《宇宙航行》示范教案
人教版 高中物理宇宙航行教案
人教版高中物理宇宙航行教案第一章：宇宙的奥秘1.1 宇宙的起源学习宇宙大爆炸理论，了解宇宙的起源和演化过程。
讨论宇宙膨胀和宇宙背景辐射的概念。
1.2 宇宙的组成学习宇宙中的物质组成，包括恒星、行星、星系等。
探讨暗物质和暗能量的概念，了解它们对宇宙的影响。
第二章：恒星和星系2.1 恒星的诞生和演化学习恒星的诞生过程，了解恒星的形成和演化规律。
探讨恒星的生命周期，包括主序期、红巨星期和白矮星期等。
2.2 星系的分类和演化学习星系的分类，包括椭圆星系、螺旋星系和irregular星系等。
探讨星系的演化过程，包括星系的形成和星系间的相互作用。
第三章：黑洞和引力波3.1 黑洞的性质学习黑洞的定义和性质，了解黑洞的形成和观测。
探讨黑洞的辐射和黑洞的吞噬过程。
3.2 引力波的探测和意义学习引力波的概念和产生原因，了解引力波的探测技术。
探讨引力波的观测对物理学和宇宙学的影响。
第四章：宇宙探索技术4.1 航天器和探测器学习航天器的构造和工作原理，了解不同类型的探测器及其应用。
探讨航天器发射和轨道控制的技术。
4.2 宇宙观测的方法和仪器学习宇宙观测的方法和技术，包括光学观测、射电观测和X射线观测等。
探讨不同观测仪器的作用和适用范围。
第五章：宇宙的未来5.1 宇宙膨胀和暗能量学习宇宙膨胀的证据和暗能量的作用，了解暗能量对宇宙未来的影响。
探讨宇宙加速膨胀和宇宙未来的命运。
5.2 宇宙终结的可能性学习宇宙的热寂和宇宙大撕裂的概念，了解宇宙终结的可能性。
讨论宇宙的未来对人类的意义和探索宇宙的重要性。
第六章：地球和太阳系6.1 地球的宇宙位置学习地球在太阳系中的位置，了解地球的自转和公转。
探讨地球的宇宙环境，包括地月系统和太阳系的结构。
6.2 地球的大气和海洋学习地球的大气层结构和气候系统，了解大气对地球的影响。
探讨地球的海洋分布和海洋生态系统。
第七章：恒星和行星的物理性质7.1 恒星的结构和光度学习恒星的内部结构，了解恒星的光度和恒星能量的产生。
《宇宙航行》教学设计
《宇宙航行》教学设计
一、教学内容：
本教学设计的教学内容为《宇宙航行》，主要包括宇宙飞船、太空站、太阳系、星系
和宇宙的探索与认识等内容。
二、教学目标：
1. 能够了解宇宙航行的基本知识，包括宇宙飞船的构造和功能、太空站的作用和组
成等；
2. 能够认识太阳系、星系和宇宙的基本概念，并了解地球在宇宙中的地位；
3. 能够培养学生对宇宙的好奇心和探索精神，激发学生的科学兴趣和学习激情。
三、教学重点和难点：
重点：宇宙航行的基本知识和太阳系、星系和宇宙的基本概念。
四、教学方法：
1. 教师讲解：通过讲解，向学生介绍宇宙航行的基本知识和太阳系、星系和宇宙的
基本概念；
2. 多媒体教学：利用图片、视频等多媒体教学手段，给学生展示宇宙航行和太阳系、星系、宇宙的相关知识；
3. 实验演示：通过实验演示，让学生亲身体验宇宙航行和宇宙的奥秘，激发学生的
好奇心和探索欲望。
五、教学流程：
六、教学手段：
1. 多媒体教学设备，包括电脑、投影仪、音响等；
2. 实验器材，包括模型、仪器等；
3. 图片、视频资料。
七、教学评估：
1. 学生作业：布置相关题目让学生进行思考和总结；
2. 实验报告：要求学生撰写实验心得和体会，加深对宇宙的认识；
3. 课堂互动：通过提问等方式，检验学生的学习情况，及时纠正错误。
八、教学反思：
1. 鼓励学生多参与实验演示，让他们亲身体验宇宙的奥秘；
2. 多引导学生自主探索，激发他们的探索欲望和学习兴趣；
3. 根据学生实际，调整教学内容和方法，让教学更贴近学生生活和兴趣。
宇宙航行-精品教案
宇宙航行【教学目标】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。
二、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价值观。
【教学重难点】第一宇宙速度的推导、运行速率与轨道半径之间的关系【教学建议】随着航天事业的飞速发展，人造地球卫星的应用也越来越广泛.从高考命题的指导思想来看，要求高考试题具有时代气息，反映现代科技的发展和动向，因此有关卫星的问题将继续是高考的热点问题。
解决卫星的运动问题，其依据都是万有引力提供向心力，列出相应的方程，就可得出向心加速度、线速度、角速度、周期跟轨道半径的关系.通过例题和练习，帮助学生掌握这一基本方法。
【教学片段】一、提出问题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？二、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 =v 0t①h =221gt ②联立①、②可得： x =v 0gh 2 即物体飞行的水平距离和初速度v 0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v 0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。
三、学生活动：阅读找出答案。
1．卫星绕地球运转时做匀速圆周运动，此时的动力学方程是：G rv m r Mm 22= 2．向高轨道发射卫星时，火箭须克服地球对它的引力而做更多的功，对火箭的要求更高一些，所以比较困难。
宇宙航行教案范文
宇宙航行教案范文一、课程目标：1.通过学习宇宙航行教案，学会宇宙和太阳系的基本概念和知识。
2.了解人类的探索宇宙的历史和成就。
3.培养学生对宇宙探索的兴趣和好奇心，激发他们的科学探索欲望。
二、教学准备：1.课件、投影仪等多媒体设备。
2.世界地图、宇宙图表等教具。
3.多媒体资料、实物模型等辅助教材。
三、教学过程：活动一：前导活动（15分钟）1.学生观看一段有关宇宙航行的视频片段，引起他们的兴趣。
2.向学生展示一幅世界地图，并让他们标出各个国家的名称。
然后，引导学生思考，人类探索宇宙的过程中是否有学到了其他国家？活动二：知识讲授（30分钟）1.通过课件和投影仪，呈现宇宙和太阳系的相关知识，包括宇宙的起源、星系、行星等。
2.讲解人类对宇宙探索的历史，包括太空竞赛、阿波罗登月计划、国际空间站等。
3.介绍有关宇航员和宇宙飞船的知识，包括宇宙飞船的构造、宇航员的培训和任务等。
活动三：合作探索（30分钟）1.学生分为小组，给每个小组分发一幅宇宙图表。
2.学生根据宇宙图表中的信息，进行合作探索。
每个小组选择一个星球或行星，了解并介绍其特点和可探索性。
3.学生利用多媒体资料、实物模型等辅助教材，进行合作讨论和展示。
活动四：创造性任务（30分钟）1.要求学生以小组为单位，设计一艘宇宙飞船，并给它起一个名字。
要求飞船能够在宇宙中进行探索，并解决一些问题，例如如何保证飞船的稳定性、如何应对太空辐射等。
2.学生需要为飞船的设计和功能提供理论支持和解释，并利用物品进行模型展示。
3.每个小组展示他们设计的飞船，并介绍其特点和功能。
活动五：展示和总结（15分钟）1.每个小组展示他们的飞船设计，并回答其他小组提出的问题。
2.教师对学生的展示进行点评，并总结宇宙航行的重要性和挑战性。
3.以游戏、小测验等方式进行知识回顾和巩固。
四、教学延伸：1.鼓励学生阅读有关太空探索和宇宙航行的书籍或文章，增加他们对宇宙航行的知识和了解。
2.组织学生观看与宇宙航行有关的电影或纪录片，进一步激发他们的兴趣和好奇心。
人教版高中物理宇宙航行教案
人教版高中物理宇宙航行教案一、教学目标1. 让学生了解和掌握宇宙航行的基本概念，如宇宙、星系、恒星等。
2. 使学生理解和掌握宇宙航行的基本原理，如相对论、引力、黑洞等。
3. 培养学生的科学思维能力和创新意识，激发学生对宇宙航行的兴趣和热情。
二、教学内容第一章：宇宙简介1. 宇宙的概念与起源2. 宇宙的组成与结构3. 宇宙的演化与膨胀第二章：星系与恒星1. 星系的分类与特点2. 恒星的诞生、生命周期与死亡3. 恒星的运动与距离测量第三章：相对论与宇宙1. 狭义相对论的基本原理2. 广义相对论与引力理论3. 相对论在宇宙航行中的应用第四章：黑洞与暗物质1. 黑洞的形成与性质2. 暗物质的存在与证据3. 暗能量与宇宙的未来第五章：宇宙航行技术1. 火箭原理与航天器发射2. 航天器的轨道设计与控制3. 人类航天探索历程与未来展望三、教学方法1. 采用问题驱动的教学方式，引导学生主动探究宇宙航行的相关问题。
2. 利用多媒体教学资源，如图片、视频、动画等，增强学生对宇宙航行概念的理解。
3. 组织课堂讨论和小组合作，培养学生的团队合作能力和口头表达能力。
4. 结合实例分析，使学生了解宇宙航行技术在现实生活中的应用。
四、教学评价1. 课堂问答：检查学生对宇宙航行基本概念的理解和掌握。
