高中物理教学设计--人造卫星宇宙速度

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

人造卫星 宇宙速度测试题及答案提示

高中一年级（下学期）物理学科测试试卷 （人造卫星 宇宙速度） 测试时间：120分钟 满分：100分 班级__________姓名__________成绩__________ 一、选择题（每题3分，共36分） 1．宇宙飞船进人一个围绕太阳运行的近乎圆形轨道上运动，如果轨道半径是地球轨道半径 的 9 倍 ， 那 么 宇 宙 飞 船 绕 太 阳 运 行 的 周 期 是 （ ） （A ）3年 （B ）9年 （C ）27年 （D ）81年 2．人造卫星由于受大气阻力，轨道半径逐渐减小，则线速度和周期变化情况为 （ ） （A ）线速度增大，周期增大 （B ）线速度增大，周期减小 （C ）线速度减小，周期增大 （D ）线速度减小，周期减小 3．某一颗人造卫星（同步）距地面高度为h ，设地球半径为R ，自转周期为T ，地面处的重力加速度为g ，则该同步卫星线速度大小为 （ ） （A ） g h R )(+ （B ） 2π（h ＋R ）／T （C ） )(2 h R g R + （D ） Rh 4．如图所示，发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，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，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是（ ） （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 点时的加速度大于它在轨道3上经过P 点的加速度 5．两颗人造地球卫星质量之比是1∶2，轨道半径之比是3∶1，则下述说法中，正确的是（ ） （A ）它们的周期之比是3∶1 （B ）它们的线速度之比是1∶3 （C ）它们的向心加速度之比是1∶9 （D ）它们的向心力之比是1∶9 6．假如一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的2倍，仍做圆周运动，则（ ） （A ）根据公式v ＝ωr ，可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍 （B ）根据公式F= mv 2/r ，可知卫星所需的向心力减小到原来的1／2 （C ）根据公式F ＝GMm/r 2，可知地球提供的向心力将减小到原来的1／4

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。

2020高考物理卫星运行规律与宇宙速度(解析版)

2020年高考物理备考微专题精准突破 专题2.7 卫星运行规律与宇宙速度 【专题诠释】 卫星运行规律及特点 1．卫星的轨道 (1)赤道轨道：卫星的轨道在赤道平面，同步卫星就是其中的一种． (2)极地轨道：卫星的轨道过南北两极，即在垂直于赤道的平面，如极地气象卫星． (3)其他轨道：除以上两种轨道外的卫星轨道，且轨道平面一定通过地球的球心． 2．地球同步卫星的特点：六个“一定” 3．卫星的各物理量随轨道半径变化的规律 4．解决天体圆周运动问题的两条思路 (1)在中心天体表面或附近而又不涉及中心天体自转运动时，万有引力等于重力，即G Mm R 2＝mg ，整理得GM ＝gR 2，称为黄金代换．(g 表示天体表面的重力加速度) (2)天体运动的向心力来源于天体之间的万有引力，即 G Mm r 2＝m v 2r ＝mrω2 ＝m 4π2r T 2＝ma n .

宇宙速度的理解与计算 1．第一宇宙速度的推导 方法一：由G Mm R 2＝m v 2 1 R 得v 1＝ GM R ＝7.9×103 m/s. 方法二：由mg ＝m v 21 R 得v 1＝gR ＝7.9×103 m/s. 第一宇宙速度是发射地球人造卫星的最小速度，也是地球人造卫星的最大环绕速度，此时它的运行周期最短，T min ＝2π R g ≈85 min. 2．宇宙速度与运动轨迹的关系 (1)v 发＝7.9 km/s 时，卫星绕地球表面附近做匀速圆周运动． (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． 【高考领航】 【2019·高考】1970年成功发射的“红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动。如图所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为v 1、v 2，近地点到地心的距离为r ，地球质量为M ，引力常量为G 。则( ) A ．v 1>v 2，v 1＝ GM r B ．v 1>v 2，v 1> GM r C ．v 1 GM r 【答案】 B 【解析】 卫星绕地球运动，由开普勒第二定律知，近地点的速度大于远地点的速度，即v 1>v 2。若卫星以近地点时距地心的距离为半径做圆周运动，则有GMm r 2＝m v 2近 r ，得运行速度v 近＝ GM r ，由于卫星沿椭圆轨道运动，在近地点所需向心力大于万有引力，故m v 21 r >m v 2近r ，则v 1>v 近，即v 1> GM r ，B 正确。 【2019·全国卷Ⅲ】金星、地球和火星绕太阳的公转均可视为匀速圆周运动，它们的向心加速度大小分别为a 金、a 地、a 火，它们沿轨道运行的速率分别为v 金、v 地、v 火。已知它们的轨道半径R 金

