人造卫星与宇宙航行复习学案及作业

高三二部物理复习学案NO.29(第九周NO1)

人造卫星若干补充问题

设计人：贾丙光 审核人：周学猛

难点解析

一、认清卫星的分类：

1、区别赤道轨道卫星、极地轨道卫星与一般轨道卫星的不同

人造地球卫星从轨道取向上一般分为三类：赤道轨道、极地轨道和一般轨道。试分析三种类别卫星的相同与不同点并分别举例说明。

2、必须区别“赤道物体”与“同步卫星”以及“近地卫星”的运动规律不同

地球同步卫星运行在赤道上空的“天上”,与地球保持相对静止，总是位于赤道的正上空，其轨道叫地球静止轨道．通信卫星、广播卫星、气象卫星、预警卫星等采用这样的轨道极为有利，一颗静止卫星可以覆盖地球大约40％的面积，若在此轨道上均匀分布3颗卫星，即可实现全球通信或预警．此同步卫星与其内部的物体均处于完全失重状态。地球同步卫星具有以下特点：

轨道取向一定: 运行轨道平面与地球赤道平面共面. 方向一定: 运行方向一定与地球的自转方向相同 .运行周期一定: 与地球的自转周期相同,T=86400s ， 高度一定: 所在地球赤道正上方高h=36000km 处，

速率一定: v=3.1km/s,约为第一宇宙速度的0.39倍.

角速度一定: 与地球自转角速度相同，ω=7.3 ×10—

5rad/s 。 地球赤道上的物体,静止在地球赤道的”地上”与地球相对静止,随地球的自转绕地轴做匀速圆周运动.有2R

GMm -mg=m 物a (其中R 为地球半径)。 近地卫星的轨道高度、运行速度、角速度、周期等，均与同步卫星不同，更与“赤道上的物体”不可相提并论。

“赤道上的物体”与“地球同步卫星”的相同之处是：二者具有与地球自转相同的运转周期和运转角速度,始终与地球保持相对静止状态,共同绕地轴做匀速圆周运动；“近地卫星”与“地球同步卫星”的相同之处是：二者所需要量的向心力均是完全由地球的万有引力提供。

二、卫星的发射、运行、变轨

1、发射与运行中的超失重 卫星发射时在加速升高中，以及卫星再进入大气层向下降落的减速过程中，都有一个向上的加速度，这时就发生了超重现象。

人造卫星进入轨道后，向心加速度等于卫星高度处的重力加速度，所以人造卫星以及其中的人和物体都处于完全失重状态，平常由重力产生的物理现象会消失。例如，在轨道运行的卫星里，连通器里同种液体的液面可以不相平；绳挂物体无拉力，桌面放物体无压力；杯子倾斜，杯子里的水不会倒出来；物体可静止于仓内的任何地方；液体、气体不能靠对流传热；铁块、木块均可悬浮等。

以下仪器在运转的卫星上将失去在地面上的作用：天平杆秤、钟(单)摆、水银气压计、液体密度计、气泡水平仪、虹吸管、重垂线和医院常用的输液装置等。弹簧秤可以在卫星上使用吗？

2、必须区别人造地球卫星的圆周轨道与椭圆轨道的运行规律的不同

要使人造地球卫星最终进入预定轨道而稳定运行，要经过火箭

推动加速——进入停泊轨道（圆周运动）——再次点火变轨——进入

转移轨道（椭圆轨道）——开启行星载动力——进入预定轨道(圆周

轨道)等过程。

卫星的预定运行轨道均是圆周轨道，卫星在此轨道上做匀速圆周

运动，万有引力完全提供向心力，卫星处于无动力稳定运行的状态。

当发射速度大于7。9km/s 而小于11。2km/s 时，卫星则做椭圆运动

逐渐远离地球，由于地球引力的作用，到达远地点P 后，又会沿椭圆

轨道面到近地点Q ，如图4-9所示。在椭圆轨道的某一位置上，卫星

所受地球的万有引力引F 可以分解为切向分力切F （产生卫星的切向加速度）和沿法线方向的分力即向心力向

F （产生卫图４－９

星的向心加速度）。卫星在由近地点Q 向远地点P 运动的过程中做加速度和线速度都逐渐减小的减速运动；而由远地点P 向近地点Q 运行的过程则是加速度和线速度逐渐增大的加速运动，椭圆轨道是将卫星发射到预定轨道之间的一个过渡轨道

3、卫星的两种变轨方式 在高中物理中，涉及到人造卫星的两种变轨问题。

（1）渐变：由于某个因素的影响使原来做匀速圆周运动的卫星的轨道半径发生缓慢的变化（逐渐增大或减小），由于半径变化缓慢，卫星每一周的运动仍可以看做是匀速圆周运动。

解决此类问题，首先要判断这种变轨是离心还是向心，即轨道半径r 是增大还是减小，然后再判断卫星的其他相关物理量如何变化。

如：人造卫星绕地球做匀速圆周运动，无论轨道多高，都会受到稀薄大气的阻力作用。如果不及时进行轨道维持（即通过启动星上小型发动机，将化学能转化为机械能，保持卫星应具有的状态），卫星就会自动变轨，偏离原来的圆周轨道，从而引起各个物理量的变化。

这种变轨的起因是阻力。阻力对卫星做负功，使卫星速度减小，卫星所需要的向心力r

m v 2

减小了，而万有引力2r GMm 的

大小没有变，因此卫星将做向心运动，即轨道半径r 将减小。 由基本原理中的结论可知：卫星线速度v 将增大，周期T 将减小，向心加速度a 将增大，动能E k 将增大，势能E p 将减小，有部分机械能转化为内能（摩擦生热），卫星机械能E 机将减小。

为什么卫星克服阻力做功，动能反而增加了呢？这是因为一旦轨道半径减小，在卫星克服阻力做功的同时，万有引力（即重力）将对卫星做正功。而且万有引力做的正功远大于克服空气阻力做的功，外力对卫星做的总功是正的，因此卫星动能增加。

根据E 机=E k +E p ，该过程重力势能的减少总是大于动能的增加。

又如：有一种宇宙学的理论认为在漫长的宇宙演化过程中，引力常量G 是逐渐减小的。如果这个结论正确，那么环绕星球将发生离心现象，即环绕星球到中心星球间的距离r 将逐渐增大，环绕星球的线速度v 将减小，周期T 将增大，向心加速度a 将减小，动能E k 将减小，势能E p 将增大。

（2）突变：由于技术上的需要，有时要在适当的位置短时间启动飞行器上的发动机，使飞行器轨道发生突变，使其进入预定的轨道。

如：发射同步卫星时，可以先将卫星发送到近地轨道Ⅰ，使其绕地球做匀速圆周运动，速率为

v 1；变轨时在P 点点火加速，短时间内将速率由v 1增加到v 2，使卫星进入椭圆形的转移轨道Ⅱ；卫

星运行到远地点Q 时的速率为v 3；此时进行第二次点火加速，在短时间内将速率由v 3增加到v 4，使

卫星进入同步轨道Ⅲ，绕地球做匀速圆周运动。 第一次加速：卫星需要的向心力r m v 2增大了，但万有引力2r GMm 没变，因此卫星开始做离心

运动，进入椭圆形的转移轨道Ⅱ。点火过程有化学能转化为机械能，卫星的机械能增大。

在转移轨道上，卫星从近地点P 向远地点Q 运动过程只受重力作用，机械能守恒。重力做负功，重力势能增加，动能减小。在远地点Q 处，如果不进行再次点火加速，卫星将继续沿椭圆形轨道运行，从远地点Q 回到近地点P ，不会自动进入同步轨道。这种情况下卫星在Q 点受到的万有引力大于以速率v 3沿同步轨道运动所需要的向心力，因此卫星做向心运动。

为使卫星进入同步轨道，在卫星运动到Q 点时必须再次启动卫星上的小火箭，短时间内使卫星的速率由v 3增加到v 4，使它所需要的向心力r m v 24增大到和该位置的万有引力大小恰好相等，这样才能使卫星进入同步轨道Ⅲ做匀速圆周运动。