2. 课后作业：布置相关练习题，巩固学生对宇宙航行原理的掌握。
3. 小组报告：评估学生在团队合作中的表现和对宇宙航行技术的理解。
4. 课程论文：鼓励学生深入研究宇宙航行相关的课题，培养学生的科研能力。
五、教学资源1. 教材：人教版高中物理《宇宙航行》教材。
2. 多媒体资源：宇宙航行的图片、视频、动画等。
3. 在线资源：相关科研机构、天文观测站等的官方网站。
4. 参考书籍：宇宙航行、相对论、黑洞等相关的学术著作。
六、宇宙探索与航天技术1. 人类航天探索的历程2. 航天技术的发展与创新3. 航天器的设计与制造七、行星与月球探测1. 行星探测的意义与方法2. 人类对月球的探索历程3. 火星探测与未来展望八、宇宙辐射与生命起源1. 宇宙辐射的类型与特点2. 宇宙射线对地球的影响3. 生命起源与宇宙环境的关系九、天体物理与宇宙观1. 天体物理的研究内容与方法2. 宇宙的演化与大爆炸理论3. 宇宙的尺度与结构十、宇宙航行与可持续发展1. 宇宙航行对人类社会的影响2. 航天技术的可持续发展策略3. 宇宙航行与环境保护重点和难点解析一、宇宙探索与航天技术二、行星与月球探测难点解析：行星探测需要学生了解和掌握行星科学的基本知识，对探测方法和技术有一定的了解。
人教版必修2《宇宙航行》教案及教学反思
人教版必修2《宇宙航行》教案及教学反思一、课程概述本课程为人教版必修2课程中的《宇宙航行》一课。
本课程主要介绍了人类对宇宙航行的探索和应用，包括宇宙的基本概念、太阳系的组成和特点、宇宙探索及应用等方面。
本课程将帮助学生进一步了解宇宙和太阳系的相关知识，并引导学生探索宇宙和太阳系的奥秘。
二、教学目标本课程的主要教学目标如下：1.了解地球在宇宙中的位置，进而认识太阳系和其他恒星系统的基本概念和组成；2.了解宇宙中的运动规律，掌握环绕地球和绕太阳的运动方式与规律；3.了解宇宙探索的基本方法和应用，掌握宇宙探索的发展历程和最新进展。
三、教学内容1. 宇宙与太阳系的概念•宇宙的基本概念•太阳系的组成和特点•地球的运动方式和规律2. 太空探索与应用•宇宙探索的基本方法和最新进展•太空技术的发展及应用3. 宇宙时空的奥秘•黑洞和暗物质•宇宙大爆炸理论四、教学方法本课程采用以下教学方法：1.讲授法：通过PPT和黑板，向学生讲解主要理论和知识点；2.互动探究法：在讲授内容中，通过“回答”“提问”等互动方式，引导学生探究、思考，达到知识点深入理解的目的；3.实验演示法：对于部分实验应用型的知识点，通过实验和演示的方式，使学生更好地理解和掌握知识。
五、教学重点1.太阳系的组成和地球的运动方式和规律；2.宇宙探索的基本方法和最新进展；3.黑洞和宇宙大爆炸理论。
六、教学难点1.宇宙探索的发展历程和最新进展；2.黑洞和宇宙大爆炸理论的概念及其特点和影响。
七、教学反思本课程教学过程中，针对学生的认知基础和掌握情况，我采用了讲授法、互动探究法和实验演示法等多种方式，帮助学生理解和掌握了宇宙航行相关的概念和知识。
在教学中，我注重了知识点的串联和深入，帮助学生形成知识点之间的联系，从而更好地理解知识。
同时，在教学中，我也提倡学生主动思考和探究，通过提问、回答、分组讨论等方式，引导学生思考和探究，使得学生能够更加深入地理解和掌握知识点。
高中物理宇宙航行公开课教案[1]
![高中物理宇宙航行公开课教案[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/014dd3c3b1717fd5360cba1aa8114431b80d8e47.png)
讲练结合、视频展示【教学用具】教学平台【教学过程设计】教学环节和教学内容教师活动学生活动设计意图引入新课：播放“神舟”10号发射升空的视频剪辑录像。
媒体报导：12年朝鲜发射了“光明星3号”卫星，但发射失败，你能分析一下造成发射失败的可能原因吗？背景：牛顿提出一个著名的思想实验：从高山顶水平抛出一个铅球，当抛出速度足够大时，铅球将环绕地球运动，成为一个“小月亮”问题：牛顿思想的基础是什么？一．第一宇宙速度人造卫星就像一个小月亮，能在一定的轨道上绕地球运动。
为简化起见，假设卫星绕地球做匀速圆周运动。
问题：“什么力”提供卫播放视频引导学生理解牛顿猜想学生思考：可能是发射速度太小，也可能是……学生了解“牛顿的预言”学生思考：在地面上抛出速度较小时作平抛运动，但随着速度增大，平抛的水平位移增加，由于地球是圆形（球体），所谓的“水平位移”实际上就变成了“弧长”，如果速度再增加，“弧长”让学生真正感受科学让学生感受科学家的思想之伟大。
学习他们的科学的思维方法。
星作匀速圆周运动所需的向心力。
假设卫星地球和卫星的质量分别为M 与m ，卫星的轨道半径为r ，（如图所示）则卫星在轨道上的运行速度是多少？问题：若地球质量M 约为6×1024，地球平均半径为6400，人造卫星的半径约为地球半径即近地卫星，则其运动速度是多少？（6.67×10-11N ·m22）22Mm v G mrr =卫星运行速度GMv r =代入数据：7.9问题：近球卫星所受的万有引力即在地表所受的重力，则卫星可以做圆周运动的向心力也可理解为重力提供向心力。
从这要方向试求近地卫星的运行速度。
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，叫做第一宇宙速度，又叫环绕速度。
2．第一宇宙速度是发射速度中的最小值。
发射速度小于该值则物体定会因“平抛”而“落求解第一宇宙速度大小，并提出证明方法强调其是发射的最将等于“周长”即物体围绕地球作圆周运动。
5.宇宙航行-人教版必修2教案
宇宙航行-人教版必修2教案一、课程目标1.掌握宇宙航行的基本概念和相关专业术语；2.理解宇宙探索的意义和目的；3.熟悉宇宙航行中的各种运载工具和装置，了解其优缺点和运行原理；4.探究人类在宇宙航行中遇到的困难及解决方法；5.培养学生的科学探究和动手实践能力。
二、教学重难点1.教学重点：宇宙探索的意义和目的，宇宙航行中的各种运载工具和装置及其运行原理；2.教学难点：人类在宇宙航行中遇到的困难及解决方法，培养学生的科学探究和动手实践能力。
三、教学内容及方法1. 知识点1.了解宇宙航行的基本概念和相关专业术语；2.探究宇宙探索的意义和目的；3.熟悉宇宙航行中的各种运载工具和装置，了解其优缺点和运行原理；4.探究人类在宇宙航行中遇到的困难及解决方法。
2. 教学方法1.介绍法：通过PPT或手绘板块，向学生介绍宇宙探索的意义和目的，宇宙航行的基本概念和相关专业术语等基础知识；2.演示法：通过多媒体演示或实物演示，向学生展示宇宙航行中的各种运载工具和装置，帮助学生了解其优缺点和运行原理；3.实验法：设置宇宙航行模拟实验，让学生动手实践，提高其科学探究和动手实践能力。
四、教学过程1. 知识点讲解1.介绍宇宙探索的意义和目的，引导学生思考为什么要探索宇宙，宇宙探索有什么重要意义；2.介绍宇宙航行的基本概念和相关专业术语，如太空舱、卫星、火箭、地球同步轨道等；3.演示各种运载工具和装置，让学生认识各种运载工具和装置的外形、构造和作用；4.探究人类在宇宙航行中遇到的困难及解决方法，如太空环境、重力失效、飞行器与地球的连通等；2. 实验连接1.学生小组合作设计一个能够在太空环境中自主运行的探测器，并在实验室进行模拟实验；2.老师带领学生观察实验现象，分析实验结果，讨论实验结果的意义和可能引发的问题。
五、作业布置1.同步：完成课本上与宇宙航行相关的习题；2.锻炼：选取一个人类在宇宙航行中遇到的问题，自行设计解决方案并进行模拟实验。
高中物理《宇宙航行》优质课教案、教学设计
一、教学目标（一）知识与技能教学设计6.5《宇宙航行》（1）知道人造地球卫星的运行原理，会运用万有引力定律和圆周运动公式分析解答有关卫星运行的原因；（2）掌握三个宇宙速度，会推导第一宇宙速度；（3）简单了解航天发展史。
（4）能用所学知识求解卫星基本问题。
（二）过程与方法（1）培养学生科学探索能力；（2）培养学生在处理实际问题时，如何构建物理模型的能力；（3）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。
二、教具：多媒体课件、投影仪、计算机三、教学重点难点（1）第一宇宙速度的推导；（2）人造卫星运转的环行速度与卫星发射速度的区别；（3）卫星做圆周运动时，各物理量的关系。
四、教学方法启发探究式教学、多媒体辅助教学。
五、课前准备1.学生的学习准备：预习人造卫星的发射、第一宇宙速度的计算。
2.教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案。
