第二册人造卫星 宇宙速度
教学目标： 1． 正确理解人造卫星作圆周运动时，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。 3． 培养学生自学和应用网络资源的能力。 4． 理解科学技术与社会的互动关系，培养学生科学的民主意识。重点难点： 第一宇宙速度的推导教学方法： 讲授、讨论并辅以多媒体演示及网络环境下的自学等多种形式的教学方法。体现STS教育和综合化的思路，有效合理地应用各种教育教学手段，丰富学生的学习方式，优化教学过程。教学器材： 网络设备及相应的教学软件。教学过程：●引入新课 在科学技术欠发达的古代，"嫦娥奔月"只能是美丽的传说。1957年10月4日，前苏联成功地发射了第一颗人造地球卫星，从而开创人类的航天新纪元；1961年4月12日，前苏联成功地发射了第一艘"东方号"载人飞船，尤里·加加林成为人类第一位航天员，揭开了人类进入太空的序幕；1969年7月20日，美国航天员阿姆特朗和奥尔德林驾驶"阿波罗"11号飞船的登陆舱降落在月球赤道附近的静海区，首次实现了人类登上月球的理想…… 人类进入了航天时代。这节课我们就来学习人造地球卫星方面的基本知识。【板书】§6.5 人造卫星 宇宙速度●新课讲授 离地面一定高度的物体以一定的初速度水平射出，由于重力作用，物体将做平抛运动即最终要落回地面。但如果射出的速度增加，会发生什么情况呢？【板书】 一、人造地球卫星 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。当抛出速度达到一定大小，物体就不会落回地面，而是在引力作用下绕地球旋转，成为绕地球运动的人造卫星。那么，速度多大时，物体将不会落回地面而成为绕地球旋转的卫星呢？【板书】 二、宇宙速度 下面讨论人造卫星绕地球运动的速度。假如地球和人造卫星的质量分别为M 和m，卫星的轨道半径和线速度分别为r和v，根据万有引力提供向心力可知： 由此解出： v= 对于近地人造卫星，卫星的运转半径约等于地球半径R，可求出：v=将引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2和地球质量M=5.89×1024kg及地球半径R=6.37×106m代入上式，可求得v1=7.9km/s 。这就是卫星绕地面附近作圆周运动所需的速度，叫第一宇宙速度，也称环绕速度。【板书】 1.第一宇宙速度(环绕速度) v1=7.9km/s 请学生根据所学的知识，推导第一宇宙速度的另一种表达式：v1=推导：地面附近重力提供向心力：即 mg= 所以 v=将R=6.37×106m, g=9.8m/s2代入，求出第一宇宙速度仍为7.9km/s。如果人造地球卫星进入轨道的水平速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，它绕地球运动的轨道就不是圆，而是椭圆。当物体的速度等于或大于11.2km/s时，物体就可以挣脱地球引力的束缚，成为绕太阳运动的人造卫星。所以，11.2km/s 是卫星脱离地球的速度，这个速度叫作第二宇宙速度，也称脱离速度。【板书】 2.第二宇宙速度（脱离速度） v2=11.2km/s 达到第二宇宙速度的物体还受太阳引力的束缚，要想使物体挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去，必须使它的速度等于或大于16.7km/s，这个速度叫作第三宇宙速度，也称逃逸速度。【板书】 3.第三宇宙速度（逃逸速度） v3=16.7km/s 人造地球卫星的种类很多，有一种特别的卫星叫地球同步卫星。【板书】 三、地球同步卫星 地球同步卫星是指其公转周期和地球自转的周期相等的卫星。地球同步卫星有几个明显的特点：（演示课件）【板书】 特点： 周期一定--23小时56分4秒 方位一定--赤道上空 高度一定--3.6×107m 人造地球卫星有广泛的应用。例如，靠人工进行资源调查，速度慢、效率低，调查和开发一个矿藏一般需要十几年的时间。现在利用人造卫星进行调查，它一天绕地球转十几圈，在高空拍下卫星照片，回收下来，可以大面积了解全局，效率大大提高。例如，对北京以北十六万平方公里地区的一次卫星勘察，就找到七个成矿预测区。电视教育是培养人才的一种手段。但是电视靠中继站转播，每隔50km就要建一个中继站，这要耗费大量的人力、物力。如果利用卫星传播，象我们这样幅员辽阔的国家，只要一颗同步通信卫星，边远地区也可以收看首都的电视节目。1984年4月我国发射的试验通信卫星为我国通信事业的'现代化开拓了极为广阔的前景。1986年10月我国开始利用通信卫星进行电视教育广播。 下面就请同学们利用网络资源，上网查找有关人造卫星和航天方面的资料，增加对这方面知识的了解。并围绕以下问题进行信息检索： 1. 能否发射一颗相对静止在北京上空的通信卫星？ 2. 了解我国人造地球卫星的发展状况。 3. 了解人造卫星的种类。 （学生上网）● 巩固练习 1. 一颗在圆形轨道上运行的人造地球卫星，轨道半径为r，它的线速度大小为v，问:当卫星的轨道半径增大到2r 时，它的线速度是多大？重力变为原来的多少倍？ 2. 天文台测得一颗卫星沿半径为R的圆形轨道绕某行星转动，周期为T，求卫星的向心加速度和行星的质量。● 在线测试 做网页上的试题，并可现场给出分数。● 作业 1. 复习本节课文及阅读有关黑洞的知识。 2. 思考课本练习二第（4）、（5）、（6）题。 3. 练习二第（1）、（2）、（7）题做在练习本上。
说 明：1. 本节教材从万有引力提供向心力为出发点，讲述了人造卫星的运行原理，推导了第一宇宙速度，了解了三个宇宙速度的含义。2. 注意引导学生如何上网查资料，使学生在掌握本节内容的同时，学会正确利用网络资源辅助自己的学习，优化了教学过程。
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