该过程再次启动火箭加速，又有化学能转化为机械能，卫星的机械能再次增大。

结论是：要使卫星由较低的圆轨道进入较高的圆轨道，即增大轨道半径（增大轨道高度h ），一定要给卫星增加能量。与在低轨道Ⅰ时比较（不考虑卫星质量的改变），卫星在同步轨道Ⅲ上的动能E k 减小了，势能E p 增大了，机械能E 机也增大了。增加的机械能由化学能转化而来。

4、卫星的“追及”与飞船的对接

对地面的直线运动而言,当两个运动物体发生追赶运动时,只要“追赶物体”的速度大于“被追物体”的速度时即可追赶成功.且追赶成功时必有“追赶物体”与“被追物体”相对于同一起点的位移相同。这是“追及问题”的必备条件。 v 2 v 3 v 4 v 1 Q P Ⅰ

Ⅲ Ⅱ

（1）卫星的“追及”----同一轨道的卫星在稳定情况下相对位置关系不会变化；不同轨道的卫星会出现周期性间距最近和最远。

（2）对于航天飞机与宇宙空间站的“对接”其实际上就是两个做匀速圆周运动的物体追赶问题，本质仍然是人造天体的变轨运行的变轨运行问题。

要使航天飞机与宇宙空间站成功“对接”，必须让航天飞机在较低轨道上加速，通过速度v 的增大——所需向心力向F 增大——离心运动——轨道半径r 增大——升高轨道的系列变速、变轨过程而完成航天飞机与宇宙空间站的成功对接。 典例探究

例1某一赤道卫星发射中心的火箭发射架上，有一待发射的卫星，它随地球自转的线速度为v1、加速度为a1；发射升空后在近地轨道上做匀速圆周运动，线速度为v2、加速度为a2；实施变轨后，使其在同步卫星轨道上做匀速圆周运动，运动的线速度为v3、加速度为a3。则v1、v2、v3的大小关系和a1、a2、a3的大小关系是（ ）

A ．v2>v3>v1；a2

B ．v2>v3a3>a1

C ．v2>v3>v1；a2>a3>a1

D ．v3>v2>v1；a2>a3>a1

例2．俄罗斯“和平号”轨道空间站因超期服役和缺乏维持继续在轨道运行的资金，俄政府于2000年底作出了将其坠毁的决定，坠毁过程分两个阶段，首先使空间站进人无动力自由运动状态，因受高空稀薄空气阻力的影响，空间站在绕地球运动的同时缓慢向地球靠近，2001年3月，当空间站下降到距地球320km 高度时，再由俄地面控制中心控制其坠毁。“和平号”空间站已于2001年3月23日顺利坠入南太平洋预定海域。在空间站自由运动的过程中

①角速度逐渐减小 ②线速度逐渐减小 ③加速度逐渐增大 ④周期逐渐减小 ⑤机械能逐渐增大以上叙述正确的是

A 、①③④

B 、②③④

C 、③④⑤

D 、③④

例3．发射地球同步卫星时，先将卫星发射到近地圆轨道1，然后点火，使其沿

椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送人同步圆轨道3。轨道1、2相切于Q

点，轨道2、3相切于P 点，如图所示，，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运

行时，下列说法中正确的是

A ．卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率

B ．卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度

C ．卫星在轨道1上经过Q 点时的加速度大于它在轨道2上经过Q 点时的加速度

D ．卫星在轨道2上经过P 点时的加速度等于它在轨道3上经过P 点时的加速度

例4．某人造卫星运动的轨道可近似看作是以地心为中心的圆．由于阻力作用，人造卫星到地心的距离从r 1慢慢变到r 2，用E Kl ．E K2分别表示卫星在这两个轨道上的动能，则

(A)r 1r 2，E K1E K2 (D)r 1>r 2，E K1>E K2

例5：如右图所示，有A 、B 两个行星绕同一恒星O 做圆周运动，旋转方向相同，A 行星的周期为T 1，B 行星的周期为T 2，在某一时刻两行星第一次相遇（即两行星距离最近），则（ ）。

A ．经过时间t =T 2+T 1，两行星将第二次相遇

B ．经过时间1221T T T T t -=

，两行星将第二次相遇 Ｃ．经过时间122121T T T T t -?=

，两行星第一次相距最远 D ．经过时间22

1T T t +=,两行星第一次相距最远

例6：宇宙飞船和轨道空间站在同一轨道上运动，若飞船想与前面的空间站对接，飞船为了追上轨道空间站，比较可行方法是 ( )

A ．飞船加速直到追上

B ．飞船从原轨道减速至一个较低轨道，再加速追上空间站，完成对接

C ．飞船加速至一个较高轨道再减速追上空间站，完成对接

D ．无论飞船采取何种措施，均不能与空间站对接

课堂检测

1、宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的航天飞机中,会处于完全失重的状态,下列关于宇航员的受力说法正确的是( )

A. 仍受重力作用

B. 受力平衡

C.重力正好为向心力

D. 不受任何力的作用

2、航天飞机在完成对哈勃太间望远镜的维修任务后，在A 点短时间开动小型发动机进行变轨，从圆形轨道Ⅰ进入椭圆道Ⅱ，B 为轨道Ⅱ上的一点，如图所示。下列说法中正确的有

A ．在轨道Ⅱ上经过A 的机械能大于经过

B 的机械能

B ．在A 点短时间开动发动机后航天飞机的动能增大了

C ．在轨道Ⅱ上运动的周期小于在轨道Ⅰ上运动的周期

D ．在轨道Ⅱ上经过A 的加速度小于在轨道Ⅰ上经过A 的加速度

3、为了迎接太空时代的到来，美国国会通过一项计划：在2050年前建造成太空升降机，就是把长绳的一端搁

置在地球的卫星上，另一端系住长降机。放开绳，升降机能到达地球上；人坐在升降机里，在卫星上通过电动

机把升降机拉到卫星上。已知地球表面的重力加速，地球半径为。求： （

1）某人在地球表面用体重计称得重

，站在升降机中，当升降机以加速度

（为地球表面处的重力加速度）竖直上升时，

在某处此人再一次用同一体重计称得视重为

，忽略地球自转的影响，求升降机此时距地面的高度；

（

2）如果把绳的一端搁置在同步卫星上，地球自转的周期为，求绳的长度至少为多长。

A B 轨道Ⅰ 轨道Ⅱ

参考答案（NO29）

例1 C

例2 解析 本题实质考查对卫星等天体变轨运动的动态分析能力。整体上看,卫星的轨道高度和运行速度发生连续的变化,但微观上,在任一瞬间,卫星还是可以近似看作在圆形轨道上运动,由

2224T mr r Mm G F π==知r 减小时T 亦减小;由221mv E k =,及

r v m r Mm G 2

2=知卫星在轨运行的动能r Mm

G E k 2=，有2K E >1K E ，但在降低轨道高度时,重力做正功,阻力做负功,故总机械能应是不断减少的。 空间站由远地轨道向近地轨道移动时，受地球引力变大，故加速度增大；由GM R T R

GM R GM v 3

32,,πω===知v 变大，T 变小而ω变大。答案 C

例3解析：对卫星来说，万有引力提供向心力，ma mr r m r GMm ===222ωυ，得r GM =υ，

3r GM =ω，2r GM a =，而13r r >，即13υυ<，13ωω<，A 不对B 对。1轨道的Q 点与2轨道的Q 点为同一位置，加速度a 相同。同理2轨道的P 点与3轨道的P 点a 也相同，C 不对D 对。答案BD

例4误区警示 本题中由于阻力作用会误因为

2v ＜1v ，错选D 。深刻理解速度是由高度决定的，加深

“越高越慢”的印象，才能走出误区。 解析 由于阻力使卫星高度降低，故r 1>r 2，由r GM =

υ知变轨后卫星速度变大，动能变大E K1

例5 BD 例6 B

课堂检测1、AC 2、

c 3．（1）；（2）。

高三二部物理复习作业（第九周第一个）

1、同步卫星是与地球自转同步的卫星，它的周期T=24 h.关于同步卫星的下列说法正确的是

A.同步卫星离地面的高度和运行速度是一定的

B.同步卫星离地面的高度越高，其运行速度就越大；高度越低，速度越小

C.同步卫星只能定点在赤道上空，相对地面静止不动

D.同步卫星的向心加速度与赤道上物体随地球自转的加速度大小相等

2、2004年10月19日，中国第一颗业务型同步气象卫星——“风云二号C”发射升空，并进入预定轨道.下列关于这颗卫星在轨道上运行的描述，正确的是（）

A.速度介于7.9 km/s与11.2 km/s之间

B.周期小于地球自转周期

C.加速度小于地面重力加速度

D.处于平衡状态

3、同步卫星与地心的距离为r，运行速率为v1，向心加速度为a1；地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a2，第一宇宙速度为v2，地球半径为R，则下列比值正确的是()．

①a1

a2＝

r

R②

a1

a2＝?