六、教学过程（一）创设情境，激发情感，引入新课1.利用多媒体播放视频：（1）中国人的“飞天”梦想，（2）万户飞天（3）外国人的“飞天”梦想2.多媒体展示学习目标3.学生阅读“牛顿关于卫星的设想”问题情境：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.若抛出物体的水平初速度足够大,物体将会怎样?试大胆猜想。
通过这些激发学生学习兴趣。
（二）教学过程一、宇宙速度1、多媒体动画演示：以逐渐增大的水平速度平抛物体看是否落回地面学生观察落地点的变化，落地点为什么会变化？2.牛顿的思考与设想：△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？△牛顿根据自己的设想草拟了一幅极富创意的人造卫星原理图。
△牛顿的设想由于受技术条件的限制，物体不可能达到这样的速度，但他的思想启发了后人，在太空探索中立了头功。
△动画展示牛顿的设想过程。
3.算一算:物体初速度达到多大时就可以成为一颗人造卫星呢?引导学生建模：设地球质量为M，半径为R。
《宇宙航行》教学设计
《宇宙航行》教学设计【教学设计】一、知识准备1、简要介绍太阳系结构及各行星基本信息，如行星轨道、卫星、大小、状态等。
2、了解荷兰天文学家哈勃的研究成果，即哈勃定律和宇宙膨胀的概念。
3、了解航天器的发展历程及其在探索宇宙中的作用。
二、教学目标1、了解太阳系各行星的特点及其结构。
2、掌握哈勃定律及其在宇宙学中的作用。
3、了解航天器的类型和用途。
4、了解太阳系和宇宙探索的现状和未来的发展趋势。
三、教学步骤1、引入（5分钟）介绍宇宙的无限大，人类探索宇宙的历史和人们对于宇宙的好奇心。
从而引出本节课的教学内容。
3、哈勃定律和宇宙的膨胀（15分钟）介绍哈勃定律和宇宙的膨胀，这是宇宙学的基础理论。
引出探索宇宙的重要性，从而讲解航天器的类型和用途。
介绍航天器的类型和用途，主要包括地球观测卫星、通信卫星、气象卫星、空间站、载人飞船、探测器等。
结合现实生活和实例进行讲解。
介绍太阳系和宇宙探索的现状和未来趋势，引导学生思考和探究宇宙的未知领域。
对本节课的内容进行小结，总结知识点和教学重点。
四、教学方式1、讲解和演示结合。
2、图片、视频等多媒体辅助课件。
3、学生讨论和思考。
五、教学评估1、提出一个问题，让学生在课后思考并回答，以检查学生对于本节课的理解程度。
六、教学建议1、在教学过程中，可以为学生提供更多的宇宙探索相关的内容和实例，让学生更加深入地了解并掌握知识。
2、在讲解过程中，需要注重启发教育，让学生有探究和思考的精神。
3、在教学中可以使用多媒体辅助课件，使学生更好地理解和掌握知识。
完整版宇宙航行教学设计.doc
《宇宙航行》教学设计教学目标（一）知识和能力1．了解人造地球卫星的有关知识和航天发展史。
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．理解卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系。
（二）过程与方法1．在学习牛顿对卫星发射的思考过程的同时，培养学生科学探索能力；培养学生在处理实际问题时，如何构建物理模型的能力。
2．通过对卫星运行的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系的讨论，培养学生运用知识分析解决实际问题的能力。
（三）情感态度与价值观1．通过展示人类在宇宙航行领域中的伟大成就，激发学生学习物理的热情。
2．通过介绍我国在航天方面的成就，激发学生的爱国热情，增强民族自信心和自豪感。
教学重点1．第一宇宙速度的推导。
2．卫星运行的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系。
教学难点卫星的发射速度与运行速度的关系。
教学方法探究、讲授、讨论。
教学过程教学教师活动学生活动教学意图环节引入（展示视频片断，教师讲述）引导学生思人类一直梦想能够在天空中遨游，古代就有人尝试用各种方法观看视频考，激发学生飞向天空，但均以失败告终，伴随着科技的发展，现代人类终兴趣。
于实现了梦想。
那么，现代人成功的奥秘在哪里呢？通过本节课的学习，你们能否找到答案呢？新课教学（一）宇宙速度1．人造卫星原理（ 1）．牛顿对人造地球卫星原理的描绘让学生了解提问：怎样才能使得一个物体绕着地球做圆周运动？学生思考人造地球卫在高山上物体作平抛运动的初速度越大，落地点高山脚越远，讨论回答星的最初构当抛出速度足够大时，物体就不会落到地面上，成为绕地球旋并总结想和人造地转的人造地球卫星．球卫星的发（展示人造卫星发射原理动画视频）射原理为第问题：人造地球卫星绕地球运行的动力学原因是什么？观看并思一宇宙速度（ 2）．人造地球卫星绕地球运行的动力学原因考的教学作好地球给人造地球卫星的万有引力提供了它绕地球作匀速圆周运铺垫。
动所需的向心力．G Mm m v 2 m 2 r m 4 2rr 2 r T 22．宇宙速度探究：以多大的速度发射这个物体，物体就刚好不落回地面，成为一颗绕地球表面做匀速圆周运动的卫星呢？（ 1）．第一宇宙速度突出难点，使①推导：学生会推导M 和m，卫星到地心的距离为第一宇宙速设地球和卫星的质量分别为r 卫度星的运行速度为v，由于卫星做圆周运动由万有引力提供向心学生板G Mm m v2 演，教师纠偏力得r 2 rv GM 6.67 1011 5.89 10247.9 103m/s 7.9km/s r 6.37 106第一宇宙速度（环绕速度）：v17.9km/s②意义：它是人造卫星地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具备的速度．③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；等于这个速度卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动；如果大于 7.9km/s ，而小于 11.2km/s（第二宇宙速度），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（脱离速度）：v22v111.2km/s①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）：v316.7km/s①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．3、卫星运行的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系。
第4节 宇宙航行 教学设计
第4节宇宙航行[学习目标]1．知道三个宇宙速度的含义，并会推导第一宇宙速度．2．认识同步卫星的特点．3．了解人造卫星的相关知识和我国卫星发射的情况以及人类对太空的探索历程．知识点1宇宙速度1．人造地球卫星的发射原理(1)牛顿的设想：在高山上水平抛出一个物体，当初速度足够大时，它将会围绕地球旋转而不再落回地球表面，成为一颗绕地球转动的人造地球卫星．(2)原理：一般情况下可认为人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，向心力由地球对它的万有引力提供，即G mm地r2＝mv2r，则卫星在轨道上运行的线速度v＝Gm地r.2．宇宙速度(1)第一宇宙速度vⅠ：卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，vⅠ＝7.9 km/s.(2)第二宇宙速度vⅡ：使卫星挣脱地球引力束缚的最小地面发射速度，vⅡ＝11.2 km/s.(3)第三宇宙速度vⅢ：使卫星挣脱太阳引力束缚的最小地面发射速度，vⅢ＝16.7 km/s.[判一判]1．(1)在地面上发射人造卫星的最小速度是7.9 km/s.()(2)在地面上发射火星探测器的速度应为11.2 km/s<v<16.7 km/s.()(3)要发射离开太阳系的探测器，所需发射速度至少为16.7 km/s.()(4)要发射一颗月球卫星，在地面的发射速度应大于16.7 km/s.()提示：(1)√(2)√(3)√(4)×[想一想](1)汽车通过半径为r 的拱桥顶部时，行驶速度不能超过多大？假设地球是半径为R 的球体，在地球表面上的物体以多大的水平速度运行时，对地球的压力为零？(2)有人说，第一宇宙速度也可用v ＝gR (式中g 为重力加速度，R 为地球半径)算出，你认为正确吗？提示：(1)汽车通过拱桥顶部时速度v <gr ，若速度达到gr ，汽车在拱桥顶部对桥面压力等于零，将离开桥面做平抛运动，容易出事故．对于地球表面的物体，若物体对地球的压力为零，则mg ＝m v 2R ，则物体运动的速度v ＝gR .(2)方法1：万有引力提供卫星运动的向心力→G MmR 2＝m v 2R →v ＝ GM R ；方法2：重力提供卫星运动的向心力→mg ＝m v 2R →v ＝gR . 