人造卫星宇宙速度

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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。

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

第五章第2课时人造卫星宇宙速度-2025物理大一轮复习讲义人教版

第2课时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)线速度大小：由G Mmr 2＝m v 2r得v ＝GMr。

(2)角速度：由GMmr2＝mω2r 得ω＝GMr 3。

(3)周期：由G Mm r 2＝m (2πT )2r 得T ＝2πr 3GM。

(4)向心加速度：由GMm r 2＝ma n 得a n ＝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 n 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，同步卫星中的静止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静止卫星的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(人造地球卫星做匀速圆周运动的最大运行速度)，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。

思考(1)在同一轨道上质量大的卫星受到地球引力大，是否加速度就大，运行速度就快？(2)随着我国航空航天科技的发展，将来可以发射定点到广州上空的静止轨道卫星吗？(3)赤道上停放一待发射卫星A ，天空运行一同步卫星B ，可以由v ＝GMr得A 卫星线速度大于B 卫星线速度吗？答案(1)由a ＝GMr2及v ＝GMr可得卫星运行加速度和速度与卫星质量无关，同一轨道上各卫星具有相同加速度和速度大小(2)由于静止轨道卫星必须与地球自转同步，且转动中心必须在地心，故静止轨道卫星只能定点在赤道正上方(3)赤道上停放的物体由万有引力的一个分力提供向心力，故不满足v ＝GMr，又由v ＝ωr ，A 、B 两卫星具有相同的角速度，故B 卫星线速度大。

教科版必修2《人造卫星宇宙速度》评课稿

教科版必修2《人造卫星宇宙速度》评课稿一、教材简介《教科版必修2》是高中物理的必修教材之一，本教材主要面向高中二年级学生，通过系统的理论知识和实验实践，培养学生的科学思维和实验操作能力。

其中，第三章《人造卫星宇宙速度》是本教材中的一部分，着重介绍了人造卫星的运行轨道和速度计算方法。

二、教学目标通过本章内容的学习，学生应达到以下几个方面的能力和理解：1.理解人造卫星的基本概念和运行原理；2.掌握计算人造卫星的轨道半径和宇宙速度的方法；3.能够运用所学知识分析人造卫星的运行轨道和速度。

三、教学重点和难点1. 教学重点•人造卫星的基本概念和特点；•人造卫星的运行轨道和速度计算方法。

2. 教学难点•如何理解和设计人造卫星的运行轨道；•如何计算人造卫星的宇宙速度。

四、教学内容和课时安排1. 第一课时：人造卫星的基本概念和运行原理（时间：40分钟）1.1 人造卫星的定义人造卫星是由人工制造并发射到地球轨道或其他天体轨道的卫星，用于从空间进行通信、天气预报、地球观测以及科学研究等。

1.2 人造卫星的运行原理介绍人造卫星维持轨道运行的力学原理，包括引力和离心力的平衡以及卫星的几种常见轨道类型（如圆形轨道、椭圆轨道等）。

2. 第二课时：人造卫星的运行轨道和速度计算（时间：40分钟）2.1 轨道半径的计算方法介绍如何通过人造卫星的重力加速度和角速度来计算轨道半径，以及轨道半径与卫星运行稳定性之间的关系。

2.2 宇宙速度的计算方法详细说明如何通过地球的引力加速度和轨道半径来计算人造卫星的宇宙速度，以及宇宙速度的意义和应用。

3. 第三课时：人造卫星的运行轨道和速度分析（时间：40分钟）3.1 运用轨道和速度知识分析卫星的运行特点通过具体的例题分析，引导学生利用所学知识，分析不同轨道和速度对卫星运行的影响，如稳定性、通信质量等。

