆形轨道Ⅲ上运动的周期，用a1、a2、a3分别表示卫星沿三个轨道运动到P点的加速度，用v1、v2、v3分别表示卫星沿三个轨道运动到P点的速度，用F1、F2、F3分别表示卫星沿三个轨道运动到P点时受到的万有引力，则下面关系式中正确的是()A．a1＝a2＝a3B．v1＜v2＜v3C．T1＞T2＞T3D．F1＝F2＝F3卫星的追及、相遇问题[重难提炼]某星体的两颗卫星之间的距离有最近和最远之分，但它们都处在同一条直线上，由于它们的轨道不是重合的，因此在最近和最远的相遇问题上不能通过位移或弧长相等来处理，而是通过卫星运动的圆心角来衡量，若它们初始位置在同一直线上，实际上内轨道卫星所转过的圆心角与外轨道卫星所转过的圆心角之差为π的整数倍时就是出现最近或最远的时刻．[跟踪训练](2017·河南洛阳尖子生联考)设金星和地球绕太阳中心的运动是公转方向相同且轨道共面的匀速圆周运动，金星在地球轨道的内侧(称为地内行星)，在某特殊时刻，地球、金星和太阳会出现在一条直线上，这时候从地球上观测，金星像镶嵌在太阳脸上的小黑痣缓慢走过太阳表面，天文学称这种现象为“金星凌日”，假设地球公转轨道半径为R，“金星凌日”每隔t0年出现一次，则金星的公转轨道半径为()A ．t 01＋t 0R B ． 2⎝⎛⎭⎫t 01＋t 03 C ．R 3⎝⎛⎭⎫1＋t 0t 02 D ．R 3⎝⎛⎭⎫t 01＋t 02一、单项选择题1．如图所示，a 是地球赤道上的一点，t ＝0时刻在a 的正上空有b 、c 、d 三颗轨道均位于赤道平面的地球卫星，这些卫星绕地球做匀速圆周运动的运行方向均与地球自转方向(顺时针方向)相同，其中c 是地球同步卫星．设卫星b 绕地球运行的周期为T ，则在t ＝14T 时刻这些卫星相对a 的位置最接近实际的是( )2．(2018·辽宁鞍山一中等六校联考)如图所示，质量相同的三颗卫星a 、b 、c 绕地球做匀速圆周运动，其中b 、c 在地球的同步轨道上，a 距离地球表面的高度为R ，此时a 、b 恰好相距最近．已知地球质量为M 、半径为R 、地球自转的角速度为ω，万有引力常量为G ，则( )A ．发射卫星b 时速度要大于11.2 km/sB ．卫星a 的机械能大于卫星b 的机械能C ．若要卫星c 与b 实现对接，可让卫星c 加速D ．卫星a 和b 下次相距最近还需经过t ＝2πGM 8R 3－ω3．2016年2月11日，美国自然科学基金召开新闻发布会宣布，人类首次探测到了引力波.2月16日，中国科学院公布了一项新的探测引力波的“空间太极计划”．由中山大学发起的空间引力波探测工程“天琴计划”于2015年7月正式启动．计划从2016年到2035年分四阶段进行，将向太空发射三颗卫星探测引力波．在目前讨论的初步概念中，天琴将采用三颗相同的卫星(SC1、SC2、SC3)构成一个等边三角形阵列，地球恰处于三角形中心，卫星将在以地球为中心、高度约10万公里的轨道上运行，针对确定的引力波源进行探测，这三颗卫星在太空中的分列图类似乐器竖琴，故命名为“天琴计划”．则下列有关三颗卫星的运动描述正确的是()A．三颗卫星一定是地球同步卫星B．三颗卫星具有相同大小的加速度C．三颗卫星的线速度比月球绕地球运动的线速度大且大于第一宇宙速度D．若知道引力常量G及三颗卫星绕地球运转周期T可估算出地球的密度4．(2017·浙江名校协作体高三联考)我国首颗量子科学实验卫星“墨子”已于酒泉成功发射，将在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信．“墨子”将由火箭发射至高度为500千米的预定圆形轨道．此前6月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属地球静止轨道卫星(高度约为36 000千米)，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7.9 km/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小D．量子科学实验卫星“墨子”的向心加速度比北斗G7小5．