任何一颗行星都有自己的第一宇宙速度，都应用v ＝GMR 或v ＝gR 表示，式中G 为引力常量，M 为中心天体的质量，g 为中心天体表面的重力加速度，R 为中心天体的半径．知识点2 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．2．1970年4月24日，我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功． 3．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”． 4．地球同步卫星：运动方向与地球自转方向相同．因其相对地面静止，也称静止卫星．知识点3 载人航天与太空探索1．1961年4月12日，苏联航天员加加林进入东方一号载人飞船进行人类第一次太空航行．2．1969年7月16日，美国运载阿波罗11号飞船的土星5号火箭点火升空，并于20日在月球留下足迹．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．[判一判]2．(1)地球的同步卫星一定位于赤道的正上方．( ) (2)地球同步卫星的周期与地球自转的周期相同．( ) 提示：(1)√ (2)√1．(对三种宇宙速度的理解)(多选)在地面上以速度v 发射一飞船后，这艘飞船绕地球转动，当将发射速度提高到2v 时，飞船将可能( )A ．仍绕地球转动，轨道半径增大B ．仍绕地球转动，轨道半径减小C ．摆脱地球引力的束缚，成为太阳系的小行星D ．摆脱太阳引力的束缚，飞向宇宙解析：选CD.飞船绕地球转动时对应的发射速度7.9 km/s ≤v <11.2 km/s ，则15.8 km/s ≤2v <22.4 km/s ，若15.8 km/s ≤2v <16.7 km/s 时，C 正确；若16.7 km/s ≤v <22.4 km/s 时，D 正确．2．(第一宇宙速度的计算)已知地球半径为R ，质量为M ，自转角速度为ω，地面重力加速度为g ，引力常量为G ，地球同步卫星的运行速度为v ，则第一宇宙速度的值不可表示为( )A.RgB.v 3ωRC.R GMD.4GMg解析：选C.第一宇宙速度可表示为v 1＝GMR ＝gR ，A 正确，C 错误；由同步卫星的运行可知：GMmr 2＝m v 2r 及v ＝rω有GM ＝v 3ω，故有v 1＝ v 3ωR ，B正确；由GMmR 2＝mg 有R ＝GM g，故v 1＝gR ＝4GMg ，D 正确． 3．(地球的轨道卫星问题)如图所示，a 、b 、c 、d 四条圆轨道的圆心均在地球的自转轴上，其中a 、b 、c 的圆心在地球球心处．关于绕地球做匀速圆周运动的卫星，下列说法正确的是( )A ．图中a 、b 、c 、d 都是可能的轨道B ．只有a 、b 、c 是可能的轨道C ．图中a 、b 、c 都可能是同步卫星的轨道D ．若b 、c 轨道半径相同，在这两个轨道上运行的所有卫星的速度大小、加速度大小、向心力大小、绕行周期、重力加速度大小都一定分别相等解析：选 B.卫星运动过程中的向心力由万有引力提供，故地心必定在卫星轨道的中心，即地心为圆周运动的圆心．因此轨道d 是不可能的，而轨道a 、b 、c 均是可能的轨道，故A 错误，B 正确；同步卫星由于其周期和地球的自转周期相同，轨道一定在赤道的上空，故轨道只可能为a ，故C 错误；根据万有引力提供向心力公式可知F ＝GMmr 2，由于卫星的质量不一定相等，所以向心力大小不一定相等，故D 错误．4．(地球同步卫星)“北斗”卫星导航定位系统由地球静止轨道卫星(同步卫星)、中圆轨道卫星和倾斜同步卫星组成．地球静止轨道卫星和中圆轨道卫星都在圆轨道上运行，它们距地面的高度分别约为地球半径的6倍和3.4倍，下列说法正确的是( )A ．静止轨道卫星的周期约为中圆轨道卫星的2倍B ．静止轨道卫星的线速度大小约为中圆轨道卫星的2倍C ．静止轨道卫星的角速度大小约为中圆轨道卫星的17 D ．静止轨道卫星的向心加速度大小约为中圆轨道卫星的17解析：选A.由万有引力提供向心力可知G Mm r 2＝m v 2r ＝mrω2＝mr ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2＝ma ，整理可得周期T ＝4π2r 3GM ，线速度v ＝GMr ，角速度ω＝GMr 3，向心加速度a ＝GMr 2，设地球的半径为R ，由题意知静止轨道卫星的运行半径是r 1＝7R ，中圆轨道卫星的运行半径是r 2＝4.4R ，由比例关系可得静止轨道卫星的周期约为中圆轨道卫星的734.43≈2倍，故A 正确；同理可判断出B 、C 、D 错误．探究一 对宇宙速度的理解1．第一宇宙速度：人造卫星近地环绕地球做匀速圆周运动的速度． 2．第一宇宙速度的推导 万有引力提供卫星运动的向心力重力提供卫星运动的向心力公式 G MmR 2＝m v 2R mg ＝m v 2R 结果 v ＝GM Rv ＝gR普适性既适用于地球，也适用于其他星体3.对第一宇宙速度的理解(1)“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，因为发射卫星要克服地球对它的引力．近地轨道是人造卫星的最低运行轨道，而近地轨道的发射速度就是第一宇宙速度，所以第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度．(2)“最大环绕速度”：在所有环绕地球做匀速圆周运动的卫星中，近地卫星的轨道半径最小，由G Mmr 2＝m v 2r 可得v ＝GMr ，轨道半径越小，线速度越大，所以在这些卫星中，第一宇宙速度是所有环绕地球做匀速圆周运动的卫星的最大环绕速度．【例1】 (多选)下列关于三种宇宙速度的说法中正确的是( )A ．第一宇宙速度v 1＝7.9 km/s ，第二宇宙速度v 2＝11.2 km/s ，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于v 1，小于v 2B ．美国发射的“凤凰号”火星探测卫星，其发射速度大于第三宇宙速度C ．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，成为绕太阳运行的人造小行星的最小发射速度D ．第一宇宙速度7.9 km/s 是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度[解析]根据v＝GMr可知，卫星的轨道半径r越大，即距离地面越远，卫星的环绕速度越小，v1＝7.9 km/s是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度，D正确；实际上，由于人造卫星的轨道半径都大于地球半径，故卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度都小于第一宇宙速度，A错误；美国发射的“凤凰号”火星探测卫星，仍在太阳系内，所以其发射速度小于第三宇宙速度，B错误；第二宇宙速度是使物体挣脱地球束缚而成为太阳的一颗人造小行星的最小发射速度，C正确．[答案]CD【例2】我国执行火星探测任务的天问一号探测器成功着陆火星，标志着中国迈出了星际探测征程的重要一步，成为第三个成功着陆火星的国家．已知地球半径约为火星半径的2倍，地球密度约为火星密度的1.6倍，则地球第一宇宙速度与火星第一宇宙速度的比值约为()A．5410B．4510C. 23 D.16[解析]根据万有引力提供向心力，得G MmR2＝mv2R，则第一宇宙速度v＝GMR，又由M＝ρ×43πR3，解得v＝43πGρR2，所以地球第一宇宙速度与火星第一宇宙速度的比值v地v火＝ρ地ρ火×R2地R2火＝4510，故B正确．[答案] B[针对训练1](多选)据报道，目前我国正在研制“萤火二号”火星探测器，已知火星的质量约为地球质量的19，火星的半径约为地球半径的12.下列关于火星探测器的说法正确的是()A．发射速度只要大于第一宇宙速度即可B．发射速度只有达到第三宇宙速度才可以C．发射速度应大于第二宇宙速度、小于第三宇宙速度D ．火星探测器环绕火星运行的最大速度约为第一宇宙速度的12解析：选CD.由于所发射的火星探测器需脱离地球的束缚，故发射速度需超过第二宇宙速度才能到达火星，但仍在太阳系内未脱离太阳束缚，故发射速度不需超过第三宇宙速度，A 、B 错误，C 正确；火星探测器环绕火星运行的最大速度即为火星的环绕速度，由G MmR 2＝m v 2R 得v 火＝ GM 火R 火＝ 2GM9R 地＝29v地≈0.47v 地，D 正确．[针对训练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．