?

?

?R

r

2③

v1

v2＝

r

R④

v1

v2＝

R

r

A．①②B．③④C．①④D．②③

4、同步卫星在赤道上空同步轨道上定位以后，由于受到太阳、月球及其他天体

的引力作用影响，会产生漂移运动而偏离原来的位置，若偏离达到一定程度，就要发动卫星上的小发动机进行修正。如图7一5—3所示中A为离地面36000km的同步轨道，B和C为两个已经偏离轨道但仍在赤道平面内运行的同步卫星，要使它们回到同步轨道上，应( )

A．开动B的小发动机向前喷气，使B适当减速B．开动B的小发动机向后喷气，使B适当加速

C．开动C的小发动机向前喷气，使C适当减速D．开动C的小发动机向后喷气，使C适当加速

5、关于人造地球卫星及其中物体的超重、失重问题，下列说法中正确的是( )

A.在发射过程中向上加速时产生超重现象

B.在降落过程中向下减速时产生超重现象

C.进入轨道时做匀速圆周运动，产生失重现象

D.失重是由于地球对卫星内物体的作用力减小而引起的

6、同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星，则下面说法中正确的是( )

A.它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同的数值

B.它可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是一定的

C.它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同的数值

D.它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的

7、关于我国发射的“亚洲一号”地球同步通迅卫星的说法，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

8、.2001年3月23日“和平”号空间站完成了它的历史使命，坠落在浩瀚的南太平洋。“和平”号空间站是20世纪质量最大，寿命最长，载人最多，技术最先进的航天器，它在空间运行长达15年，下面有关“和平”号空间站坠落过程的说明正确的是( )

A.“和平”号空间站进入较稠密大气层时，将与空气摩擦，空气阻力大大增加

B.“和平”号空间站在整个坠落过程中的运动轨迹是直线

C.“和平”号空间站在整个坠落过程中的运动轨迹是曲线

D.“和平”号空间站在进入大气层前，高度降低，速度变大

9、1989年10月18日，人类发射的“伽利略”号木星探测器进入太空，行程37亿千米．于1995年12月7日到达木星附近，然后绕木星运转并不断发回拍摄到的照片，最后耗尽所有备用燃料坠入木星大气层而销毁．(1)人类在地面上发射该探测器的速度应为（）

A.等于7.9 km/s

B.大于7.9 km/s而小于11.2km/s

C.大于11.2 km/s而小于16.7km/s

D.大于16.7 km/s

(2)该探测器从1995年至2002年6年内绕木星运行了33圈，若引力常量已知，则( )

A.可计算出太阳的质量

B.可计算出木星的质量

C.可计算出探测器的质量

D.以上三个质量均无法计算出来

10. 1987年，美国摩托罗拉公司的专家率先提出了一个方案：在距地球表面780km 的太空轨道上建立一个由77颗小卫星组成的星座，每条轨道上分布有11颗卫星，这种卫星系统称为铱卫星系统．目前，有66颗铱卫星均匀分布在距离地面784km 的，6条不同轨道上，假设这些卫星绕地球做匀速圆周运动，则它们在运动中具有相同的( )

A.圆心

B.速率

C.周期

D.加速度大小

11.一颗人造地球卫星以速度v 发射后，可绕地球做匀速圆周运动，若使发射速度变为2v ，则该卫星可能

( )

①绕地球做匀速圆周运动，周期变大 ②绕地球运动，轨道变为椭圆 ③不绕地球运动，成为绕太阳运动的人造卫星 ④挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙

A ．①②

B ．②③

C ．③④

D ．①②③

12.星球上的物体脱离星球引力所需要的最小速度称为第二宇宙速度．星球的第二宇宙速度错误！未找到引用源。与第一宇宙速度错误！未找到引用源。的关系是错误！未找到引用源。＝错误！未找到引用源。．已知某星球的半径为r ，它表面的重力加速度为地球表面重力加速度g 的1/6，不计其他星球的影响.则该星球的第二宇宙速度为 ( )

A.错误！未找到引用源。

B.错误！未找到引用源。

C.错误！未找到引用源。 C.错误！未找到引用源。

13、发射人造卫星是将卫星以一定的速度送入预定轨道。发射场一般选择在尽可能靠近赤道的地方。如图2，这样选址的优点是，在赤道附近

A ．地球的引力较大

B ．地球自转线速度较大

C ．重力加速度较大

D ．地球自转角速度较大

14、某行星和地球绕太阳公转的轨道均可视为圆。每过N 年，该行星会运行到日地连线的延长线上，如

题21图所示。该行星与地球的公转半径比为（ ）

A ．231()N N +

B ．23()1N N -

C ．321()N N +

D ．3

2()1

N N - 15、为了探测X 星球，载着登陆舱的探测飞船在该星球中心为圆心，半径为r 1的圆轨

道上运动，周期为T 1，总质量为m 1。随后登陆舱脱离飞船，变轨到离星球更近的半径

为r 2 的圆轨道上运动，此时登陆舱的质量为m 2则

A. X 星球的质量为211

24GT r M π= B. X 星球表面的重力加速度为21124T r g X π=

C. 登陆舱在1r 与2r 轨道上运动是的速度大小之比为1

22121r m r m v v = D. 登陆舱在半径为2r 轨道上做圆周运动的周期为3132

12r r T T =

五人造卫星宇宙速度

人造卫星宇宙速度 一、素质教育目标 （一）知识教学点 1．了解人造卫星的有关发射、运行的知识 2．知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度 （二）能力训练点 培养学生对知识的转化能力 （三）德育渗透点 通过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． （四）美育渗透点 通过对天体运动轨迹的描绘展示了物理图像的形式美． 二、学法引导 通过教师的讲解和分析，使学生了解人造卫星的运转原理及规律． 三、重点·难点·疑点及解决办法 1．重点 卫星运行的速度、周期、加速度 2．难点 卫星运动的速度和卫星发射速度的区别 3．疑点 同步通讯卫星为什么要定点在赤道正上方的确定轨道上？如何发射同步卫星？ 4．解决办法 理解万有引力是人造卫星做圆周运行的向心力，从而求得卫星的运动速度，周期，加速度就是由它离地心距离r惟一因素决定的． 四、课时安排 1课时 五、教具学具准备 自制同步卫星模型 六、师生互动活动设计 1．教师通过讲解、分析、介绍人造卫星的运动规律及相关的航天知识．

2．学生通过讨论，阅读相关的材料扩大知识面，通过例题的分析巩固知识． 七、教学步骤 （一）明确目标 （略） （二）重点、难点的学习与目标的完成过程 1．卫星运动的速度，周期，加速度． 卫星脱离助推火箭后，获得了一定的速度v ，设卫星绕地球做圆周运动，其运行半径为r ，根据万有引力等于向心力可得： G r v m r Mm 2 2= 等式两边都有m ，可以约去，说明卫星的速度与其质量无关，我们得到： r GM v = （1） 由22 )2(T m r Mm G π=·r 得： T ＝GM r 3 24π （2） 由G 2 r Mm ＝ma 得： a ＝G 2r M （3） 从公式（1）、（2）、（3）式中可以看出，地球卫星的运动情况（速度、周期、加速度）是由r 惟一决定的．轨道半径越大，卫星运行速度越小，周期越大，加速度越小；轨道半径越小，运行速度越大，周期越小，加速度越大．当卫星运动的半径等于地球半径为R 时，卫星运动速度，周期和速度的大小分别为：v ＝×310m ／s ，T ＝5100s ，a ＝／2 s ． 所以所有的人造地球卫星的运行速度v ＜×310m ／s ，运行周期T ＞5100s ，运行的加速度a ＜／2s ． 2．同步通讯卫星 同步通讯卫星从地面上看，它总是某地的正上方，因而它的运动周期和地球自转周期相同；且它的轨道必然要和赤道平面处在同一个平面内（让学生讨论同步卫星为什么要满足这