(2018·衡阳第八中学高三月考)a、b、c、d是在地球大气层外的圆形轨道上运行的四颗人造卫星，其中a、c的轨道相交于P，b、d均为同步卫星，b、c轨道在同一平面上，某时刻四颗卫星的运行方向以及位置如图所示，下列说法中正确的是()A．a、c的加速度大小相等，且小于b的加速度B．a、c的线速度大小相等，且大于第一宇宙速度C．b、d的角速度大小相等，且小于a的角速度D．a、c存在在P点相撞的危险6.2016年9月15日22时04分，举世瞩目的“天宫二号”空间实验室在酒泉卫星发射中心成功发射，并于16日成功实施了两次轨道控制，顺利进入在轨测试轨道．如图所示是“天宫二号”空间实验室轨道控制时在近地点(Q点)200千米、远地点(P点)394千米的椭圆轨道运行，已知地球半径取6 400 km，M、N为短轴与椭圆轨道的交点，对于“天宫二号”空间实验室在椭圆轨道上的运行，下列说法正确的是()A ．“天宫二号”空间实验室在P 点时的加速度一定比Q 点小，速度可能比Q 点大B ．“天宫二号”空间实验室从N 点经P 点运动到M 点的时间可能小于“天宫二号”空间实验室从M 点经Q 点运动到N 点的时间C ．“天宫二号”空间实验室在远地点(P 点)所受地球的万有引力大约是在近地点(Q 点)的14D ．“天宫二号”空间实验室从P 点经M 点运动到Q 点的过程中万有引力做正功，从Q 点经N 点运动到P 点的过程中要克服万有引力做功二、多项选择题7．(2015·高考天津卷)P 1、P 2为相距遥远的两颗行星，距各自表面相同高度处各有一颗卫星s 1、s 2做匀速圆周运动．图中纵坐标表示行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度a ，横坐标表示物体到行星中心的距离r 的平方，两条曲线分别表示P 1、P 2周围的a 与r 2的反比关系，它们左端点横坐标相同．则( )A ．P 1的平均密度比P 2的大B ．P 1的“第一宇宙速度”比P 2的小C ．s 1的向心加速度比s 2的大D ．s 1的公转周期比s 2的大8．(2018·江西六校高三联考)我国首个空间实验室“天宫一号”发射轨道为一椭圆，如图甲所示，地球的球心位于该椭圆的一个焦点上，A 、B 两点分别是卫星运行轨道上的近地点和远地点．若A 点在地面附近，且卫星所受阻力可以忽略不计．之后“天宫一号”和“神舟八号”对接，如图乙所示，A 代表“天宫一号”，B 代表“神舟八号”，虚线为各自的轨道．由以上信息，可以判定( )A ．图甲中卫星运动到A 点时其速率一定大于7.9 km/sB ．图甲中若要卫星在B 点所在的高度做匀速圆周运动，需在B 点加速C ．图乙中“天宫一号”的向心加速度大于“神舟八号”的向心加速度D ．图乙中“神舟八号”加速有可能与“天宫一号”实现对接9．关于人造卫星和宇宙飞船，下列说法正确的是( )A ．如果知道人造卫星的轨道半径和它的周期，再利用万有引力常量，就可以算出地球质量B ．两颗人造卫星，不管它们的质量、形状差别有多大，只要它们的运行速度相等，它们的周期就相等C ．原来在同一轨道上沿同一方向运转的人造卫星一前一后，若要后一个卫星追上前一个卫星并发生碰撞，只要将后面一个卫星速率增大一些即可D ．一艘绕地球运转的宇宙飞船，宇航员从舱内慢慢走出，并离开飞船，飞船因质量减小，所受到的万有引力减小，飞船将做离心运动偏离原轨道10．(2017·牡丹江市第一高级中学高三月考) 如图“嫦娥二号”卫星由地面发射后，进入地月转移轨道，经多次变轨最终进入半径为100 km、周期为118 min的工作轨道Ⅲ，开始对月球进行探测，则下列说法正确的是()A．卫星在轨道Ⅲ上的运动速度比月球的第一宇宙速度小B．卫星在轨道Ⅲ上经过P点的速度比在轨道Ⅰ上经过P点时大C．卫星在轨道Ⅲ上运动的周期比在轨道Ⅰ上短D．卫星在轨道Ⅰ上的机械能比在轨道Ⅱ上小。
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。
第23讲 人造卫星 宇宙速度(课件)-2024年高考物理一轮复习(新教材新高考)
归纳
考向2 宇宙速度
考向 同步卫星的特点应用
考点3：“三体”运动比较
知识点 近地卫星、同步卫星和 赤道上物体运动的比较