若某中子星的半径为10 km ，密度为1.2×1017 kg/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 ．5.8×104 km/s解析：选D.中子星上的第一宇宙速度即为它表面处的飞行器的环绕速度．飞行器的轨道半径近似认为是该中子星的半径，且中子星对飞行器的万有引力充当向心力，由G Mmr 2＝m v 2r ，得v ＝ GM r ，又M ＝ρV ＝ρ4πr 33，得v ＝r4πGρ3＝1×104×4×3.14×6.67×10－11×1.2×10173m/s≈5.8×107 m/s ＝5.8×104 km/s. 探究二 卫星运行规律分析人造地球卫星的轨道特点：卫星绕地球运动的轨道可以是椭圆轨道，也可以是圆轨道．(1)卫星绕地球沿椭圆轨道运动时，地心是椭圆的一个焦点，卫星的周期和半长轴的关系遵循开普勒第三定律．(2)卫星绕地球沿圆轨道运动时，因为地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球运动的向心力，而万有引力指向地心，所以地心必定是卫星圆轨道的圆心．(3)卫星的轨道平面可以在赤道平面内(如同步卫星)，可以通过两极上空(极地轨道)，也可以和赤道平面成任一角度，如图所示．【例3】如图所示的是一张人造地球卫星轨道示意图，其中圆轨道a、c、d的圆心均与地心重合，a与赤道平面重合，b与某一纬线圈共面，c与某一经线圈共面．下列说法正确的是()A．a、b、c、d都有可能是卫星的轨道B．轨道a上卫星的线速度大于7.9 km/sC．轨道c上卫星的运行周期可能与地球自转周期相同D．仅根据轨道d上卫星的轨道半径、角速度和引力常量，也不能求出地球质量[解析]卫星绕地球做匀速圆周运动，地球对卫星的引力提供向心力，可知地心为卫星的圆轨道圆心，故b不可能是卫星的轨道，A错误；第一宇宙速度7.9 km/s是卫星在地球表面绕地球做匀速圆周运动时的线速度，是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大线速度，故轨道a上卫星的线速度小于7.9 km/s，B错误；如果轨道c的半径等于地球同步卫星的轨道半径，则轨道c上卫星的运行周期等于地球同步卫星的周期，即轨道c上卫星的运行周期等于地球自转周期，C正确；根据万有引力提供向心力可得GMmr2＝mω2r，可得M＝ω2r3G，根据轨道d上卫星的轨道半径、角速度和引力常量，可以求出地球质量，D错误．[答案] C[针对训练3](多选)如图所示，地球半径为R，甲、乙两颗人造卫星绕地球做圆周运动，甲离地面的高度为R ，乙离地面的高度为2R .下列说法正确的是( )A ．甲、乙做圆周运动的速率之比v 1v 2＝32B ．甲、乙做圆周运动的速率之比v 1v 2 ＝3C ．甲、乙做圆周运动的周期之比T 1T 2＝827 D ．甲、乙做圆周运动的周期之比T 1T 2＝23解析：选AC.根据万有引力提供向心力可知G Mmr 2 ＝m v 2r ，解得v ＝GM r ，故v 1v 2 ＝r 2r 1 ＝32 ，A 正确，B 错误；又因为G Mm r 2 ＝m ·r 4π2T 2 ，则T ＝4π2r 3GM ，故T 1T 2＝r 31 r 32＝827 ，C 正确，D 错误．探究三 地球同步卫星问题地球同步卫星位于地面上方高度约36 000 km 处，周期与地球自转周期相同，其中一种的轨道平面与赤道平面成0度角，运动方向与地球自转方向相同．因其相对地面静止，也称静止卫星．地球同步卫星的特点见下表： 周期一定 与地球自转周期相同， 即T ＝24 h ＝86 400 s 角速度一定 与地球自转的角速度相同 高度一定卫星离地面高度h ＝r －R ≈ 6R (为恒量)≈3.6×104 km速度大小一定 v ＝2πrT ＝3.07 km/s(为恒量)， 环绕方向与地球自转方向相同向心加速度 大小一定 a n ＝0.23 m/s 2 轨道平面一定轨道平面与赤道平面共面【例4】 关于地球同步卫星的说法正确的是( ) A ．所有地球同步卫星一定在赤道上空 B ．不同的地球同步卫星，离地高度不同 C ．不同的地球同步卫星的向心加速度大小不相等 D ．所有地球同步卫星受到的向心力大小一定相等[解析] 地球同步卫星是相对地面静止的卫星，故其周期等于地球自转周期，轨道平面只能位于赤道平面内，且运行方向与地球自转方向同向，A 正确；由T ＝2πr 3GM 可知同步卫星周期一定，则轨道半径一定，离地面高度一定，B 错误；再由a ＝r 4π2T 2可知r 、T 均为一定的情况下向心加速度a 的大小也一定，C 错误；由于F ＝G Mmr 2，故质量不同的同步卫星，其所受向心力也不同，D 错误．[答案] A[针对训练4] 假设量子卫星轨道在赤道平面内，如图所示．已知量子卫星的轨道半径是地球半径的m 倍，同步卫星的轨道半径是地球半径的n 倍，图中P 点是地球赤道上一点，由此可知( )A ．量子卫星的环绕速度大于7.9 km/sB ．同步卫星与量子卫星的运行周期之比为n 2m 3 C ．量子卫星与同步卫星的速度之比为nm D ．量子卫星与P 点的速率之比为n 3m解析：选D.第一宇宙速度是所有环绕地球做圆周运动的卫星的最大线速度，则量子卫星的环绕速度小于7.9 km/s ，A 错误；根据开普勒第三定律可知r 3同T 2同＝r 3量T 2量，则T 同T 量＝r 3同r 3量＝n 3m 3，B 错误；根据v ＝GMr 可知v 量v 同＝r 同r 量＝nm ，C 错误；根据ω＝2πT 可知ω量ω同＝T 同T 量＝n 3m 3，则ω量ωP ＝n 3m 3，根据v ＝ωr 可知量子卫星与P 点的速率之比为v 量v P ＝ω量·mRωPR ＝mn 3m 3＝n 3m ，D 正确．[A 级——合格考达标练]1．(多选)下列关于三种宇宙速度的说法中正确的是( )A ．第一宇宙速度v 1＝7.9 km/s ，第二宇宙速度v 2＝11.2 km/s ，则人造卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度大于等于v 1，小于v 2B ．美国发射的“凤凰号”火星探测卫星，其发射速度大于第三宇宙速度C ．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，成为绕太阳运行的人造小行星的最小发射速度D ．第一宇宙速度7.9 km/s 是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度解析：选CD.根据v ＝GMr 可知，卫星的轨道半径r 越大，即距离地面越远，卫星的环绕速度越小，v 1＝7.9 km/s 是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大运行速度，D 正确；实际上，由于人造卫星的轨道半径都大于地球半径，故卫星绕地球在圆轨道上运行时的速度都小于第一宇宙速度，A 错误；美国发射的“凤凰号”火星探测卫星，仍在太阳系内，所以其发射速度小于第三宇宙速度，B 错误；第二宇宙速度是使物体挣脱地球束缚而成为太阳的一颗人造小行星的最小发射速度，C 正确．2．与地球最类似的太阳系外行星如图所示，这颗行星距离地球约20亿光年(189.21万亿公里)，公转周期约为37年，这颗名叫Gliese581g 的行星位于天秤座星群，它的半径大约是地球的1.9倍，重力加速度与地球相近．则下列说法正确的是( )A ．在地球上发射航天器到达该星球，航天飞机的发射速度至少要达到第三宇宙速度B ．该行星的公转速度比地球大C ．该行星的质量约为地球质量的2.61倍D ．要在该行星表面发射人造卫星，发射速度至少要达到7.9 km/s 解析：选 A.发射航天器到达该行星要飞离太阳系，发射速度要达到第三宇宙速度，A 正确；该行星的公转速度v ＝2πrT，我们只知道该行星的公转周期比地球的大，但不知道公转半径如何，所以无法确定该行星公转速度与地球公转速度的大小关系，B 错误；根据G M 行m R 2行＝mg 行， G M 地m R 2地＝mg 地，解得M 行M 地＝3.61，C错误；要在该行星表面发射人造卫星，发射速度至少为该星球的第一宇宙速度v ＝gR 行，该行星的重力加速度与地球相近，但半径比地球大，所以发射速度要大于7.9 km/s ，D 错误．3．现代人们的生活与各类人造卫星应用息息相关，下列关于卫星的说法正确的是( )A ．顺德的正上方可能存在同步卫星B ．地球周围卫星的轨道可以在任意平面内C ．卫星围绕地球转动的速度不可能大于7.9 km/sD ．卫星的轨道半径越大运行速度就越大解析：选 C.