高中物理_宇宙航行教学设计学情分析教材分析课后反思

6.5 《宇宙航行》教学设计 --------- 【设计思想】 宇宙航行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。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天体物理问题的理论基础。另外，学生通过对人造卫星、宇宙速度的了解，也将潜移默化地产生对航天科学的热爱，增强民族自信心和自豪感。 学生已学过平抛运动、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。 本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。 本节课的难点在于对人造卫星原理的理解，因此教学设计上采用理论探究法，在设计中突出发挥学生的主体作用，课堂中通过设疑→思考→启发→引导这样一条主线，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。 【学情分析】 万有引力定律、圆周运动、天体运动都已经讲过，从知识上讲学生运用牛顿第二定律直接推导出卫星的速度并不是一件困难的事情．或许学生对天体运动的知识储备不足，猜想可能缺乏科学性，语言表达也许欠妥，但只要学习始终参与到学习情境中，激活思维，大胆猜想，敢于表达，学生就能得到发展和提高． 【教学目标】 （一）知识与技能 1.了解牛顿关于人造地球卫星的最初构想。 2.会解决涉及人造地球卫星运动的较简单的问题 3.知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一宇宙速度。 4.通过实例，了解人类对太空的探索历程，感受人类对客观世界不断探究的精神和情感。 （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与轨道半径的关系的讨论，通过对第一宇宙速度的计算和理解，培养学生探究问题的能力，应用所学物理知识解决问题的能力，归纳结论的能力。 （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，激发起学生对科学探究的兴趣，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。 3．感知人类探索宇宙的梦想，促使学生树立献身科学的人生观和价值观。

六年级科学下册 人造卫星与飞船第二

人造卫星与飞船第二课时 1．导入。 （1）提问：上节课，我们召开了科学讨论会，学习了书上的资料，谁能说一说人造卫星分哪几种？各有什么用途？ （2）谈话：今天我们将继续和大家共同研究这方面的知识。 2．继续研究人造卫星的相关知识。 （1）谈话：上次要求大家回家继续搜集人造卫星的资料，下面老师来了解一下大家搜集的情况。 （2）提问：你们又搜集了哪些资料？ （3）先来看看邮票中有关卫星的资料，谁来说一说你搜集了哪些有关卫星的邮票？邮票上面讲的是什么内容？ （4）将邮票展示给大家观察。 （5）小结。 （6）提问：同学们搜集了哪些卫星的图片？ （7）谈话：观察xx的图片。 （8）提问：图中是什么卫星，它有什么特点？ （9）小结：有关卫星的图片很多，图片可以告诉我们很多信息。书上的两幅图片分别是中国气象卫星——“风云”二号和世界上第一颗人造卫星——“斯普特尼克”一号。 3．了解不同的xx的不同用途。 （1）谈话：同学们看教材上的四幅图片，说出图中告诉了我们什么。 （2）教师提问：同是卫星传输的信息图片，我们看到的图片为什么完全不同？

（3）学生猜测，形成假设 可能是卫星的种类不同，或者是卫星的功能不同等等。 （4）教师出示相关资料，供学生学习。 （5）学生汇报学习结果。 （6）教师小结 不同的卫星有不同的用途，书中的几幅图分别是气象卫星和通讯卫星所拍摄的照片。 4．总结我们知道的人造卫星和用途。 （1）提问：我们学习了这么多，知道了哪些人造卫星？它们各有什么用途？ 1（2）谈话：请大家将自己所知道的填写在课本的54页。每总结出一条，就给自己评一个“优”。 看谁得的优多。 （3）学生活动，教师观察、巡视。 （4）学生汇报 （5）小结：通过研究同学们知道了人造卫星的种类很多，不同种类的卫星有不同的用途。 5．了解载人宇宙飞船的情况。 （1）提出问题：谁来说一说什么是宇宙飞船？ （2）小组讨论： （3）汇报讨论结果。 （4）谈话：说说你所知道的载人宇宙飞船的情况。

高中物理 第三章 万有引力定律 第4节 人造卫星 宇宙速度教学案 教科版必修2

第4节 人造卫星__宇宙速度 1．第一宇宙速度为7.9 km/s ，其意义为最小发 射速度或最大环绕速度。 2．第二宇宙速度为11.2 km/s ，其意义表示物 体脱离地球的束缚所需要的最小发射速度。 3．第三宇宙速度为16.7 km/s ，其意义为物体 脱离太阳引力的束缚所需的最小发射速度。 4．同步卫星的线速度、角速度、周期、轨道、向 心加速度均是一定的。 一、人造卫星 1．卫星：一些自然的或人工的在太空绕行星运动的物体。 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 M E m r 2＝m v 2 r ，则卫星在轨道上运行的线速度v ＝ GM E r 。 二、宇宙速度 1．第一宇宙速度 使卫星能环绕地球运行所需的最小发射速度，其大小为v 1＝7.9_km/s ，又称环绕速度。 2．第二宇宙速度 使人造卫星脱离地球的引力束缚，不再绕地球运行，从地球表面发射所需的最小速度，其大小为v 2＝11.2_km/s ，又称脱离速度。 3．第三宇宙速度 使物体脱离太阳的束缚而飞离太阳系，从地球表面发射所需的最小速度，其大小为v 3 ＝16.7_km/s ，也叫逃逸速度。 1．自主思考——判一判 (1)在地面上发射人造卫星的最小速度是7.9 km/s 。(√) (2)绕地球做匀速圆周运动的人造卫星的速度可以是10 km/s 。(×) (3)无论从哪个星球上发射卫星，发射速度都要大于7.9 km/s 。(×) (4)当发射速度v >7.9 km/s 时，卫星将脱离地球的吸引，不再绕地球运动。(×)

(5)如果在地面发射卫星的速度大于11.2 km/s，卫星会永远离开地球。(√) (6)要发射一颗人造月球卫星，在地面的发射速度应大于16.7 km/s。(×) 2．合作探究——议一议 (1)人造卫星能够绕地球转动而不落回地面，是否是由于卫星不再受到地球引力的作用？ 图3-4-1 提示：不是，卫星仍然受到地球引力的作用，但地球引力全部用来提供向心力。 (2)通常情况下，人造卫星总是向东发射的，为什么？ 提示：由于地球的自转由西向东，如果我们顺着地球自转的方向，即向东发射卫星，就可以充分利用地球自转的惯性，节省发射所需要的能量。 (3)“天宫一号”目标飞行器在距地面355 km的轨道上做圆周运动，它的线速度比7.9 km/s大还是小？ 提示：第一宇宙速度7.9 km/s是卫星(包括飞船)在地面上空做圆周运动飞行时的最大速度，是卫星紧贴地球表面飞行时的速度。“天宫一号”飞行器距离地面355 km，轨道半径大于地球半径，运行速度小于7.9 km/s。 人造卫星的运动规律 1．人造卫星的轨道：卫星绕地球做匀速圆周运动时，由地球对它的万有引力充当向心力。因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合，而这样的轨道有多种，其中比较特殊的有与赤道共面的赤道轨道和通过两极点上空的极地轨道。当然也存在着与赤道平面呈某一角度的圆轨道。如图3-4-2所示。 图3-4-2 2．人造卫星的运行规律：人造卫星的运行规律类似行星运行规律。