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。

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

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

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

【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

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？

人造卫星宇宙速度重点和难点人造卫星的分析知识要点分析

3.4 人造卫星宇宙速度 重点和难点 人造卫星的分析 知识要点分析 1. 天体的运动是指由于受到中心天体的万有引力作用，绕中心天体所做的匀速圆周运动。它的特点是万有引力提供向心力： 2. 天体质量M、平均密度ρ的估算：测量出其它天体绕中心天体圆运动的半径R和周期T，若中心天体的半径为R0，则 ∴中心天体质量 中心天体密度 3. 重力是地面附近的物体受到地球的万有引力而产生的。由于地球自转，地面上的物体随地球一起做匀速圆周运动，其旋转中心是地轴上的某点。旋转时所需向心力由万有引力的一个分力提供，另一个分力就是重力。但重力和万有引力差别很小，一般可认为二者相等。 4. 人造地球卫星一般是沿椭圆轨道运行，为使问题简化，我们认为卫星以一个恰当的速率绕地心做匀速圆周运动，地球对它的万有引力提供它圆运动所需向心力。 5. 卫星的绕行速度v、角速度ω、周期T都与轨道半径r有关： 由，得，可见r越大，v越小。当卫星贴地球表面绕行时，其速度最大，约为7.9km/s； 由，得，可见r越大，ω越小； 由，得，可见r越大，T越大。当卫星贴地球表面绕行

时，其周期最短，约为84分钟。 以上分析说明，轨道半径r是关键量，解决这类问题，抓住半径，就抓住了解题的关键。 6. 运行速度与发射速度：对于人造地球卫星，由算出的速度指的是人造地球卫星在轨道上的运行速度，其大小随轨道半径的增大而减小。但由于人造地球卫星发射过程中要克服地球引力做功，增大势能，所以将卫星发射到离地球越远的轨道上，在地面所需要的发射速度却越大。 关于第一宇宙速度的两种推导方法：（1）由，R为地球半径，M为地球质量，可得第一宇宙速度。（2）由，g为地表重力加速度，R为地 球半径，可得第一宇宙速度。 7. 地球同步卫星的特点：所谓同步卫星是指卫星与地球以同一角速度旋转，则卫星运行周期等于地球自转周期24小时。为了维持这种同步状态，卫星的轨道平面必定与地球的赤道平面重合。通过计算可知，地球同步卫星的轨道高度，在赤道上空36000km处。 例题分析 1. 已知地月距离r＝60R（R为地球半径），计算月球相对于地球的引力加速度g’。 分析：我们认为天体表面上物体所受的万有引力等于它在该星体上的重力，由此可以找到引力加速度的表达式，从而求解。 解答：设月球质量为m，地球质量为M，则由万有引力定律有 对于地球表面上质量为m0的物体，在忽略地球自转影响的情况下，重力等于地球对它 的万有引力，即 联立上述两式可解得 m/s2m/s2 说明：1. 由关系式可知，随圆运动半径的增大（即随距天体表面高度的增大），