同步卫星一定位于赤道的正上方，而顺德不在赤道上，所以顺德的正上方不可能存在同步卫星，故A错误；卫星的向心力是由万有引力提供的，所以地球周围卫星的轨道平面一定经过地心，不是在任意平面内都存在地球卫星，故B错误；根据v＝GMr可知，当r等于地球半径时的速度为7.9 km/s，所以7.9 km/s是最大的环绕速度，卫星围绕地球转动的速度不可能大于7.9 km/s，故C正确；根据v＝GMr可知，卫星的轨道半径越大运行速度就越小，故D错误．4．(多选)(2023·陕西西安期末)我国航天事业的快速发展，充分体现了民族智慧、经济实力、综合国力，也大大促进了我国生产力的发展．下列关于我国航天器的发射速度、绕行速度的说法正确的是()A．火星探测器天问一号的发射速度大于第三宇宙速度B．探月工程中嫦娥五号的发射速度大于第二宇宙速度C．北斗卫星导航系统中地球静止轨道卫星的绕行速度小于第一宇宙速度D．中国空间站中天和核心舱的发射速度大于第一宇宙速度解析：选CD.火星探测器并没有脱离太阳引力束缚，发射速度应该小于第三宇宙速度，故A错误；探月工程中嫦娥五号没有脱离地球引力束缚，发射速度小于第二宇宙速度，故B错误；第一宇宙速度是最大的环绕速度，地球静止轨道卫星的绕行速度小于第一宇宙速度，故C正确；第一宇宙速度是最小的发射速度，中国空间站中天和核心舱的发射速度大于第一宇宙速度，故D正确．5．关于地球同步卫星，下列说法正确的是()A．运行轨道可以位于北京正上方B．稳定运行的线速度小于7.9 km/sC．运行轨道可高可低，轨道越高，绕地球运行一周所用时间越长D．若卫星质量加倍，运行高度将降低一半解析：选 B.在除赤道所在平面外的任意点，假设实现了“同步”，那它的运动轨道所在平面与受到地球的引力就不在一个平面上，这是不可能的，所以同步卫星只能在赤道的正上方，故A错误；根据万有引力提供向心力G Mmr2＝mv2r得：v＝GMr，卫星离地面越高r越大，则速度越小，当r最小等于地球半径R时，线速度最大，为地球的第一宇宙速度7.9 km/s ，故同步卫星的线速度小于7.9 km/s ，故B 正确；地球同步卫星运行轨道为位于地球赤道平面上的圆形轨道即轨道平面与赤道平面重合，运行周期与地球自转一周的时间相等，即为一天，根据万有引力提供向心力，列出等式GMm （R ＋h ）2＝m 4π2T 2(R ＋h )，其中R 为地球半径，h 为同步卫星离地面的高度．由于同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，所以T 为一定值，根据上面等式得出：同步卫星离地面的高度h 也为一定值，故C 、D 错误．6．一颗人造地球卫星在距地球表面高度为h 的轨道上做匀速圆周运动，运行周期为T .若地球半径为R ，则( )A ．该卫星运行时的线速度为2πRT B ．该卫星运行时的向心加速度为4π2RT 2C ．物体在地球表面自由下落的加速度为4π2（R ＋h ）T 2D ．地球的第一宇宙速度为2πR （R ＋h ）3TR解析：选D.卫星的轨道半径为R ＋h ，则其运行线速度v ＝2π（R ＋h ）T，向心加速度也即在该处的自由落体加速度a ＝(R ＋h )⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2＝4π2（R ＋h ）T 2，并不等于在地球表面的重力加速度，A 、B 、C 错误；地球的第一宇宙速度等于在地球表面运行的卫星的运行速度，即GMm R 2＝m v 2R ，而对于该卫星GMm （R ＋h ）2＝m (R ＋h )⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2， 联立可得v ＝2π（R ＋h ）3R T ＝2πR （R ＋h ）3TR，D 正确．7．已知某半径为r 0的质量分布均匀的天体，测得它的一个卫星的圆轨道半径为r ，卫星运行的周期为T ，则该天体的第一宇宙速度的大小是( )A. 4π2r 3T 2r 0 B. 4π2r 3T 2r 20 C.4π2r 3T 2r 30D.4π2r 2T 2r 20解析：选A.卫星做圆周运动，由万有引力提供向心力得GMm r 2 ＝m ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2r ，解得GM ＝4π2r 3T 2 ，由GMmr 20 ＝m v 2r 0，得v ＝GMr 0 ，联立解得v ＝4π2r 3T 2r 0 .8．我国北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成．空间段由若干地球静止轨道卫星A (GEO)、倾斜地球同步轨道卫星B (IGSO)和中圆地球轨道卫星C (MEO)组成，如图所示．设三类卫星都绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径关系为2r A ＝2r B ＝3r C .下列说法正确的是( )A.A 的线速度比B 的小 B ．A 的角速度比C 的大 C ．B 和C 的周期之比为 827 D ．B 和C 的线速度之比为23解析：选D.根据万有引力提供向心力可知GMmr 2 ＝m v 2r ，解得v ＝GM r ，由轨道半径的关系为2r A ＝2r B ＝3r C 可得，B 和C 的线速度之比v Bv C＝r Cr B ＝23 ，A 与B 的线速度大小相等，故A 错误，D 正确；根据万有引力提供向心力可知GMmr 2 ＝mω2r ，解得ω＝GMr 3 ，可知A 的角速度比C 的小，故B 错误；根据万有引力提供向心力可知GMm r 2 ＝m 4π2T 2 r ，解得T ＝4π2r 3GM ，可得B 和C的周期之比T BT C＝r 3B r 3C＝278 ，故C 错误． [B 级——等级考增分练]9．(多选)一探测器探测某星球表面时做了两次测量．探测器先在近星轨道上做圆周运动测出其运行周期T ；着陆后，探测器将一小球以不同的速度竖直向上抛出，测出了小球上升的最大高度h与抛出速度v的二次方的关系，如图所示，图中a、b已知，引力常量为G，忽略空气阻力的影响，根据以上信息可求得()A．该星球表面的重力加速度为2b aB．该星球的半径为bT2 8aπ2C．该星球的密度为3πGT2D．该星球的第一宇宙速度为4aT πb解析：选BC.由h＝v22g结合图像有g＝v22h＝b2a，A错误；由mg＝mR⎝⎛⎭⎪⎫2πT2得星球半径R＝gT24π2＝bT28aπ2，B正确；由GMmR2＝mR⎝⎛⎭⎪⎫2πT2及M＝ρV＝43ρπR3可得ρ＝3πGT2，C正确；该星球的第一宇宙速度为v＝2πRT＝bT4πa，D错误．10．(多选)a、b、c、d四颗地球卫星，a还未发射，在地球赤道上随地球表面一起转动，向心加速度为a1；b处于近地轨道上，运行速度为v1；c是地球同步卫星，离地心距离为r，运行速度为v2，加速度为a2；d是高空探测卫星，各卫星排列位置如图所示，已知地球的半径为R，则有()A．a的向心加速度等于重力加速度gB．v1v2＝rRC．a1a2＝RrD．d的运动周期不可能是20 h解析：选CD.同步卫星的周期与地球自转周期相同，角速度相同，则知a与c 的角速度相同，根据a ＝ω2r 知，c 的向心加速度大于a 的向心加速度，由a ＝GMr 2 知，卫星的轨道半径越大，向心加速度越小，则同步卫星的向心加速度小于b 的向心加速度，而b 的向心加速度约为g ，故知a 的向心加速度小于重力加速度g ，故A 错误；由GMmr 2 ＝m v 2r 得v ＝GMr ，所以v 1v 2 ＝rR ，B 错误；由a＝ω2r 得a 1a 2 ＝R r ，C 正确；由开普勒第三定律r 3T 2 ＝k 得，卫星的轨道半径越大，周期越大，所以d 的运动周期大于c 的周期，即大于24 h ，不可能是20 h ，D 正确．11．(多选)已知火星的质量约为地球的0.1，半径约为地球的0.5，地球表面的重力加速度大小为g ，地球半径为R ，探测器在火星表面环绕火星速度为v .则下列选项正确的是( )A ．火星表面的重力加速度为0.4gB ．火星和地球的第一宇宙速度之比为 5 ∶1C ．火星和地球的平均密度之比为5∶4D ．探测器环绕火星运行周期为5πvg解析：选AD.对星球表面物体有G MmR 2 ＝mg ，得g 火g 地 ＝M 火M 地 ·(R 地R 火)2＝0.4，故A 正确；对贴近星球表面的卫星有mg ＝m v 2R ，得v 火v 地 ＝g 火g 地·R 火R 地＝55 ，故B 错误；星球密度ρ＝M V ＝M43πR3 ，则ρ火ρ地 ＝M 火M 地 (R 地R 火 )3＝45 ，故C 错误；对环绕火星正常运行的探测器有G M 火m R 2火＝m v 2πT ，又GM 火＝g 火R 2火 、g 火＝0.4g ，代入可得T ＝5πv g ，故D 正确．。
宇宙航行高中物理教案