人造卫星和卫星中的追击问题

1．宇宙中两个星球可以组成双星，它们只在相互间的万有引力作用下，绕球心连线的某点做周期相同的匀速圆周运动．根据宇宙大爆炸理论，双星间的距离在不断缓慢增加，设双星仍做匀速圆周运动，则下列说法正确的是 A．双星相互间的万有引力增大B．双星做圆周运动的角速度不变 C．双星做圆周运动的周期增大D．双星做圆周运动的速度增大 2．两个靠近的天体称为双星，它们以两者连线上某点O为圆心做匀速圆周运动，其质量分别为m1、m2，如图所示，以下说法正确的是（） A.它们的角速度相同． B.线速度与质量成反比． C.向心力与质量的乘积成正比． D.轨道半径与质量成反比． 3 两个靠得很近的恒星称为双星，这两颗星必定以一定角速度绕二者连线上的某一点转动才不至于由于万有引力的作用而吸引在一起，已知两颗星的质量分别为M、m，相距为L，试求：（1）两颗星转动中心的位置；（2）这两颗星转动的周期。 4．两颗靠得很近的天体成为双星，它们都绕着两者连线上某点做匀速圆周运动，因而不至于由于万有引力而吸引在一起，以下说法正确的是（） A．它们做圆周运动的角速度之比与其质量成反比 B．它们做圆周运动的线速度之比与其半径成反比 C．它们做圆周运动的半径与其质量成正比 D．它们做圆周运动的半径与其质量成反比 5.宇宙飞船和空间站在同一轨道上运动，若飞船想与前面的空间站对接，飞船为了追上轨道空间站，可采取的方法是 A.飞船加速直到追上空间站，完成对接 B.飞船从原轨道减速至一个较低轨道，再加速追上空间站完成对接 C.飞船加速至一个较高轨道再减速追上空间站完成对接 D.无论飞船采取何种措施，均不能与空间站对接 6发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道上，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火，将卫星送入同步轨道3。轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P 点（如图所示），则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运动时，下列说法正确的是 A.卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率 B.卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度 C.卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度

2019-2020学年高中物理《人造卫星宇宙速度》教案(2)教科版必修2.doc

2019-2020学年高中物理《人造卫星宇宙速度》教案（2）教科版必 修2 设计思想： 本节内容是万有引力定律应用的重点内容，是匀速圆周运动和万有引力定律的结合。通过本节的学习，树立万有引力定律在天体运动中应用的基本思想，理清各物理量之间的关系，把握求解天体运动问题的基本思路和方法。在设计思想上力求起点低，更直观，体现新课标的理念。让学生充分参与课堂教学，真正成为课堂的主体。教学方法：讲授、讨论并辅以多媒体演示以及网络环境下的自学等多种形式的教学方法，体现STS教育和综合化思路，有效地利用各种教学手段，丰富学生的学习方法，优化教学过程。本节课的难点是第一宇宙速度的推导，先给学生一个物理情境，去推导一个运行速度，然后在辅以第一宇宙速度的概念，再去讨论第一宇宙速度的意义，这样学生更容易掌握，理解，更容易突破难点。 一、教学目标 （一）知识与技能 1了解人造卫星的发射与运行原理,知道三个宇宙速度的含义,会推导第一宇宙速度 2通过了解人造卫星的运行原理,认识万有引力定律对科学发展所起的作用,培养学生科学服务于人类的意识. （二）过程与方法i 1体验概念的形成过程 2培养学生自学和应用网络资源的能力。 3通过万有引力推导第一宇宙速度，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力 （三）情感、态度与价值观： 1通过介绍我国在卫星方面的知识，激发学生的爱国情怀 2感知人类探索宇宙的梦想，促使学生形成为献身科学的人生价值观。 3理解科学技术与社会的互动关系，同时培养学生科学的民主意识。 二、教学重点与难点 教学重点：人造卫星的发射和运行原理 教学难点：第一宇宙速度的推导 三教学内容的变化 1教学要求的区别 旧教材：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？ 新教材：通过短片，图片，影象资料引入，更容易激发学生对本节内容的兴趣。 3旧教材中只有两副图，显得呆板，而新教材中有五副图且画面色彩丰富，更容易激发学生的兴趣并引起学生的注意。

《宇宙航行》导学案(带答案)

§5．宇宙航行 §6．经典力学的局限性——问题导读 （命制教师：张宇强） §5．宇宙航行 §6．经典力学的局限性——问题导读 使用时间： 月 日—— 月 日 姓名 班级 【学习目标】 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。 【问题导读】认真阅读《课本》P44—P51内容，并完成以下导读问题： 一、人造地球卫星 如图所示，当物体的 足够大 时，它将会围绕 旋转 而不再落回地面，成为一颗绕地球转动的 。一般情况下可认为 人造地球卫星绕地球做 运动，向心力由地球对它的 提供，即G Mm r 2 = ，则卫星在轨道上运行的线速度v = 二、三个宇宙速度的比较 三、经典力学的成就和局限性 1、经典力学的成就 牛顿运动定律和万有引力定律在宏观、低速、弱引力的广阔领域，包括天体力学的研究中，

§5．宇宙航行§6．经典力学的局限性——问题导读（命制教师：张宇强） 经受了实践的检验，取得了巨大的成就. 2、经典力学的局限性 （1）牛顿力学即经典力学，它只适用于、的物体，不适用于 和的物体。 （2）狭义相对论阐述了物体以接近光速运动时遵从的规律，得出了一些不同于经典力学的结论，如质量要随物体运动速度的增大而。 （3）20世纪20年代，建立了量子力学，它正确描述了粒子的运动规律，并在现代科学技术中发挥了重要作用. （4）爱因斯坦的广义相对论说明在的作用下，牛顿的引力理论将不再适用. 预习检测： 1．两颗卫星A、B的质量相等，距地面的高度分别为H A、H B，且H A

人造卫星与飞船 鄂教版 六年级科学

（鄂教版）六年级科学下册教案 第四单元 人造卫星与飞船 一、教学目标 1.知道人造地球卫星、宇宙飞船是重要的探测宇宙的工具。 2.通过搜集资料、学习资料，了解人造地球卫星和宇宙飞船的种类和用途 3.通过开科学讨论会，培养同学们敢于发表不同意见的习惯、兴趣和能力 4.意识到人类对太空的认识随技术的进步而深化和拓展。 5.关注我国空间技术的最新发展。 二、教学准备 教师、学生搜集人造卫星和飞船的资料、邮票和图片 三、教学过程 第一课时 1.了解学生搜集资料情况。 （1）谈话：上次课要求同学们在家里搜集有关人造卫星与飞船的资料，现在请每一小组的组长检查一下。 （2）各组组长检查，教师巡视。 （3）各组汇报检查情况。 （4）教师小结。 2.组织学生召开科学讨论会。

（1）教师谈话：同学们根据自己搜集的资料，说一说你知道的人造卫星有哪些？它们各有什么用途？先在小组内交流，再请代表在全班交流。 （2）小组交流，并且每组组长做好纪录，将本组搜集的资料可以贴在大纸上。 教师巡视。 （3）每一组派代表上讲台交流，将本组搜集的资料贴在黑板上，同组同学可以补充，其他同学可以提出不同看法，有不同的观点可以展开讨论。当一组发言，讨论完毕后，下一组再发言，再讨论。 （4）讨论会开始，由科代表主持，教师可作为一分子参与讨论，有时可以给他们帮助。 （5）提问：通过开科学讨论会，你有哪些收获？ （6）小结：刚才同学们召开了一次非常有意义的科学讨论会，在讨论会上，每一组同学根据自己搜集的资料，谈了人造卫星的种类及用途，大家展开了激烈的讨论，发表了各自不同的看法。虽然有的同学的看法不一致，但每位同学都有自己的理由。通过讨论同学们对人造卫星的种类和用途有了更加深刻的认识，为探索太空，探索宇宙打下了坚实的基础。 3.学习课本资料。 （1）谈话：刚才大家讨论了人造卫星的种类和用途，下面大家看书52页，请大家仔细阅读这段资料，看看与我们刚才的讨论是否一样。 （2）学生阅读资料，教师巡视。 （3）提问：这段资料告诉了我们什么？ （4）学生汇报，其他同学补充。 （5）提问：这段资料告诉我们的信息与刚才大家的讨论有哪些相同和不同？（6）小结。按照卫星的用途，可以将卫星分为三类：科学卫星、技术试验卫星和应用卫星。