3.2 探索人造卫星的其他应用领域通过小组讨论的方式，引导学生探索人造卫星在通信、气象预报、地球观测等领域的应用，并结合实际案例进行讨论。

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

第3章 4.人造卫星宇宙速度全部知识点Word版含答案

4.人造卫星宇宙速度1．人造卫星卫星是太空中绕行星运动的物体．将第一颗人造卫星送入围绕地球运行轨道的国家是前苏联．2．宇宙速度1．第一宇宙速度是能使卫星绕地球运行的最小发射速度．(√) 2．第一宇宙速度是人造卫星绕地球运行的最小速度．(×) 3．第二宇宙速度是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度．(×) 若要发射火星探测器，试问这个探测器应大约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与第三宇宙速度之间，即11.2 km/s ＜v ＜16.7 km/s.发射卫星，要有足够大的速度才行，请思考：图341探讨1：不同星球的第一宇宙速度是否相同？第一宇宙速度的决定因素是什么？【提示】不同，根据G Mm R ＝m v 2R ，v ＝GMR，第一宇宙速度决定于星球的质量和半径．探讨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？【提示】轨道越高，需要的发射速度越大．1．解决天体运动问题的基本思路：一般行星或卫星的运动可看作匀速圆周运动，所需要的向心力都由中心天体对它的万有引力提供，所以研究天体时可建立基本关系式：G Mm R＝ma ，式中a 是向心加速度．2．常用的关系式(1)G Mm r 2＝m v 2r ＝m ω2r ＝m 4π2T2r ，万有引力全部用来提供行星或卫星做圆周运动的向心力．(2)mg ＝G MmR2即gR 2＝GM ，物体在天体表面时受到的引力等于物体的重力．该公式通常被称为黄金代换式．3．四个重要结论：设质量为m 的天体绕另一质量为M 的中心天体做半径为r 的匀速圆周运动．(1)由GMm r 2＝m v 2r得v ＝GMr，r 越大，天体的v 越小． (2)由G Mm r2＝m ω2r 得ω＝GMr 3，r 越大，天体的ω越小． (3)由G Mm r 2＝m ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2r 得T ＝2πr 2GM，r 越大，天体的T 越大． (4)由G Mm r2＝ma n 得a n ＝GM r2，r 越大，天体的a n 越小．以上结论可总结为“一定四定，越远越慢”．4．地球同步卫星及特点：地球同步卫星及特点：(1)概念：相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星，叫作地球同步卫星．(2)特点：①确定的转动方向：和地球自转方向一致；②确定的周期：和地球自转周期相同，即T＝24 h；③确定的角速度：等于地球自转的角速度；④确定的轨道平面：所有的同步卫星都在赤道的正上方，其轨道平面必须与赤道平面重合；⑤确定的高度：离地面高度固定不变(3.6×104 km)；⑥确定的环绕速率：线速度大小一定(3.1×103 m/s)．1．下面关于同步通信卫星的说法中不正确的是( )A．各国发射的地球同步卫星的高度和速率都是相等的B．同步通信卫星的角速度虽已被确定，但高度和速率可以选择，高度增加，速率增大；高度降低，速率减小，仍同步C．我国发射第一颗人造地球卫星的周期是114 min，比同步通信卫星的周期短，所以第一颗人造卫星离地面的高度比同步通信卫星的低D．同步通信卫星的速率比我国发射的第一颗人造地球卫星的速率小【解析】同步通信卫星的周期与角速度跟地球自转的周期与角速度相同，由ω＝GM r3和h＝r－R知卫星高度确定．由v＝ωr知速率也确定，A正确，B错误；由T＝2πr3GM知第一颗人造地球卫星高度比同步通信卫星的低，C正确；由v＝GMr知同步通信卫星比第一颗人造地球卫星速率小，D正确．故选B.【答案】 B2．关于第一宇宙速度，下列说法中正确的是( )【导学号：22852074】A．第一宇宙速度是人造地球卫星环绕运行的最小速度B．第一宇宙速度是人造地球卫星环绕运行的最大速度C．第一宇宙速度是地球同步卫星环绕运行的速度D．不同行星的第一宇宙速度都是相同的【解析】第一宇宙速度的大小等于靠近地面附近飞行的卫星绕地球公转的线速度．卫星做圆周运动的向心力由地球对它的万有引力提供，由GMmR ＋h2＝mv 2R ＋h可得v ＝GMR ＋h.