考向 近地卫星、同步卫星和赤 道上物体运动的比较
复习目标
1、掌握不同轨道卫星加速度、线速度等 参量的求解。 2、掌握同步卫星的特点，并能够比较近 地卫星、同步卫星和赤道上物体运动。 3、会求解不同天体的第一宇宙速度。
夯基·必备基础知识 知识点 近地卫星、同步卫星和赤道上物体运动的比较
夯基·必备基础知识 知识点 近地卫星、同步卫星和赤道上物体运动的比较
提升·必备题型归纳 考向 近地卫星、同步卫星和赤道上物体运动的比较
CD
提升·必备题型归纳
真题感悟
真题感悟
（2022年天津卷高考真题）2022年3月，中国空间站“天宫课堂”再次开讲，授 课期间利用了我国的中继卫是系统进行信号传输，天地通信始终高效稳定。已知空 间站在距离地面400公里左右的轨道上运行，其运动视为匀速圆周运动，中继卫星 系统中某卫星是距离地面36000公里左右的地球静止轨道卫星（同步卫星），则该
卫星（ C ）
A．授课期间经过天津正上空 B．加速度大于空间站的加速度 C．运行周期大于空间站的运行周期 D．运行速度大于地球的第一宇宙速度
提升·必备题型归纳
2024
第23讲
高考一轮复习
人造卫星 宇宙速度
目录
CONTENTS
01
复习目标02ຫໍສະໝຸດ 网络构建03知识梳理 题型归纳
04
真题感悟
内容索引
知识考点
考点1：不同轨道卫星参量 宇宙速度
考点2：同步卫星
知识点1 不同轨道卫星参量 夯基·必备基础
知识梳理 知识点2 宇宙速度
《人造卫星 宇宙速度》教学设计
《人造卫星宇宙速度》教学设计北京丰台二中廖军玲一．设计思想在以往的关于人造卫星的教学中，由于不少新名词的介绍方法比较刻板，条框化，数据化，同时缺乏直观性，常常给学生一种这些知识离自己很遥远的感觉。
在看到一些数据时毫无亲切感，只能死记硬背。
而近年来，我国航天事业取得了一系列的高速的发展。
航天离我们越来越近。
因此在设计这堂课时，教师充分利用多媒体的直观性，从生活入手，从身边入手引发学生兴趣并使之成为课堂的参与者。
使得学生觉得在学习就在自己身边发生的很实际的一些有用的物理知识，从而提高学习的有效性。
二．教学目标（一）知识与技能1．了解人造卫星的发射原理2．知道宇宙第一、第二、第三速度会计算卫星的环绕速度与运行周期（二）过程与方法1．了解并体会科学研究方法对人们认识自然的重要作用2．通过对万有引力定律在人造卫星上的重要作用,体会科学定律和科学探究的意义（三）情感态度与价值观1．培养学生对科学的好奇心和学习物理知识的求知欲,2．了解我国航天事业的发展,进行爱国主义教育. 本课是振奋民族精神,激发爱国热忱的重要内容，可适当渗透我国发展航天科技最终是使人类能够和平的利用太空资源三、教学重难点1.教学重点:培养学生对万有引力定律的应用能力2.教学难点:人造卫星的运行速度和周期的计算四、教学设计流程图五、教学过程:引入新课：1.看系列图片：（各种卫星拍摄的图片）伊朗核设施、天安门、曼哈顿、月表图片（嫦娥一号发回的）、在月球南极拍摄的“地落”照片、动态气象云图（视频：中央气象预报的气象云图）。
[问]以上图片和动态云图是在什么位置借用什么设备拍摄的？[答]是借用卫星拍摄的。
[展示GPS实物]提问GPS的工作原理是什么呢？[视频]GPS的一段广告片[问]你认为里面的关键词是什么？[答]三颗卫星、全球定位[播放] 《东方红》乐曲录音并提问学生：这首乐曲的名字？[讲述]这首乐曲曾在20世纪七十年代响遍大江南北，响彻宇宙太空，有谁知道它发自何处？[图片]东方红一号卫星[视频]东方红一号卫星的发射[问]第一颗人造卫星是哪国何时发射的？[答]苏联“斯普特尼克”（sputnik）（俄文中：旅伴。
4 人造卫星 宇宙速度
4 人造卫星宇宙速度
课内探究
如何求人造卫星的绕地球运行的线速度、角速度和公转周期呢？
已知地球质量为，某人造卫星的质量为，卫星到地心的距离为，试求该人造卫星的绕地球运转线速度、角速度和公转周期。
分析过程：请根据万有引力提供向心力列出三个关系式。
(1) , 求出
(2) , 求出
(3) , 求出
如何求靠近地面运行的人造卫星的运行速度？
由于卫星靠近地面，可以认为卫星到地心的距离地球半径。