人造卫星宇宙速度教案Word版

人造卫星宇宙速度 平谷区平谷中学分校李招娣 教学设计思路： 本节重点讲述了人造卫星的发射原理，推导了第一宇宙速度，介绍了三个宇宙速度的含义．本节内容是万有引力定律在天体运动中的具体运用，是航天科学技术的理论基础．引导学生运用科学的思维方法，探究人造卫星的发射原理，进行知识的正向迁移，顺利、流畅地推导第一宇宙速度，有助于培养学生的发散思维、逻辑思维，发展的分析推理的能力．另外，学生通过了解人造卫星、宇宙速度，也将产生对航天科学的热爱，增强民族自信心和自豪感． 学习任务分析： 通过对前几节知识的学习，学生对曲线运动的特点、万有引力定律已有一定的了解．在此基础上，教师通过设计问题情境，引导学生探究，获得新知识． 学习者分析： 尽管学生对天体运动的知识储备不足，猜想可能缺乏科学性，语言表达也许欠妥，但只要学习始终参与到学习情境中，激活思维，大胆猜想，敢于表达，学生就能得到发展和提高． 教学目标： 一、知识与技能 了解人造卫星的发射与运行原理，知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度．了解人造卫星的运行原理，认识万有引力定律对科学发展所起的作用，培养学生科学服务于人类的意识． 二、过程与方法 学习科学的思维方法，发展思维的独立性，提高发散思维能力、分析推理能力和语言表达能力． 三、情感态度与价值观 在主动学习、合作探究的过程中，体验和谐、民主、愉悦的学习氛围，在探究中不断获得美的感受不断进步． 学习科学，热爱科学，增强民族自信心和自豪感． 教学准备： 多媒体电脑及相关软件．

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． § 3.4 人造卫星宇宙速度 进行新 课 问：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 射出的速度增大，会发生什么情况呢？ 思考 演示牛 顿设想原理 图 一、人造地球卫星 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？ 观察、分析 引导学 生讨论 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，可解出 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： 将引力常量G＝6.67×10-11N·m2/kg2和地球质量M＝ 5.98× 1024kg 及地球半径 R＝ 6.37× 106m 代入上式，可求 得 讨论并推 导

宇宙航行(学案)

第五节：宇宙航行 要点知识回顾： 第一宇宙速度:在地面附近将物体以一定的水平速度发射出去，如果速度，物体不再在落回地球表面，而是刚好在地球表面附近围绕地球做运动，成为地球，物体在地面附近绕地球做的速度，叫做第一宇宙速度。第一宇宙速度是人造地球卫星的最发射速度，也是卫星在地球表面附近围绕地球做匀速圆周运动的运行速度，是人造地球卫星的最运行速度。 人造地球卫星的运行规律： 人造卫星绕地球做匀速圆周运动，则万有引力提供向心力. 公式为：___________=ma=_________=_____ __=____ ___; a=_____ __,可见随着轨道半径增大，卫星的向心加速度减小，向心力减小； v=_____ ___,随着轨道半径的增大，卫星线速度； w=___ _____,随着轨道半径的增大，卫星的角速度； T=______ ___,随着轨道半径的增大，卫星绕地球运行的周期，近地卫星的周期约为84.6min，其他卫星的周期都大于这个数值. 第二宇宙速度:在地面附近发射物体，当物体的速度等于或大于 km/s，它就会克服的引力，永远离开地球，成为太阳的人造行星，这时的发射速度就叫做第二宇宙速度。 第三宇宙速度: 在地面附近发射物体，当物体的速度等于或大于 km/s，它就会挣脱的束缚，飞到太阳系以外，成为人造小恒星，这时的发射速度就叫做第三宇宙速度。梦想成真： 1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星在发射成功，卫星质量83.6kg，卫星绕地球运行周期。 1962年4月12日，苏联人成为第一个乘载人飞船进入太空的人。1969年7 月20日，人类成功登上月球。 2003年10月15日，我国成功发射神航五号载人飞船，把中国第一位航天员 送入太空。 课堂典例： 例题1：海王星的质量约是地球的16倍，它的半径是地球的4倍，地球的第一宇宙速度 为8.0km/s，则海王星的第一宇宙速度为多大？ 例题2：两颗人造卫星A、B绕地球做圆周运动，周期之比为8:1 : B A T T，则轨道半径 之比和运动速率之比分别为多少？

高中物理第三章4人造卫星宇宙速度教案3教科版必修2

第4节人造卫星宇宙速度 教师活动教学内容学生活动 引入新课 § 3.4 人造卫星宇宙速度 进行新 课 问：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 射出的速度增大，会发生什么情况呢？ 思考 演示牛 顿设想原理 图 一、人造地球卫星 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？ 观察、分析 引导学 生讨论 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，可解出 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： 将引力常量 G＝6.67×10-11N·m2/kg2和地球质量 M＝5.98 × 1024kg 及地球半径 R＝6.37× 106m 代入上式，可求得 v1 讨论并推 导

展示课 件并讲解 ＝ 7.9km/s．这就是卫星绕地面附近做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 请学生根据所学知识，推导第一宇宙速度的另一种表达 式： 推导：地面附近重力提供向心力， 即所以 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． 观察、思考

宇宙航行学案

第六章第五节宇宙航行 一、学习目标 1、了解人造卫星的有关知识；了解人类对太空的探索历程； 2、知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。 二、学习重难点 会推导第一宇宙速度，了解第二、第三宇宙速度 三、学习方法建议 认真预习，把教材多看几遍，结合平抛运动、圆周运动知识点，能够理解其中蕴含的科学道理 四、学习问题设计 自学回答下列问题： (A)问1：抛出的石头会落地，为什么发射出的卫星没有落下来？ (B)问2：卫星没有落下来必须具备哪些条件？ (B)问3：什么是第一宇宙速度以及如何推导第一宇宙速度？ （A）问4：区别发射速度和环绕速度？ (A)问5：什么是第二宇宙速度及第三宇宙速度？ 五、问题解决情况检测 （A）1、在圆轨道上质量为m的人造地球卫星，它到地面的距离等于地球的半径R，地面

上的重力加速度为g ，则（ ） A 、卫星运行的速度是gR 2 B 、卫星运行的周期是g R 24 C 、卫星的加速度是g 21 D 、卫星的角速度是R g 241 （A ）2、关于第一宇宙速度，下列说法中正确的是（ ） A 、第一宇宙速度的数值是11.2km/s B 、第一宇宙速度又称为逃逸速度 C 、第一宇宙速度是卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度 D 、第一宇宙速度是卫星绕地球运行的最小环绕速度 （A ）3、同步卫星是与地球自转同步的卫星，它的周期T=24h ，关于同步卫星的下列说法正确的是（ ） A 、同步卫星离地面的高度和运行速度是一定的 B 、同步卫星离地面的高度越高，其运行速度就越大；高度越低，速度越小 C 、同步卫星只能定点在赤道上空，相对地面静止不动 D 、同步卫星的向心加速度与赤道上物体随地球自转的加速度大小相等 （A ）4、（05江苏）若人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ） A 、卫星的轨道半径越大，它的运行速度越大 B 、卫星的轨道半径越大，它的运行速度越小 C 、卫星的质量一定时，轨道半径越大，它需要的向心力越大 D 、卫星的质量一定时，轨道半径越大，它需要的向心力越小 （C ）5、设在地球上和在x 天体上以相同的初速度竖直上抛一物体的最大高度比为k （均不计阻力）。且已知地球和x 天体的半径比也为k ，则地球质量与此天体的质量比为（ ） 1.A k B . 2.k C k 1.D （A ）6、某星球质量是地球质量的1/8，半径是地球半径的1/2，地球的第一宇宙速度为v=7.9km/s ，则：（1）该星球的第一宇宙速度为多少？ （2）该星球表面的自由落体加速度是多大？

小学科学六年级下册《人造卫星与飞船》教案

小学科学六年级下册《人造卫星与飞船》教案教学目标 1.知道人造地球卫星、宇宙飞船是重要的探测宇宙的工具。 2.通过搜集资料、学习资料，了解人造地球卫星和宇宙飞船的种类和用途 3.通过开科学讨论会，培养同学们敢于发表不同意见的习惯、兴趣和能力 4.意识到人类对太空的认识随技术的进步而深化和拓展。 5.关注我国空间技术的最新发展。 教学准备 教师、学生搜集人造卫星和飞船的资料、邮票和图片 教学建议 第一课时 1.了解学生搜集资料情况。 （1）谈话：上次课要求同学们在家里搜集有关人造卫星与飞船的资料，现在请每一小组的组长检查一下。 （2）各组组长检查，教师巡视。 （3）各组汇报检查情况。 （4）教师小结。 2.组织学生召开科学讨论会。 （1）教师谈话：同学们根据自己搜集的资料，说一说你知道的人造卫星有哪些？它们各有什么用途？先在小组内交流，再请代表在

