沪科版《飞出地球去》word教案

5.4 飞出地球去

一、教学目标

1、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。

2、过程与方法：

（1）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。

3、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。

二、教学内容剖析

1、本节课的地位和作用：

本节内容主要介绍了宇宙速度、人造地球卫星、宇宙航天器等内容，人们在应用万有引力定律研究天体运动的基础上，实现人类的航天梦想，为科学研究、人类生活服务方面做出巨大的贡献。通过本节学习了解如下知识：

GM/或V=gR, (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, V=R

数值上V1=7.9km/s .

(2)第二宇宙速度:克服地球引力,脱离地球的逃逸速度.V2=11.2km/s.

(3)第三宇宙速度:在地面附近发射物体挣脱太阳引力束缚的速度, V3=11.2km/s.

2、本节课教学重点：

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。

3、本节课教学难点：

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。

三、教学思路与方法

这节内容是万有引力理论的成就在生活中的应用,与我们的生活密切相关,让学生在学习物理的过程中感受到物理就在我们的身边,与我们的生活时刻联系在一起.从而引导学生进行科学和生活、和社会联系的思考，培养学生学习物理的兴趣，激发学生献身科学的热情，对学生科学价值观的形成起到重要的作用。

四、教学准备

多媒体课件，细线，塑料瓶。

课堂教学设计

思考：我们能否发射一颗周期为70min 的卫星呢？

提示：同学们算算，近地卫星的周期又是多少呢？

不能！！

R

GM

v=

得出发射速度小于7.9km/s。

师：对，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。

师：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。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= mv2/r

v=gr≈7.9km/s

师：思考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。）

生：不可以，当运行轨道为最

小时，得出周期为84.5min。

大于70min，所以不可以。

探究问

题，可

以激发

学生的

学习兴

趣与动

机，同

时也可

以使他

们养成

善于运

动知识

的习惯

第二宇宙速度和第三宇宙速度，发射速度与运第二宇宙速度

大小

2

11.2/

v km s

=。

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。

第三宇宙速度

大小：

3

16.7/

v km s

=。

使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射

第二宇宙速度

师：当卫星的速度达到

11.2km/s，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。

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

通过推

导发现

问题，

探索问

题，及

最后得

出结

论。

球自转，同步地做匀速圆周运动，它的周期：T＝24h

2、所有的同步卫星只能分布在赤道上方的一个确定轨道上，即同步卫星轨道平面与地球赤道平面重合，卫星离地面高度为定值。

思考：地球同步卫星能否位于北京正上方某一确定高度h？

所有的同步卫星只能分布在赤道上方的一个确定轨道上。

注：为了卫星之间不互相干扰，大约3°左右才能放置1颗，这样地球的同步卫星只能有120颗。可见，空间位置也是一种资源。

近地卫星、同步卫星、月球三者比较

例题分析（双星问题）

①双星的向心力大小相同

②双星的角速度相同止，与地球自转同步，周期为

24h。

生：同步卫星的运行方向与地

球自转方向相同。

生：同步卫星定点在赤道正上

方，离地高度、运行速率是唯

一确定的。

师：万有引力提供卫星运转的

向心力，而同步卫星与地球自

转同步，所以其轨道平面必定

与赤道平面重合，且所有同步

卫星都在赤道正上方。

师：思考地球同步卫星能否位

于北京正上方某一确定高度

h？

生：所有的同步卫星只能分布

在赤道上方的一个确定轨道

上，而北京处在北半球，故

上空一定不可能有同步卫星。

师：设地球质量M，半径为R，

自转周期为T，同步卫星质量

m，离地高度h，请计算同步

卫星离地面的高度。

（学生计算）

生：由牛顿第二定律：

2

22

4

()

()

Mm

G m R h

R h T

π

=+

+

∴

2

3

2

4

GMT

h R

π

=-又

∵

2

GM

g

R

=

∴

22

3

2

4

R T g

h R

π

=-

可见：同步卫星的离地高度、

线速度大小是唯一确定的。代

入具体数据可得

35800

h km

=。

双星问题：

师：在天体运动中，将两颗彼

此距离较近，且相互绕行的行

星称为双星。已知两行星质量

自己找

到答案

的能

力。