因此：
所以，人造卫星靠近地面运行的线速度是
我们把这个速度称为
注意：人造卫星的最大运行速度是，
人造卫星的最小发射速度是，
第一宇宙速度的表达式是：，数值是
讨论探究
已知地球表面的重力加速度是，地球半径是，试推导第一宇宙速度的另一表达式
第二宇宙速度，数值是
地球同步卫星
定义：地球同步卫星是保持在，运行周期与地球自转周期的人造卫星。
特点：
（1）所有地球同步卫星的轨道平面均在
（2）所有地球同步卫星的轨道半径都，环绕速度都，角速度、公转周期都。
（3）所有地球同步卫星相对地面均
讨论探究。
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。
人造卫星和宇宙速度
④定轨道：轨道离地高度h=36000km ⑤定速度：线速度大小v=3.08km/s
人造卫星的轨道
注意：卫星的轨道平面必须通过地心
一般轨道卫星 通讯卫星（同步卫星）
赤道 卫星
极地卫星
三颗同步卫星反射信号可以覆盖全球
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。
（三）近地卫星、同步卫星、地球赤道上物体三者比较
h≈0 R=6.4x106m T=24h
赤道上的物体
h=3.6×107m
r=4.2×107m v=3km/s T=24h
同 步 卫 星
近 地 卫 星
h≈0 r=6.4×106m v=7.9km/s T=85分钟
6．通信卫星又叫同步卫星，下面关于同 步卫星的说法中正确的是 [ ACD ] A、所有的地球同步卫星都位于地球的赤 道平面内 B、所有的地球同步卫星的质量都相等 C、所有的地球同步卫星绕地球作匀速圆 周运动的角速度都相等 D、所有的地球同步卫星离地心的距离都 相等
GM v1 R
6.67 1011 5.981024 6.4 106 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 有的最小发射速度，也是最大的 环绕速度，做第一宇宙速度。
Main Idea
v>7.9km/s
Mm G 2 r
v m r
2
R
卫星在不同轨道的环绕速度
4、甲乙两颗卫星在不同轨道上绕地球作圆 周运动轨道半径分别是R1、R2，且R1＞R2， 确定两颗卫星的运转速度v1、v2，角速度ω1、 ω2，周期T1、T2，向心加速度a1、a2，向心 力F1、F2的大小关系。
物理同步指导(教科必修2)课件：第3章 第4节 人造卫星 宇宙速度
(3)卫星的三种轨道：地球卫星的 轨道平面可以与赤道平面成任意角 度，当轨道平面与赤道平面重合时， 称为赤道轨道；当轨道平面与赤道平 面垂直时，即通过极点，称为极地轨 道，如图所示．
2．人造地球卫星的向心加速度an、线速度v、角速度ω、 周期T跟轨道半径r的关系
人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，地球对卫星的万有
第三章 万有引力定律 第4节 人造卫星 宇宙速度
学习目标
重点难点
1．了解人造卫星的相关知识． 1．人造卫星的线速度、 2．知道三个宇宙速度的含义， 角速度、周期与半径的
会推导第一宇宙速度．
关系是本节的重点也是
3．理解掌握人造卫星的线速 难点． 度、角速度、周期与轨道半径 2．第一宇宙速度的理解
的关系．
是本节的又一难点．
一、人造卫星 1．我们知道，地球对周围的一切物体都有引力的作用， 因此我们抛出的物体会落回地面，在地面抛出一个物体，抛出 的速度越大，落地点与抛出点的水平距离越大．
(1)地球可以近似看成个球体，如图所示，如果抛出的速度 很大，地面还能看成水平面吗？
提示：不能
(2)如果不断增大抛出的速度，可能会出现什么现象？牛顿 说过“没有大胆的猜测就没有伟大的发现”，在已有事实的基 础上，合理外推，科学假设，是认知未知事物的一种科学方 法．那么在由以上事实基础，你能作出怎样的猜想呢？
2．怎样理解第一宇宙速度的意义？ 提示：第一宇宙速度是最大环绕速度，也是发射卫星的最 小速度．
一探月卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面，已