全班交流。 （2）小组交流，并且每组组长做好纪录，将本组搜集的资料可以贴在大纸上。教师巡视。 （3）每一组派代表上讲台交流，将本组搜集的资料贴在黑板上，同组同学可以补充，其他同学可以提出不同看法，有不同的观点可以展开讨论。当一组发言，讨论完毕后，下一组再发言，再讨论。 （4）讨论会开始，由科代表主持，教师可作为一分子参与讨论，有时可以给他们帮助。 （5）提问：通过开科学讨论会，你有哪些收获？ （6）小结：刚才同学们召开了一次非常有意义的科学讨论会，在讨论会上，每一组同学根据自己搜集的资料，谈了人造卫星的种类及用途，大家展开了激烈的讨论，发表了各自不同的看法。虽然有的同学的看法不一致，但每位同学都有自己的理由。通过讨论同学们对人造卫星的种类和用途有了更加深刻的认识，为探索太空，探索宇宙打下了坚实的基础。 3.学习课本资料。 （1）谈话：刚才大家讨论了人造卫星的种类和用途，下面大家看书52页，请大家仔细阅读这段资料，看看与我们刚才的讨论是否一样。 （2）学生阅读资料，教师巡视。 （3）提问：这段资料告诉了我们什么？ （4）学生汇报，其他同学补充。

【高中物理】人造卫星宇宙速度

人造卫星 宇宙速度 主讲人：市二中 周龙 教学目标： 认识目标：使学生了解人造卫星的有关知识,知道卫星的发射原理,知道三 个宇宙速度. 能力目标：会推导第一宇宙速度,理解v 、r 之间的关系,理解同步卫星必 须定点在赤道上方一定高度处. 情感目标：通过介绍我国航天事业的发展,加强学生的爱国主义教育. 教学过程：一、新课引入：课件展示：在地面上高度为h 的一点,以初速 度v 0向水平方向抛射的物体,将沿抛物线轨道落到地平面上. 二、授新课： （一）人造卫星的原理 课件展示：人造卫星的原理图 （二）宇宙速度： 设地球质量为m /,卫星质量为m,卫星到地面的距离为r,卫星的环绕速度为 v,则有： 对于靠近地面运行的人造卫星,可以认为轨道半径r 与地球的半径R 近似 R Gm v /= 将m /=5.89×1024kg,G=6.67×相等,则有： 10-11N.m 2/kg 2 R=6.37×106m 代入可将 或者：对于靠近地面运行的人造卫星,可以认为地球对卫星的引力差不多 等于卫星的重量mg,即：mg R m m G =21将 Gm /=gR 2将其代入R Gm v /= 将

gR v = 将g=9.8m/s 2 R=6.37×106m 代入得s km v /9.7= v=7.9km/s 第一宇宙速度绕地道行的最大环绕速度也是地球卫生的最小发射速度. V=11.2km/s 第二宇宙速度 卫星挣脱地球束缚的最小发射速度. V=16.7km/s 第三宇宙速度 卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度. 2、人造卫星的发射速度是决定其运行轨道的主要因素. 地球对人造卫星的万有引力为2/r m m G F = 人造卫星绕地球做圆周运动所需的向心力r v m F 2/ = ①当F=F /时,人造卫星轨道为圆形 ②当F F /时,人造卫星在朝低轨道做椭圆运动,否则坠落大气层 （三）同步卫星：必须定点在赤道上方一定高度 由32/2/w Gm r mw r m m G r 将= 同步卫星距地高度km R w Gm R r h 432/1059.3?=-=-=是一个定值. （四）问题探究 1、人造卫星中的超重、失重问题. 2、能否发射一颗周期为80分钟的人造卫星？ 3、至少几颗同步卫星才能覆盖整个赤道？ 4、如何发射人造卫星才最省力？ （五）STS 教育： 1、航天器中的动力问题：①火箭推进器②光帆推进器③离子推进器④弹弓效应⑤等离子与体帆推进器 2、黑洞 3、我国航天事业发展情况 三、总结新课

高中物理《人造卫星宇宙速度》教案教科版必修

人造卫星宇宙速度 教学目的: 1．了解人造卫星的有关知识 2．掌握第一宇宙速度的推导。了解第二、第三宇宙速度的意义。 教学重点：第一宇宙速度的推导 教学难点：发射速度与环绕速度的区别 教学方法:启发、讲授 教学过程： 一导入新课 1．问：在高山上用不同的水平初速度抛出一个物体，不计空气阻力，它们的落地点相同吗？ 学生：它们的落地点不同，速度越大，落地点离山脚越远.因为在同一座高山上抛出，它们在空中运动的时间相同，速度大的水平位移大，所以落地点也较远。 教师：假设被抛出物体的速度足够大，物体的运动情形又如何呢？ 学生进行猜想。 教师总结，并用多媒体模拟。 如果地面上空有一个相对于地面静止的物体，它只受重力的作用，那么它就做自由落体运动，如果物体在空中具有一定的初速度，且初速度的方向与重力的方向垂直，那么它将做平抛运动，牛顿曾设想过：从高山上用不同的水平速度抛出物体，速度一次比一次大，落地点也一次比一次离山脚远，如果没有空气阻力，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来，它将围绕地球旋转，成为一颗绕地球运动的人造地球卫星，简称人造卫星。 1970年4月24日,我国发射了第一颗人造地球卫星, 到现在我国已发射了多颗人造地球卫星。1975年,我国就掌握了使卫星返回地面的回收技术,成为世界上第三个掌握这种先进技术的国家。1984年4月8日, 我国发射了一颗试验通讯卫星, 把卫星准确地运送到指定位置的同步轨道上。这是一个难度非常大的多维控制问题.同步卫星的定点成功, 标志着我国在运载火箭和卫星技术方面已加入世界先进行列。近几年,我国一直利用火箭为其它国家发射卫星。这节课我们来学习人造地球卫星的基本知识。 2．人造卫星的分类

2021 宇宙航行—人教版 高中物理必修第二册学案

高一 必修二 物理导学案 宇宙航行 一、学习目标 1．了解人造地球卫星的初步构想。 2．会解决涉及人造地球卫星运动的较简单的问题。 3．知道三个宇宙速度的含义和数值、会推导第一宇宙速度。 二、自主阅读反馈 1、第一宇宙速度： (1)牛顿设想：如图所示，把物体从高山上水平抛出，如果抛出速度，物体就不再落回地面，成为。 (2)近地卫星的速度：由G mm 地r2＝m v2r ，得v ＝_______。用地球半径R 代替卫星到地心的距离r ，可求得v ＝ km/s 。 (3)宇宙速度及其意义

(逃逸速度) 2、人造地球卫星： (1)1957年10月4日，第一颗人造地球卫星发射成功。 (2)1970年4月24日，第一颗人造地球卫星“东方红1号”发射成功。 (3)地球同步卫星位于上方高度约 km处，与地面相对静止，角速度和周期与地球的。 (4)1961年4月12日，苏联航天员加加林进入东方一号载人飞船，完成人类首次进入太空的旅行。 (5)1969年7月，美国的阿波罗11号飞船登上月球。 (6)2003年10月15日，我国神舟五号宇宙飞船把中国第一位航天员送入太空。 (7)2013年6月，神舟十号分别完成与空间站的手动和自动交会对接。 (8)2016年10月19日，神舟十一号完成与空间站的自动交会对接。 (9)2017年4月20日，我国又发射了货运飞船， 入轨后与天宫二号空间站进行自动交会对接及多项 实验。 三、探究思考 情境1、如图,把物体水平抛出,如果速度足够大,物 体就不再落到地面,它将绕地球运动,成为地球的人造卫星,是什么力使物体绕地球运动?