可见卫星的高度越高，则公转的线速度越小，所以靠近地球表面飞行的卫星(h 的值可忽略)的线速度最大，故选项B 正确；地球同步卫星在地球的高空运行，所以它的线速度小于第一宇宙速度，所以选项C 错误；行星的质量和半径不同，使得行星的第一宇宙速度的值也不相同，所以选项D 错误．【答案】 B3.如图342，若两颗人造卫星a 和b 均绕地球做匀速圆周运动，a 、b 到地心O 的距离分别为r 1、r 2，线速度大小分别为v 1、v 2，则( )【导学号：22852075】图342A.v 1v 2＝ r 2r 1B.v 1v 2＝r 1r 2C.v 1v 2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫r 2r 12D.v 1v 2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫r 1r22【解析】对人造卫星，根据万有引力提供向心力GMm r 2＝m v 2r，可得v ＝GMr.所以对于a 、b 两颗人造卫星有v 1v 2＝r 2r 1，故选项A 正确．【答案】 A4．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，则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【解析】探测器做匀速圆周运动，由万有引力提供向心力，则：G Mm r 2＝m 4π2T2r ，整理得T ＝2πr 3GM ，可知周期T 较小的轨道，其半径r 也小，A 正确；由G Mm r 2＝ma n ＝m v 2r ＝m ω2r ，整理得：a n ＝G M r2，v ＝G Mr，ω＝GMr 3，可知半径变小，向心加速度变大，线速度变大，角速度变大，故B 、C 、D 错误．【答案】 A5．如图343所示，甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M 和2M 的行星做匀速圆周运动．下列说法正确的是( )图343A ．甲的向心加速度比乙的小B ．甲的运行周期比乙的小C ．甲的角速度比乙的大D ．甲的线速度比乙的大【解析】根据G Mm r 2＝ma 得a ＝GM r 2.故甲卫星的向心加速度小，选项A 正确；根据G Mmr2＝m ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2r ，得T ＝2πr 3GM ，故甲的运行周期大，选项B 错误；根据G Mm r2＝m ω2r ，得ω＝GMr 3，故甲运行的角速度小，选项C 错误；根据G Mm r 2＝mv 2r，得v ＝GMr，故甲运行的线速度小，选项D 错误．【答案】 A6．研究表明，地球自转在逐渐变慢，3亿年前地球自转的周期约为22小时．假设这种趋势会持续下去，地球的其他条件都不变，未来人类发射的地球同步卫星与现在的相比( )A ．距地面的高度变大B ．向心加速度变大C ．线速度变大D ．角速度变大【解析】地球的自转周期变大，则地球同步卫星的公转周期变大．由GMmR ＋h2＝m4π2T 2(R ＋h )，得h ＝3GMT 24π2－R ，T 变大，h 变大，A 正确．由GMm r 2＝ma ，得a ＝GMr2，r 增大，a 减小，B 错误．由GMm r 2＝mv 2r ，得v ＝GM r ，r 增大，v 减小，C 错误．由ω＝2πT可知，角速度减小，D 错误．【答案】 A天体运动问题解答技巧(1)比较围绕同一个中心天体做匀速圆周运动的行星或卫星的v 、ω、T 、a n 等物理量的大小时，可考虑口诀“越远越慢”(v 、ω、T )、“越远越小”(a n )．(2)涉及绕同一个中心天体做匀速圆周运动的行星或卫星的计算问题时，若已知量或待求量中涉及重力加速度g ，则应考虑黄金代换式gR 2＝GM ⎝⎛⎭⎪⎫mg ＝G Mm R2的应用．(3)若已知量或待求量中涉及v 或ω或T ，则应考虑从G Mm r 2＝m v 2r ＝m ω2r ＝m 4π2T2r 中选择相应公式应用．1．经典力学的成就与局限性 2．了解相对论(选学) 3．初识量子论(选学)1．经典力学的成就英国物理学家牛顿在《自然哲学的数学原理》中建立了一个完整的力学理论体系．他的理论只用几个基本的概念和原理，不但可以解决人们日常看到的种种物体的运动问题，也可以说明天体运动规律．经典力学的思想方法的影响远远超出了物理学与天文学的研究领域，对其他自然科学、社会科学领域都产生了巨大影响．2．经典力学的局限性(1)经典力学是从日常的机械运动中总结出来的，超出宏观的、日常生活经验的领域常常就不适用了．