宇宙航行高中物理教案年级：高中科目：物理课时：2课时教学目标：1. 了解宇宙航行的基本原理和技术；2. 了解太空飞行器的结构和功能；3. 掌握引力、运动学和能量等物理理论在宇宙航行中的应用；4. 培养学生的探索精神和科学思维能力。
教学内容：1. 宇宙航行的基本原理；2. 太空飞行器的类型和功能；3. 引力、运动学和能量在宇宙航行中的应用。
教学重点：1. 宇宙航行的基本原理；2. 太空飞行器的结构和功能；3. 物理理论在宇宙航行中的应用。
教学方法：1. 讲授结合示例；2. 实验演示；3. 小组讨论。
教学过程：第一课时：1. 导入（5分钟）：介绍宇宙航行的意义和发展历史；2. 讲解（15分钟）：宇宙航行的基本原理和技术；3. 分组讨论（15分钟）：讨论不同太空飞行器的类型和功能；4. 实验演示（15分钟）：展示引力、运动学和能量在宇宙航行中的应用；5. 总结（5分钟）：总结教学内容，引导学生回答问题。
第二课时：1. 复习（10分钟）：回顾宇宙航行的基本原理和太空飞行器的结构和功能；2. 分组讨论（15分钟）：讨论物理理论在宇宙航行中的应用；3. 案例分析（15分钟）：分析近年来的宇宙探测任务和成就；4. 实验演示（15分钟）：展示宇宙航行中的实验案例；5. 总结（5分钟）：总结教学内容，鼓励学生提出问题和思考。
课堂讨论：1. 你认为宇宙航行的未来会如何发展？2. 宇宙航行中可能遇到的挑战有哪些？3. 你对太空探索有哪些想法和兴趣？课后作业：1. 阅读相关资料，了解更多关于宇宙航行的知识；2. 思考如何应用物理理论提出创新的宇宙航行方案；3. 准备一份关于宇宙探索的小研究报告。
教学反思：通过本节课的教学，学生对宇宙航行有了更深入的了解，掌握了相关的物理理论和技术知识。
教学中注重实践和案例分析，激发了学生的学习兴趣和科学思维能力。
在今后的教学中，可以进一步引导学生开展实践性学习和探究性学习，培养其创新精神和解决问题的能力。
《宇宙航行》教学设计
《宇宙航行》教学设计一、教学目标1. 知识目标1）了解宇宙航行的发展历程；2）掌握宇宙航行的基本原理和技术；3）了解航天器的分类和功能。
2. 能力目标1）培养学生的观察、分析和解决问题的能力；2）引导学生探究宇宙航行技术的发展；3）启发学生关于宇宙探索的兴趣，激发他们对科学的探究精神。
3. 情感目标通过宇宙航行的教学，使学生感受到人类探索宇宙的神秘和伟大，激发他们对科学事业的热爱，培养他们积极进取的心态和探索未知的勇气。
二、教学内容三、教学重点和难点1. 教学重点：宇宙航行的基本原理和技术；2. 教学难点：航天器的分类和功能。
四、教学方法1. 解说结合课件展示通过老师的解说和课件的展示，向学生介绍宇宙航行的发展历程、基本原理和技术，直观地展示相关图表和实验过程。
2. 示范操作通过老师的示范操作，引导学生了解航天器的结构和功能，并进行实践操作，加深学生对宇宙航行知识的理解和掌握。
3. 启发式教学通过提问、讨论和小组活动等形式，引导学生探究宇宙探索的意义和价值，激发他们对科学探究的兴趣和探索未知的渴望。
五、教学过程1. 导入新课通过展示一些与宇宙航行相关的图片和视频，引起学生对宇宙探索的兴趣，并提出问题：“你知道人类是如何进行宇宙航行的吗？”，带领学生进入本课的学习主题。
2. 探究宇宙航行的发展历程通过讲解和课件展示，介绍宇宙航行的发展历史、重要事件和成就，激发学生对宇宙航行的好奇心和探索欲望。
3. 探讨宇宙航行的基本原理和技术通过解说和课件展示，向学生介绍宇宙航行的基本原理和技术，让学生了解宇宙飞行器的发射、轨道、变轨、返回等基本原理和技术。
4. 分组讨论航天器的分类和功能让学生分成小组，通过老师提供的资料和参考书籍，讨论航天器的分类和功能，展示各自的成果，并进行小组展示和讨论。
6. 总结课程内容通过小结的形式，对本节课所学的内容进行总结，并邀请学生分享对宇宙航行的认识和体会，激励他们对科学探究的热爱和探索未知的勇气。
初中物理宇宙航行教案
初中物理宇宙航行教案教学目标：1. 了解宇宙航行的基本概念和原理；2. 掌握宇宙速度和宇宙航行的相关公式；3. 能够运用宇宙航行的知识解释实际问题。
教学重点：1. 宇宙速度的概念和计算；2. 宇宙航行的基本原理和公式。
教学难点：1. 宇宙速度的计算公式的理解和应用；2. 宇宙航行的相关公式的理解和应用。
教学准备：1. PPT课件；2. 黑板和粉笔；3. 相关图片和视频资料。
教学过程：一、导入（5分钟）1. 播放宇宙航行的视频资料，引起学生兴趣；2. 引导学生思考宇宙航行的意义和重要性。
二、宇宙速度（15分钟）1. 介绍宇宙速度的概念和定义；2. 讲解宇宙速度的计算公式；3. 举例说明宇宙速度的应用和计算。
三、宇宙航行（15分钟）1. 介绍宇宙航行的基本原理和公式；2. 讲解宇宙航行的相关公式；3. 举例说明宇宙航行的应用和计算。
四、练习与讨论（15分钟）1. 出示练习题，让学生独立完成；2. 分组讨论，让学生互相交流和解决问题。
五、总结与拓展（10分钟）1. 对本节课的内容进行总结；2. 引导学生思考宇宙航行的未来发展 and 应用前景。
教学反思：本节课通过播放宇宙航行的视频资料，引起学生的兴趣和关注。
在讲解宇宙速度和宇宙航行的相关公式时，通过举例和练习题的方式，让学生理解和掌握公式的应用。
在练习与讨论环节，学生能够互相交流和解决问题，提高了学生的合作能力和解决问题的能力。
通过总结和拓展环节，使学生对宇宙航行的未来发展有更深入的思考和认识。
总体来说，本节课达到了预期的教学目标，学生对宇宙航行的基本概念和原理有了较好的理解和掌握。
教学比赛用《宇宙航行》教学设计
教学比赛用《宇宙航行》教学设计教学设计：《宇宙航行》一、教学目标1.知识目标：了解太阳系基本构成，认识太阳系的行星、卫星等天体，概括宇宙航行的发展历程。
2.能力目标：通过观察、实验等活动，培养学生的观察能力、实验能力和科学探索精神。
3.情感目标：培养学生对宇宙的好奇心和探索欲望，激发学生对科学的兴趣与热爱。
二、教学重难点1.教学重点：太阳系构成和宇宙航行的发展历程。
2.教学难点：理解太阳系中行星运行的原理和探索宇宙的重要意义。
三、教学过程1.导入（5分钟）通过播放一段宇宙探索的视频，引发学生对宇宙航行的兴趣，并提出问题：“你们知道什么是宇宙航行吗？宇宙航行的目的是什么？”2.概念讲解（10分钟）通过PPT或者黑板，向学生介绍太阳系的基本构成，包括太阳、行星、卫星等天体，并向学生解释宇宙航行的目的是为了探索宇宙的奥秘，寻找新的资源和生存环境。
3.实验展示（20分钟）为了让学生更加直观地理解太阳系的行星运行，可以进行一个简单的实验。
准备一个大球体作为太阳，用小球体代表行星，围绕太阳进行转动，展示行星公转和自转的过程。
同时，也可以通过展示宇宙飞船的模型，介绍宇宙航行的基本原理。
4.深入探究（25分钟）设计几个小组活动，让学生通过观察、推理和实验等方式，进一步了解宇宙航行的发展历程和相关知识。
a.小组活动一：制作太阳系模型。
将学生分成若干小组，每个小组负责制作一个太阳系模型，并在模型上标出行星的名称和位置。
b.小组活动二：探索地外生命。
引导学生根据已有的观测和发现，讨论地外生命的可能性，并展示不同的观点。
c.小组活动三：设计宇宙飞船。
让学生分组设计一个宇宙飞船，考虑到宇宙环境的特殊性，要求学生合理选择材料和设计结构。
5.总结归纳（10分钟）让学生对本节课所学内容进行总结归纳，并回答一些问题，如：“你最关注太阳系中的哪个天体？”、“你对宇宙航行有什么新的认识和思考？”等。
6.拓展延伸（5分钟）布置一些相关的拓展作业，鼓励学生自主学习和探索，如阅读有关太阳系和宇宙航行的书籍、观察宇宙观测图像等，并要求学生在下节课中分享自己的发现和体会。
人教版 高中物理宇宙航行教案
人教版高中物理宇宙航行教案第一章：宇宙的奥秘1.1 宇宙的起源学习目标：了解宇宙的起源和演化过程。
教学内容：宇宙大爆炸理论、宇宙的膨胀。
1.2 宇宙的组成学习目标：了解宇宙的组成和结构。
教学内容：星系、恒星、行星、黑洞等。
第二章：航天技术的发展2.1 火箭原理学习目标：掌握火箭原理和航天器发射的基本知识。
教学内容：牛顿运动定律、火箭推进原理、航天器发射过程。
2.2 航天器类型与结构学习目标：了解不同类型的航天器及其结构。
教学内容：卫星、载人飞船、探测器等。
第三章：卫星与应用3.1 卫星轨道学习目标：掌握卫星轨道的类型和计算方法。
教学内容：圆形轨道、椭圆轨道、地球同步轨道等。
3.2 卫星应用学习目标：了解卫星在不同领域的应用。
教学内容：通信卫星、导航卫星、地球观测卫星等。
第四章：载人航天4.1 载人飞船与航天飞机学习目标：了解载人飞船和航天飞机的原理与特点。
教学内容：飞船结构、航天飞机的发射与返回过程。
4.2 太空行走与太空站学习目标：了解太空行走和太空站的相关知识。