情景2、在100～200 km高度飞行的地球卫星,能说在地面附近飞行吗?为什么? 情景3、人造地球卫星按怎样的轨道运行,谁提 供向心力? 四、知识精讲： 1、第一宇宙速度的定性分析 (1)第一宇宙速度：第一宇宙速度是人造卫星近地环绕地球做匀速圆周运动必须具备的速度，即近地卫星的环绕速度。 (2)决定因素：由第一宇宙速度的计算式v＝GM R 可以看出，第 一宇宙速度的值由中心天体决定，第一宇宙速度的大小取决于中心天体的质量M和半径R，与卫星无关。 (3)“最小发射速度”：如果发射速度低于第一宇宙速度，因为受到地球引力作用，发射出去的卫星就会再回到地球上，所以第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度。 (4)“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 Mm r2 ＝m v2 r 可得v＝ GM r ，轨道半径越 小，线速度越大，所以在这些卫星中，近地卫星的线速度即第一宇宙速度是最大环绕速度。

宇宙航行专题：人造卫星、变轨、对接问题

一、地球同步卫星 在地球的周围有许许多多的卫星，其中有一种很特别的卫星，它总是相对于地球的一个固定位置保持相对静止，这种卫星就是地球同步卫星。 1、简单介绍地球同步卫星 同步卫星环绕地球的周期与地球自转的周期相同；相对于地面静止，从地球上看它总在某地的正上方，因此叫做地球同步卫星。 2、同步卫星的周期和角速度 与地球具有相同的周期和角速度，地球同步卫星的周期T=24h 。 提出疑问：既然是相对于地球某地保持静止，那么在太原的上空有没有地球同步卫星与我们保持相对静止、守护着我们呢？ 3、地球同步卫星的轨道 若同步卫星始终在太原的正上方，则运行轨迹为一水平的圆圈，受力如B 所示。 在太原上方的同步卫星受到什么力的作用呢？万有引力。根据效果分解万有引力，得到两个分力21F F 和，分力1F 充当向心力，另一分力2F 没有力与其平衡，所以卫星将在分力2 F 的作用下向赤道运动，不能保持相对太原保持静止。这与同步卫星的定义不符，所以看来同步卫星不能存在于地球任意位置上空，那它应该在哪里呢？ 我们发现如果某一位置2F 不存在，即万有引力完全提供向心力1F 时，是不是这个卫星就可以与地面保持相对静止了？那你能在地球上找到这一位置吗？对了，就在：赤道平面距地一定高度的轨道上。 4、地球同步卫星的轨道高度 我们已经知道地球同步卫星的周期和实际的轨道，若地球质量为M ，地球半径为R ，周期为T ，能否利用这些条件计算出地球同步卫星距离地面的高度？ 解：忽略地球自转，万有引力完全充当向心力，则：

()h 4m )h (m 22 2 +=+R T R M G π R G M T -=32 2 4h π 其中G 、M 、T 、R 都是定值 那么可得出结论：同步卫星距地面的高度也是一定的。地球同步卫星的轨道高度大约是地球半径的六倍，约为36000km 。 5、地球同步卫星速率 由上面已经推出的地球同步卫星的轨道半径和周期，我们来推导地球同步卫星的速率。 速率T r v π2= ，对于地球同步卫星来说，轨道半径和周期一定，那么其速率为定值。即：所有地球同步卫星的速率相同： 3=v km/s 6、归纳地球同步卫星的轨道和运动的特点 （1）、定周期： T=24 h （2）、定轨道：地球同步卫星在通过赤道的平面上运行， （3）、定高度：离开地面的高度h 为定值，约为地球轨道半径的6倍。 h = 36000千米。 （4）、定速率：所有同步卫星环绕地球的速度都相同： V = 3千米/秒。 （5）、定点：每颗卫星都定在世界卫星组织规定的位置上。在同步卫星所在的轨道上，为了防止卫星间相互干扰，每3°才能放置一颗同步卫星。 7、知识扩展：地球同步卫星的原理和用途 在地球同步轨道上布设3颗通讯卫星，即可实现除两极外的全球通讯。（题目中见到通讯卫星大部分为同步卫星） 北斗卫星导航系统是中国自行研制开发的区域性有源三维卫星定位与通信系统（CNSS ）。

2020年人造卫星宇宙速度物理教案

人造卫星宇宙速度物理教案 1、通过对行星绕恒星的运动及卫星绕行星的运动的研究，使学生初步掌握研究此类问题的基本方法：万有引力作为圆周运动的向心力； 通过学习万有引力定律在天文学上的应用，使学生真切感受到用自己所学的物理知识能解决天体问题，能解决实际问题，增强学生学习物理的热情 本节的教学过程（）中在加强应用万有引力定律的同时，还应注重卫星的发射过程.请教师注意下列几个问题. 一、天体运动和人造卫星运动模型 二、地球同步卫星 三、卫星运行速度与轨道 卫星从发射升空到正常运行的连续过程，一般可分为几个阶段，每个阶段对应不同的轨道．例如发射轨道、转移轨道、运行轨道、同步轨道、返回轨道等．有些卫星的发射并不是直接到达运行轨道，而需要多次变轨．例如地球同步卫星就是先发射到近地的圆轨道上，再

变为椭圆形转移轨道，最后在椭圆形轨道的远地点变为同步轨道．因此发射过程需多级火箭推动． 教学方法：讨论法 教学用具：多媒体和计算机 问题： 1、地球绕太阳作什么运动？ 回答：近似看成匀速圆周运动． 2、谁提供了向心力？ 回答：地球与太阳间的万有引力． 3、人造卫星绕地球作什么运动？ 回答：近似看成匀速圆周运动． 4、谁提供了向心力？

回答：卫星与地球间的万有引力． 请学生思考讨论下列问题： 例题1、根据观测，在土星外围有一个模糊不清的光环，试用力学方法判定土星的光环究竟是与土星相连的连续物，还是绕土星运转的小卫星群？ 分别请学生提出自己的方案并加以解释： 1、如果是连续物则：这些物体作匀速圆周运动的线速度与半径成正比， 2、如果是卫星则：这些物体作匀速圆周运动的线速度与半径的平方根成反比，这个题可以让学生充分讨论． 问题：1、卫星是用什么发射升空的？ 回答：三级火箭 2、卫星是怎样用火箭发射升空的？

人造卫星和宇宙飞船的疾病阅读训练题及答案

人造卫星和宇宙飞船的疾病阅读训练题及答案 茫茫太空中，生活着很多人造卫星和宇宙飞船，它们身处广袤的太空，难免会染上一些“疾病”。 人造卫星和宇宙飞船的“疾病”有好多种。 一种是“不治之症”。一般来说，人造卫星的运行轨道越高，寿命越长。我国在1970年发射的第一颗卫星，轨道高，已经几十岁了，仍在太空运行。一些低轨道的人造卫星，寿命短，有的才运行几个月，甚至只有几天，就像醉汉一样摇摇晃晃，姿态失控，最终陨落。这种“重症”，是很难治好的。 另一种是“小毛病”。1966年，前苏联向月球发射了一颗卫星——“月亮10号”。这颗卫星绕月飞行不久，就报废了。因为这颗卫星上用的是化学电池，电力用光了，也就失效了。其实，当时卫星上的仪器都完好无损，倘能派出“太空医生”，换上新电池，就不会报废。 也有的是“急性病”。1970年美国发射了“阿波罗13号”，起飞后46小时，飞船里的一个燃油箱爆炸了，使飞船无法完成太空科研任务。三名宇航员历尽艰辛，才使生了“急性病”的飞船溅落在太平洋上。卫星或飞船生“急性病”，需要“太空医生”及时赶来抢救。 谁是最合适的“太空医生”呢?1981年，美国“哥伦比亚”号航天飞机飞上太空，成功地进行了人类历史上第一次航天飞行。从此，航天飞机成为“太空医生”极其合适的“候选人”。 为什么人们会看中航天飞机呢? 这是因为航天飞机可以来回于地球和太空之间，一般可以重复使用100多次，使花钱如流水的空间科学活动大大降低了费用。据美国科学家统计，“阿波罗”太阳观测卫星发射5次，耗资达200多亿美元，而航天飞机飞行一次，大约只花费1000万美元，这比重新发射一颗卫星要合算得多。随着航天飞机技术的改进，它的飞行成本还将进一步降低。 另外，航天飞机返回之后，一般经过两星期检修，又可上天，使用方便。科学家建议，今后在发射宇宙飞船或人造卫星时，应同时让一架航天飞机进入待命状态，一旦飞船或卫星在发射后生了“急性病”，“太空医生”就立即出发，及时进行抢救。(根据有关材料改编) 7.给文章拟一个合适的标题。(2分) 8.根据本文提供的信息，完成下面表格。(4分) “疾病”类型病因结果 “不治之症”轨道低 “小毛病” “急性病”无法完成太空科研任务 9.文中划线句子说明了什么?(2分) 10.本文通篇采用了拟人和比喻来说明，请你说说这样说明有什么好处。(3