(2)绝对时空观：把时间、空间、物质及其运动之间的联系割裂开来，不能解释高速运动领域的许多现象．(3)经典力学认为一切自然现象都服从、遵守力学原理，严格按力学规律发生、演化，并且变化是连续的，这种观点与微观世界的很多现象都不相符．3．经典力学的适用范围(1)只适用于低速运动，不适用于高速运动．(2)只适用于宏观物体的运动，不适用于微观粒子的运动．(3)只适用于弱引力环境，不适用于强引力环境．1．经典力学的基础是牛顿运动定律．(√)2．经典力学中时间、空间与物质及其运动完全无关．(√)3．经典力学可以研究质子、中子等微观粒子的运动规律．(×)洲际导弹的速度可达6 000 m/s，此速度属于低速还是高速？【提示】属于低速.6 000 m/s远小于光速，因此属于低速．地球绕太阳公转的速度是3×104m/s；设在美国伊利诺伊州费米实验室的圆形粒子加速器可以把电子加速到0.999 999 999 987 倍光速的速度．请思考：图511探讨：地球的公转和电子的运动情况都能用经典力学(牛顿力学)来研究吗？【提示】地球的公转属于宏观、低速运动，能用经典力学来研究；而电子的运动属于微观、高速运动，经典力学就不能适用了．1．以牛顿运动定律为基础的经典力学的成就(1)牛顿运动三定律和万有引力定律把天体的运动与地上物体的运动统一起来，是人类对自然界认识的第一次大综合，是人类认识史上的一次重大飞跃．(2)经典力学和以经典力学为基础发展起来的天体力学、材料力学和结构力学等得到了广泛的应用，并取得了巨大的成就．(3)18世纪60年代，力学和热力学的发展及其与生产的结合，使机器和蒸汽机得到改进和推广，引发了第一次工业革命．(4)由牛顿力学定律导出的动量守恒定律、机械能守恒定律等，是航空航天技术的理论基础．火箭、人造地球卫星、航天飞机、宇宙飞船、行星探测器等航天器的发射，都是牛顿力学规律的应用范例．2．经典力学的局限性(1)经典力学的绝对时空观，割裂了时间、空间、物质及其运动之间的联系，不能解释高速运动领域的许多客观现象．(2)经典力学的运动观，从自然观角度来说，给出的是一幅机械运动的图景，不能解释微观世界丰富多彩的现象．3．经典力学的适用范围相对论和量子力学的出现，使人们认识到经典力学的适用范围：只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界．1．经典力学不能适用于下列哪些运动( )A．火箭的发射B．宇宙飞船绕地球的运动C．“勇气号”宇宙探测器在火星着陆D．微观粒子的波动性【解析】经典力学适用于宏观物体的低速运动，故经典力学对A、B、C都能适用，对D不适用．【答案】 D2．经典力学只适用于“宏观世界”，这里的“宏观世界”是指( )A．行星、恒星、星系等巨大的物质领域B．地球表面上的物质世界C．人眼能看到的物质世界D．不涉及分子、原子、电子等微观粒子的物质世界【解析】前三个选项说的当然都属于“宏观世界”，但都很片面，没有全面描述，本题应选D.【答案】 D3.(多选)20世纪以来，人们发现了一些新的事实，而经典力学却无法解释．经典力学只适用于解决物体的低速运动问题，不能用来处理高速运动问题；只适用于宏观物体，一般不适用于微观粒子．这说明( )A．随着认识的发展，经典力学已成了过时的理论B．人们对客观事物的具体认识，在广度上是有局限性的C．不同领域的事物各有其本质与规律D．人们应当不断地扩展认识，在更广阔的领域内掌握不同事物的本质与规律【解析】人们对客观世界的认识，要受到他所处的时代的客观条件和科学水平的制约，所以形成的看法也都具有一定的局限性，人们只有不断地扩展自己的认识，才能掌握更广阔领域内的不同事物的本质与规律；新的科学的诞生，并不意味着对原来科学的全盘否定，只能认为过去的科学是新的科学在一定条件下的特殊情形．所以A错，B、C、D对．【答案】BCD科学是不断发展和完善的一切科学的发展都是人们主动认识世界的过程，而每个人的研究又都是建立在前人的基础上，通过自己的努力去发展和提高．科学的成就总是在某些条件下的局部形成，在新的科学成就形成后，它将被包括在其中．爱因斯坦的相对论并没有否定牛顿力学的理论，而是把它看成是在一定条件下的特殊情形．1．狭义相对论爱因斯坦针对经典力学的运动规律在处理微观高速时所遇到的困难，创立了狭义相对论．狭义相对论的主要效应有：(1)长度收缩：在观测运动的物体时，物体沿运动方向上的长度会收缩．(2)时钟变慢：在观测运动的时钟时，时钟显示的时间变慢．(3)质量变化：物体的质量随速度的增大而增大．(4)质能关系：物体的质量和能量之间存在着相互联系的关系，关系式为：E＝mc2.(5)速度上限：任何物体的速度都不能超过光速．一般情况下，由于物体的速度v≪c，相对论效应消失，其结果还原为经典力学．