教学内容：太空行走的原理与技术、太空站的构造与功能。
第五章：探索宇宙5.1 宇宙探测器学习目标：了解宇宙探测器的种类和任务。
教学内容：探测器的工作原理、火星探测、月球探测等。
5.2 暗物质与暗能量学习目标：了解暗物质和暗能量的概念及其对宇宙的影响。
教学内容：暗物质与暗能量的性质、探测方法及其宇宙学意义。
第六章：航天器的发射与控制6.1 航天器发射场学习目标：了解航天器发射场的重要性和构成。
教学内容：发射场的作用、发射设施、发射流程。
6.2 航天器控制系统学习目标：掌握航天器控制系统的基本原理。
教学内容：航天器姿态控制、轨道控制、飞行动力学。
第七章：宇宙物理现象7.1 宇宙射线学习目标：了解宇宙射线的性质和来源。
教学内容：宇宙射线的种类、探测方法、对航天器的影响。
7.2 宇宙膨胀学习目标：理解宇宙膨胀的理论及其观测证据。
教学内容：哈勃定律、宇宙背景辐射、宇宙膨胀的证据。
人教版 高中物理宇宙航行教案
人教版高中物理宇宙航行教案一、教学目标1. 让学生了解和掌握宇宙航行的基本概念和原理，如宇宙、恒星、行星、彗星等。
2. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力，如航天器的轨道计算、速度计算等。
3. 提高学生对科学研究的兴趣，培养科学思维和创新能力。
二、教学内容1. 宇宙的基本概念：宇宙、星系、恒星、行星、彗星等。
2. 航天器的轨道计算：椭圆轨道、圆形轨道、轨道转移等。
3. 航天器的速度计算：第一宇宙速度、第二宇宙速度、轨道速度等。
4. 航天器的发射和返回：发射原理、返回方式、再入大气层等。
5. 人类航天历史和未来发展趋势：航天技术的发展、火星探测、太空旅游等。
三、教学重点与难点1. 重点：宇宙的基本概念、航天器的轨道计算和速度计算、航天器的发射和返回。
2. 难点：轨道转移的计算、再入大气层的原理、航天技术的未来发展。
四、教学方法1. 讲授法：讲解宇宙的基本概念、航天器的轨道计算和速度计算。
2. 案例分析法：分析人类航天历史和未来发展趋势。
3. 小组讨论法：探讨航天器的发射和返回问题。
4. 实践操作法：引导学生运用所学知识解决实际问题。
五、教学过程1. 导入新课：通过展示宇宙星空的图片，引导学生思考宇宙的奥秘。
2. 讲解宇宙的基本概念：介绍宇宙、星系、恒星、行星、彗星等。
3. 航天器的轨道计算：讲解椭圆轨道、圆形轨道、轨道转移等。
4. 航天器的速度计算：讲解第一宇宙速度、第二宇宙速度、轨道速度等。
5. 航天器的发射和返回：讲解发射原理、返回方式、再入大气层等。
6. 案例分析：介绍人类航天历史和未来发展趋势。
7. 小组讨论：让学生探讨航天器的发射和返回问题。
8. 实践操作：引导学生运用所学知识解决实际问题。
9. 总结课堂内容：回顾本节课所学知识，进行巩固。
10. 布置作业：让学生通过练习题，进一步掌握课堂内容。
六、教学评价1. 评价方式：采用课堂讲解、案例分析、小组讨论、实践操作、作业练习等多种方式进行。
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6.5宇宙航行
【教学目标】
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。
过程与方法
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。
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】
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。
【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。
【教学课时】
1课时
【探究学习】
引入新课
1、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。
放映一段录像资料，简单了解卫星的一些资料。
（提高学生的学习兴趣）
2、在上几节的学习中，大家已经了解了人造卫星在绕地球运行的规律，请大家回忆一下卫星运行的动力学方程。
（课件投影）
（1）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。
（2）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
2
2Mm v G m r r
=，
∴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？
v r
ω==，
22T πω== 可见：高轨道上运行的卫星，角速度小，周期长
提问：卫星在地球上空绕行时遵循这样的规律，那卫星是如何发射到地球上空的呢？
新课讲解
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。
课件投影。
引入：高轨道上运行的卫星速度小，是否发射也容易呢？这就需要看卫星的发射速度，而不是运行速度
2、宇宙速度
（1）第一宇宙速度
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：
2
2Mm V G m R R
=， 得：v =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。
师生共同讨论：
在地面附近，物体的万有引力等于重力，此力天空卫星做圆周运动的向心力，能否从这一角度来推导第一宇宙速度呢？
mg= mv 2/r v=gr ≈7.9km/s
提出问题：我们能否发射一颗周期为70min 的人造地球卫星呢？（提示：算一算近地卫星其周期是多少？近地卫星由于半径最小，其运行周期最大。
）
（2）第二宇宙速度
大小211.2/v km 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：316.7/v km s =。
意义：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。
注意：发射速度大于11.2km/s ，而小于16.7km/s ，卫星绕太阳作椭圆运动，成为一颗人造行星。
如果发射速度大于等于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。
3、人造卫星的发射速度与运行速度
（1）发射速度：
发射速度是指卫星在地面附近离开发射装置的初速度，一旦发射后再无能量补充，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。
（2）运行速度：
运行速度指卫星在进入运行轨道后绕地球做圆周运动的线速度。
当卫星“贴着”地面飞行时，运行速度等于第一宇宙速度，当卫星的轨道半径大于地球半径时，运行速度小于第一宇宙速度。
3．同步卫星
所谓同步卫星，是相对于地面静止的，和地球具有相同周期的卫星，T=24h ，同步卫星必须位于赤道上方距地面高h 处，并且h 是一定的。
同步卫星也叫通讯卫星。
由)()2()(22h R T m h R Mm G +=+π得：h=R GMT -32
24π
（T 为地球自转周期，M 、R 分别为地球的质量，半径）。
代入数值得h=m 7106.3⨯。
【课堂训练】
例1、 月球的质量约为地球的1/81，半径约为地球半径的1/4，地球上第一宇
宙速度约为7.9km/s,则月球上第一宇宙速度月为多少？
例2、人造地球卫星与地面的距离为地球半径的1.5倍，卫星正以角速度ω做
匀速圆周运动，地面的重力加速度为g ，R 、 ω、g 这三个物理量
之间的关系是（ ）
A ：R g 5252=
ω B ：R g 52=ω C ：R g 2323 D ：R g 2552 例3、 在绕地球做匀速圆周运动的航天飞机的外表面上，有一隔热陶瓷片
自动脱落，则陶瓷片的运动情况是
A ：平抛运动
B ：自由落体运动
C ：仍按原轨道做匀速圆周运动
D ：做速圆周运动，逐渐落后于航天飞机
例一.76.1km/s 例二.A 例三.C
【课堂小结】
人造地球卫星的动力学原因。
宇宙速度。
发射速度与运行速度。
【板书设计】
一、卫星运行的动力学方程：F n ＝F 引
GMm/r 2 =ma=mv 2/r =mω2r
二、宇宙速度：
1.第一宇宙速度 V 1=7.9km/s (环绕速度)
推导过程
此速度是卫星发射的最小速度,也是卫星运行的最大环绕速度
2. 第二宇宙速度 V 2=11.2km/s (脱离速度)
3. 第三宇宙速度 V 3=16.7km/s (逃逸速度)
三、梦想成真 中国探索太空的成就。