知月球的质量约为地球质量的811，月球半径约为地球半径的14， 地球上的第一宇宙速度约为 7.9 km/s，则该探月卫星绕月运行
的速率约为( ) A．0.4 km/s C．11 km/s
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通过学习质谱仪的工作原理，让学生认识先进科技的发展，有助于培养学生对物理的学习兴趣．
教学重点
带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，并会用它们解答有关问题。
教学难点
对半径、周期公式的定性理解。
教学方法
采用网络教学法、学生自由探索、讨论等综合教法进行。
教学用具
CAI课件（利用“仿真物理实验室”制作）。网络平台。
学生：1、匀强磁场。2、v垂直B。
问：此时带电粒子的受力有什么特点？
学生：粒子只受洛伦兹力作用，且洛伦兹力提供向心力。
（二）、轨道半径和周期公式
1、既然带电粒子垂直进入匀强磁场中是做匀速圆周运动，那么圆周的轨道半径和周期与哪些因素有关呢？请同学们通过课件进行探索，并把你探索的结果发表在公开讨论版上。
教师：是不是带电粒子在任样的运动？请同学们通过课件探索后回答。
学生进行操作。
师生共同总结：第一次电子做匀速直线运动。第二次电子做匀速圆周运动的原因。
从实验引入，用课件进一步研究。
学生利用课件探究后总结。
问：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的条件是什么？
课时安排
1课时
教学步骤
导入新课
问：什么叫洛伦兹力？其大小和方向怎样确定？
今天，我们要进一步探讨带电粒子在磁场中的运动规律。这些规律在高科技中有广泛的应用：高能粒子的加速；电子显微镜中的磁聚焦；微观粒子荷质比的测定等。
教法解释
复习本节课前提知识，激发学生学习积极性。
新课教学
（一）、运动轨迹
演示：用洛伦兹力演示仪演示电子在有、无磁场环境中的运动轨迹。
“带电粒子在磁场中的运动质谱仪”简案
教材：《高级中学物理第二册》第十五章第五节
教学目标
知识目标
1、理解带电粒子的初速度方向与磁感应强度方向垂直时，做匀速圆周运动．
2、会推导带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径、周期公式，并会用它们解答有关问题．
3、知道质谱仪的工作原理．
能力目标
通过推理、判断带电粒子在磁场中的运动性质的过程，培养学生严密的逻辑推理能力．
（三）、质谱仪
1、例题
问：（1）粒子在S1区做什么运动？电场力做功如何计算？
（2）粒子在S2区做何种运动，在S2区做何种运动？
（3）粒子进入磁场时的速率？
（4）粒子在磁场中运动的轨道半径？
请同学们根据得出的半径公式判断一下三个粒子的轨道半径比。运行课件验证你的判断。并说明哪种颜色的粒子质量最大？
2、质谱仪
培养学生自学能力。
小结
通过本节课的学习，我们知道了：
1、当带电粒子垂直进入匀强磁场中时，粒子在洛伦磁力的作用下做匀速圆周运动。
2、带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径
周期
3、利用质谱仪可以测定带电粒子的质量。
问：如果测得粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径，能不能测得粒子的质量？
学生：可以。
我们据此可以制作出测量微小粒子质量的仪器——质谱仪。
请同学们阅读学习内容中的“质谱仪”部分，回答问题。
为下面推出周期、半径公式做准备。
学生探索，公开讨论。
将问题分步给出，降低学生思维的台阶。
先让学生计算再用课件验证，培养学生的推理能力。
学生进行操作。
2、师生共同总结与轨道半径r有关的因素：r与m、v成正比，与q成反比。
师生共同总结与周期T有关的因素：T与m成正比，与q成反比，与v无关。
3、师生共同总结半径、周期公式：
根据洛伦兹力提供向心力得方程：
qvB=mv2/r
由此解得轨道半径为：
将半径公式代入匀速圆周运动的周期公式，
解得轨道周期为：