因此认为经典力学是相对论力学在低速情况下的近似．2．广义相对论(1)爱因斯坦于1916年创立了广义相对论．根据该理论推得一些结果，例：(a)当光线通过强引力场时，光线会发生偏折，即时空会发生“弯曲”．(b)引力场存在引力波．(2)广义相对论把数学与物理学紧密地联系在了一起．3．量子论的基本内容(1)量子假设最早是在1900年由德国物理学家普朗克提出来的．(2)量子论认为，微观世界的某些物理量不能连续变化，而只能取某些分立值，相邻两分立值之差称为该物理量的一个量子．(3)微观粒子有时显示出波动性，有时又显示出粒子性，这种在不同条件下分别表现出经典力学中的波动性和粒子性的性质称为波粒二象性，在粒子的质量或能量越大时，波动性变得越不显著，所以我们日常所见的宏观物体，实际上可以看做只具有粒子性．(4)由于微观粒子运动的特殊规律性，使一个微观粒子的某些物理量不可能(填“不可能”或“一定”)同时具有确定的数值．例如粒子的位置和动量，其中的一个量愈确定，另一个量就愈不确定，粒子的运动不遵守确定性规律而遵守统计规律．1．物体高速运动时，沿运动方向上的长度会变短．(√)2．质量是物体的固有属性，任何时候都不会变．(×)3．对于高速运动的物体，它的质量随着速度的增加而变大．(√)如果你使一个物体加速、加速、再加速，它的速度会增加到等于光速甚至大于光速吗？【提示】不能．因为物体的质量随速度的增大而增大，假若物体的速度趋近于光速，这时物体的质量会趋近于无穷大，故不可能把物体的速度增大到等于光速，当然更不可能大于光速，因为光速是速度的最大值．探讨：在狭义相对论中，长度收缩是不是指物体的长度变短了？时钟变慢是不是指时钟走得慢了？【提示】不是．长度收缩和时钟变慢是由于时空条件不同而引起的观测效应，不是物体的长度真的变短或时钟真的变慢了．1．尺缩效应运动长度l 会收缩，l ＝l 01－v 2c2，l 为沿运动方向观测到的物体长度，l 0为物体静止时观测到的长度，在垂直于运动方向上，物体的长度没有变化．2．钟慢效应运动时钟会变慢，τ＝τ1－v 2c2，即运动时钟显示的时间τ比静止的时钟显示的时间τ延缓了，而时钟的结构并没有改变． 3．质速关系物体的质量m 随速度v 的增大而变大，m ＝m 01－v 2c2，m 0为静止时的质量，m 为运动时的质量．4．质能关系质量m 和能量E 之间存在着一个相互联系的关系式：E ＝mc 2，式中c 为光速．5．任何物体的速度不能超过光速．6．当v ≪c 时，相对论效应消失，其结果还原为经典力学，因此经典力学是相对论力学在低速情况下的近似．4．假设地面上有一列火车以接近光速的速度运行，其内站立着一个中等身材的人，站在路旁的人观察车里的人，观察的结果是( )【导学号：22852123】A ．这个人是一个矮胖子B ．这个人是一个瘦高个子C ．这个人矮但不胖D ．这个人瘦但不高【解析】由公式l ＝l 01－v 2c2可知，在运动方向上，人的宽度要减小，在垂直于运动方向上，人的高度不变．【答案】 D5．A 、B 两火箭沿同一方向高速飞过地面上的某处，v A ＞v B .在火箭A 上的人观察到的结果正确的是( )A ．火箭A 上的时钟走得最快B ．地面上的时钟走得最快C ．火箭B 上的时钟走得最快D ．火箭B 上的时钟走得最慢【解析】在火箭A 看来，地面和火箭B 都高速远离自已，由t ＝t 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2知，在火箭A 上的人观察到的结果是地面和火箭B 的时钟都变慢了，且vA ＞v B ，故地面的时钟最慢，因此A 正确，B 、C 、D 错误．【答案】 A6．把电子从v 1＝0.9c 加速到v 2＝0.97c 时电子的质量增加多少？(已知电子静止质量m 0＝9.1×10－31 kg)【解析】电子速度为v 1时电子质量为m 1＝m 01－v 1c2＝m 01－0.92电子速度为v 2时电子质量为m 2＝m 01－v 2c2＝m 01－0.972电子质量增量为Δm ＝m 2－m 1＝1.66×10－30kg.【答案】 1.66×10－30kg时间延缓效应和长度收缩效应的应用方法1．(1)“钟慢效应”或“动钟变慢”是在两个不同惯性系中进行时间比较的一种效应，不要认为是时钟的结构或精度因运动而发生了变化，而是在不同参考系中对时间的观测效应．(2)运动时钟变慢完全是相对的，在两个惯性参考系中的观测者都将发现对方的钟变慢了．2．(1)长度收缩效应是狭义相对论时空观的一种体现，即在不同惯性系中的观测者对同一物体的同一个空间广延性进行观测，测得的结果不同．(2)这种沿着运动方向的长度的变化是相对的；另外垂直于速度方向的长度不变．。

高一物理《人造卫星宇宙速度》教学设计新人教版

物理：《人造卫星宇宙速度》教学设计一、设计基本理念与特点学科教学活动要以学生为主体，促进学生知识、技能、品德三维一体的全面发展。

在本节课之前，学生已掌握了平抛运动、匀速圆周运动、万有引力定律等基本理论，具备了解决问题的基本工具。

教材中把理解人造卫星的发射原理作为重点与难点，但是根据新课程的教学理念主要是培养学生分析为题解决问题的能力，而且近几年的高考也将人造卫星的运动特点分析作为重点。

所以在本届课的教学设计中，笔者大胆的改变传统的教材思路，先分析人造卫星的运行特点，在解释人造卫星的发射原理。

因此课堂中对人造卫星的运动规律的认识主要采取：分析现象──发现规律──思考原理──解释问题的思路，对于人造卫星的发射原理主要采取：设疑→思考→启发→引导这样一条主线，在设计中突出发挥学生的主体作用，激发鼓励学生的大胆思考、积极参与，让学生通过自己的分析研究来掌握获取相关的知识和方法。

二、教学背景分析（1）教材分析《人造卫星宇宙速度》系新课程教课版必修2第三章第4节，重点讲述了人造卫星的发射原理，推导了第一宇宙速度,并介绍了第二、第三宇宙速度。

人造卫星是万有引力定律在天文学上应用的一个非常重要实例，是人类征服自然的见证，体现了知识的力量，是学生学习了解现代科技知识的一个极好素材。

教材不但介绍了人造卫星中一些基本理论，更是在其中渗透了很多研究实际物理问题的物理方法。

学生通过行星的运动一节已经知道了行星的运动规律，因此在分析人造卫星的运动学特点，和动力学特点可采取类比的方法，近而进一步理解应用万有引力定律分析天体运动的方法。

因此，本节课是“万有引力定律与航天”中的重点内容，是学生进一步学习、研究、探索天体物理问题的理论基础。

另外，学生通过对人类在宇宙航行领域中的伟大成就及我国在航天领域成就的了解，增强学生的民族自信心和自豪感。

（2）学情分析学生已掌握了运动的合成与分解、牛顿运动定律、圆周运动等章节的理论。

并在本章之前学习了天体的运动，和万有引力定律的知识，能运用万有引力定律揭示一些天体运动的特点。

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。

人造卫星和宇宙速度

小
（5）离地面越高，向心加速度越小
课堂练习: 能否发射一颗周期为80min旳人造地球卫星？
小结：
一、卫星绕地球做匀速圆周运动所需旳向心力由万有引力提供:
二、三种宇宙速度： v1=7.9km/s．（会推导） v2=11.2 km/s v3=16.7 km/s
（1）发射速度：指被发射物在地面附近离开发射装置时旳初速度，而且一旦发射后就再无能量补充，被发射物仅依托自己旳初动能克服地球引力上升一定旳高度，进入运动轨道．
（2）围绕速度：是指卫星在进入运营轨道后绕地球做匀速圆周运动旳线速度．当卫星“贴着”地面运营时，运营速度等于第一宇宙速度．
注意：卫星旳实际围绕速度一定不大于发射速度．
3、第三宇宙速度（逃逸速度）
v3=16.7 km/s
这是卫星摆脱太阳引力束缚旳最小发射速度．假如人造天体具有这么旳速度，就能够摆脱地
球和太阳引力旳束缚而飞到太阳系外了．
V3=16.7Km/s V2=11.2Km/s
V1=7.9Km/s
同步卫星
探究问题二：
（1）如图所示，a、b、c三轨道中能够作为卫星轨道旳是哪一条？
解:万有引力提供卫星做圆周运动旳向心力根据牛顿第二定律有
G Mm m v2
r2
r
整顿得
v
GM r
设第一宇宙速度为 v1 ,卫星旳轨道速度为 v2
v2 r1 1 v1 r2 2
v2
1 2
v1
练习
A星球旳第一宇宙速度为9km/s，已知B星球
旳质量是它质量旳1/81，A星球半径是B星球
半径旳4倍，则在B星球上发射“近地卫星”
旳围绕速度约为 2
km/s
解:

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. 让学生了解人造卫星的基本概念及其在宇宙中的作用。

2. 使学生掌握宇宙速度的定义及其计算方法。

3. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。

二、教学内容1. 人造卫星的基本概念：卫星的定义、人造卫星的分类及其应用。

2. 宇宙速度的定义及其计算公式：第一宇宙速度、第二宇宙速度、第三宇宙速度。

3. 人造卫星发射原理：卫星发射过程、火箭推进原理。

三、教学重点与难点1. 教学重点：人造卫星的基本概念、宇宙速度的定义及其计算方法。

2. 教学难点：宇宙速度的计算公式的应用、人造卫星发射原理。

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及其宇宙速度的相关知识。

2. 利用多媒体课件，展示人造卫星发射过程，增强学生对知识点的理解。

3. 案例分析法，分析实际卫星发射案例，培养学生解决实际问题的能力。

五、教学步骤1. 导入新课：简要介绍人造卫星的基本概念，引发学生兴趣。

2. 讲解人造卫星的基本概念：卫星的定义、人造卫星的分类及其应用。

3. 引入宇宙速度的概念：第一宇宙速度、第二宇宙速度、第三宇宙速度。

4. 讲解宇宙速度的计算方法：运用物理公式进行计算。

5. 分析人造卫星发射原理：卫星发射过程、火箭推进原理。

6. 案例分析：分析实际卫星发射案例，引导学生运用所学知识解决实际问题。

7. 课堂小结：回顾本节课所学内容，巩固知识点。

8. 布置作业：布置相关练习题，巩固所学知识。

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的理解。

2. 练习题：布置相关的练习题，让学生运用宇宙速度的计算方法进行计算。

3. 小组讨论：让学生分组讨论卫星发射案例，检验学生解决实际问题的能力。

七、教学拓展1. 介绍人造卫星在通信、导航、地球观测等领域的应用。

2. 探讨宇宙速度在航天工程中的重要性。

3. 介绍我国人造卫星发射的历史和现状。

八、教学资源1. 多媒体课件：展示人造卫星发射过程、宇宙速度的计算方法等。

高中物理第一册人造卫星宇宙速度ppt(通用)

地球
V1=7.9km/s
宇宙探秘
阅读材料
“黑洞”
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9、静夜四无邻，荒居旧业贫。。2021/5/212021/5/21Friday, May 21, 2021
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10、雨中黄叶树，灯下白头人。。2021/5/212021/5/212021/5/215/21/2021 4:17:47 AM
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11、以我独沈久，愧君相见频。。2021/5/212021/5/212021/5/21May-2121-May-21
等于11.2km/s时，卫星就会脱离地球的吸
V2=11.2km/s
引，不在绕地球运行。我们把这个速度叫
第二宇宙速度。达到第二宇宙速度的还受到太阳的引力。
3、第三宇宙速度：如果物体的速度等于或大于16.7km/s，物体就摆脱了太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。我们把这个速度叫第三宇宙速度。
金星的第一宇宙速度：
v G r m G R m 0 0 . .8 9 2 5 7 .9 0 0 . .8 9 m 2 5 /s 7 .3 m /s
§6-5 人造卫星宇宙速度
五、课堂练习：下列说法是否正确？为什么？
1、人造地球卫星由于大气阻力的作用，轨道半径逐渐减小，它的线速度将逐渐减小，而周期逐渐增大。
§6-5 人造卫星宇宙速度
一、人造卫星：在地球上抛出的物体，当它的速度足够大时，物体就永远不会落到地面上，它将围绕地球旋转，成为一颗人造地球卫星。简称人造卫星。
V0 O
地球
A
B
C
D
以平抛运动为模型的推理过程
牛顿人造卫星原理图
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人造卫星-宇宙速度

§3.4 人造卫星宇宙速度一.本节知识归纳：（一）处理卫星问题方法：把天体运动看成匀速圆周运动、万有引力提供向心力，即222224T r m r m r v mr Mm G F πω====万；由该式可知：r 越大，卫星线速度越；角速度越；周期越．(二)宇宙速度：1.第一宇宙速度：v = km/s ，它是卫星在绕地球做匀速圆周运动所必须具备的速度．2.第二宇宙速度：v = km/s ，它是卫星的最小发射速度．3.第三宇宙速度：v = km/s ，它是卫星的最小发射速度．(三)近地卫星：1.轨道：以地心为圆心的圆形轨道。

2.万有引力提供向心力=n F F 引 r 增大2Mm G r = 2222n n v m v r mr mr T ma a ωωπ⇒=⇒⎛⎫⎪⎝⎭⇒(四)同步卫星：1.轨道：在赤道的正上方。

2.定周期：T=24小时。

3.离地高度：h=36000km 。

求解方法：万有引力提供向心力()()2222()36000MmGm R h h RT R h h R km π=+⇒=+⇒==由黄金代换式GM=gR 4.线速度大小：v=3.1km/s 5.角速度大小：定值。

6.向心加速度大小：定值。

二．例题分析：D v ．从人造卫星环绕地球运转的速度＝可知，把卫星发gR r 02/例1.1990年3月，紫金山天文台将1965年9月20日发现的第2753号小行星命名为吴健雄星，其直径为32km ，如该小行星的密度和地球相同，则该小行星的第一宇宙速度为多少？（已知地球半径R =6400km ，地球的第一宇宙速度v 1=8km/s ）例2.如图所示，a 、b 、c 是地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，a 、b 质量相同，且小于c 的质量，则（）A ．b 所需向心力最小B ．b 、c 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 、c 的线速度大小相等，且小于a 的线速度例3.有两个人造地球卫星，都绕地球做匀速圆周运动，已知它们的轨道半径之比r 1∶r 2＝4∶1，求这两个卫星的： (1)线速度之比； (2)角速度之比； (3)向心加速度之比； (4)运动周期之比．例4.关于第一宇宙速度，下面说法中错误的是( ) A ．它是人造地球卫星绕地飞行的最小速度 B ．它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的运行速度 C ．它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度射到越远的地方越容易例5.关于我国发射的“亚洲一号”地球同步通讯卫星的说法，正确的是( ) A．若其质量加倍，则轨道半径也要加倍B．它在北京上空运行，故可用于我国的电视广播C．它以第一宇宙速度运行 D．它运行的角速度与地球自转角速度相同例6.两颗人造地球卫星A和B的质量之比m A∶m B＝1∶2，轨道半径之比r A∶r B＝1∶3，某一时刻它们的连线通过地心，则此时它们的线速度之比v A∶v B＝___________，向心加速度之比a A∶a B＝___________，向心力之比F A∶F B＝_____________．例7.人造卫星在太空运行中，天线偶然折断，天线将（）A.继续和卫星一起沿轨道运行B.做平抛运动，落向地球C.由于惯性，沿轨道切线方向做匀速直线运动，远离地球D.做自由落体运动，落向地球例8.已知火星的半径为地球半径的一半，火星的质量为地球质量的1/9，已知一物体在地球上的重量比在火星上的重量大49N，求这个物体的质量是多少。

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. 让学生了解人造卫星的定义和分类。

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. 理解宇宙速度在发射卫星和载人航天中的重要性。

4. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。

二、教学内容1. 人造卫星的定义和分类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意义三、教学重点与难点1. 教学重点：人造卫星的定义和分类，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：第一宇宙速度的计算和理解，宇宙速度在实际应用中的意义。

四、教学方法1. 采用讲授法，讲解人造卫星的定义、分类和宇宙速度的概念。

2. 利用多媒体演示，让学生直观地了解卫星轨道和宇宙速度。

3. 结合实际案例，分析宇宙速度在发射卫星和载人航天中的重要性。

4. 开展小组讨论，培养学生合作学习和思考问题的能力。

五、教学过程1. 引入新课：通过讲解卫星发射的实例，引导学生了解人造卫星及其重要性。

2. 讲解人造卫星的定义和分类：介绍地球卫星、月球卫星、行星卫星等不同类型的卫星。

3. 讲解第一宇宙速度：解释第一宇宙速度的概念，并通过公式进行计算。

4. 讲解第二宇宙速度和第三宇宙速度：介绍第二宇宙速度和第三宇宙速度的概念。

5. 结合实际案例，讲解宇宙速度在发射卫星和载人航天中的重要性。

6. 开展小组讨论：让学生探讨宇宙速度在实际应用中的其他可能性。

7. 总结本节课的主要内容，布置课后作业。

课后作业：1. 复习人造卫星的定义和分类。

2. 复习第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度的概念及计算公式。

3. 结合实际情况，思考宇宙速度在发射卫星和载人航天中的应用。

六、教学评价1. 评价学生对人造卫星定义和分类的理解。

2. 评价学生对第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度的掌握程度。

3. 评价学生对宇宙速度在实际应用中的认识。

4. 评价学生在小组讨论中的表现，包括合作学习和思考问题的能力。

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。

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。

人造卫星宇宙速度

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