高中物理人造卫星、宇宙速度》练习卷B

《人造卫星、宇宙速度》测验题B 一、选择题（每小题中至少有一个选项是正确的） 1．如图1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 2．绕地球作匀速圆周运动的人造地球卫星内，其内物体处于完全失重状 态，物体 （ ） A ．不受地球引力作用 B ．所受引力全部用来产生向心加速度 C ．加速度为零 D ．物体可在飞行器悬浮 3．两个行星各有一个卫星绕其表面运行，已知两个卫星的周期之比为1∶2，两行星半径之比为2∶1 ，则 （ ） A ．两行星密度之比为4∶1 B ．两行星质量之比为16∶1 C ．两行星表面处重力加速度之比为8∶1 D ．两卫星的速率之比为4∶1 4．地球上有两位相距非常远的观察者，都发现自己的正上方有一颗人造地球卫星，相对自己静止不动，则这两位观察者的位置以及两颗人造卫星到地球中心的距离可能是（ ） A ．一人在南极，一人在北极，两卫星到地球中心的距离一定相等 B ．一人在南极，一人在北极，两卫星到地球中心的距离可以不等，但应成整数倍 C ．两人都在赤道上，两卫星到地球中心的距离一定相等 D ．两人都在赤道上，两卫星到地球中心的距离可以不等，但应成整数倍 5．卫星在到达预定的圆周轨道之前，最后一节运载火箭仍和卫星连接在一起，卫星先在大气层外某一轨道a 上绕地球做匀速圆周运动，然后启动脱离装置，使卫星加速并实现星箭脱离，最后卫星到达预定轨道．星箭脱离后 （ ） A ．预定轨道比某一轨道a 离地面更高，卫星速度比脱离前大 B ．预定轨道比某一轨道a 离地面更低，卫星的运动周期变小 C ．预定轨道比某一轨道a 离地面更高，卫星的向心加速度变小 D ．卫星和火箭仍在同一轨道上运动，卫星的速度比火箭大 6．已知万有引力常量G ，某行星的半径和绕该星表面运行的卫星的周期，可以求得下面哪些量？ （ ） A ．该行星的质量 B ．该行星表面的重力加速度 C ．该行星的同步卫星离其表面的高度 D ．该行星的第一宇宙速度 7．设地面附近重力加速度为g ， 地球半径为R 0，人造地球卫星圆形运行轨道半径为R ，那么以下说法正确的是： ( ) A ．卫星在轨道上向心加速度大小为g R R 22 B ．卫星在轨道上运行速度大小为R g R 20 C ．卫星运行的角速度大小为 g R R 203 D ．卫星运行的周期为g R R 2 03 2 。 8．地球赤道上有一物体随地球的自转而做圆周运动，所受的向心力为F 1，向心加速度为a 1， 线速度为v 1，角速度为ω1；绕地球表面附近做圆周运动的人造卫星（高度忽略）所受的向心力为F 2，向心加速度为a 2，线速度为v 2，角速度为ω2；地球同步卫星所受的向心力为F 3，向心加速度为a 3，线速度为v 3，角速度为ω3；地球表面重力加速度为g ，第一宇宙速度为v ，假设三者质量相等，则 （ ） A ．F 1=F 2＞F 3 B ．a 1=a 2=g ＞a 3 C ．v 1=v 2=v ＞v 3 D ．ω1=ω3＜ω2 图1

四川省宜宾市一中高中物理《人造卫星宇宙速度》教学设计 教科版必修2

人造卫星 宇宙速度教学设计 课前预习： 1．第一宇宙速度是指卫星在__________绕地球做匀速圆周运动的速度，也是绕地球做匀 速圆周运动的____________速度．第一宇宙速度也是将卫星发射出去使其绕地球做圆周 运动所需要的________发射速度，其大小为________． 2．第二宇宙速度是指人造卫星不再绕地球运行，从地球表面发射所需的最小速度，其大 小为________． 3．第三宇宙速度是指使发射出去的卫星挣脱太阳________的束缚，飞到________外所需 要的最小发射速度，其大小为______． 4．人造地球卫星绕地球做圆周运动，其所受地球对它的______提供它做圆周运动的向心 力，则有：G Mm r 2＝________＝____________＝__________，由此可得v ＝_____________， ω＝____________，T ＝____________. 5．人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其环绕速度可以是下列的哪些数据( ) A ．一定等于7.9 km/s B ．等于或小于7.9 km/s C ．一定大于7.9 km/s D ．介于7.9 km/s ～11.2 km/s 6．关于第一宇宙速度，以下叙述正确的是( ) A ．它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度 B ．它是近地圆轨道上人造卫星运行的速度 C ．它是使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度 D ．它是人造卫星发射时的最大速度 7．假如一做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增加到原来的2倍，且仍做圆周运动， 则下列说法正确的是( ) ①根据公式v ＝ωr 可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍 ②根据公式F ＝mv 2 r 可 知卫星所需的向心力将减小到原来的12 ③根据公式F ＝GMm r 2，可知地球提供的向心力 将减小到原来的1 4 ④根据上述②和③给出的公式，可知卫星运行的线速度将减小到原 来 的22 A ．①③ B ．②③ C ．②④ D ．③④ 课堂探究：（学生看书，讨论，做题，总结） 知识点一 第一宇宙速度 1．下列表述正确的是( ) A ．第一宇宙速度又叫环绕速度 B ．第一宇宙速度又叫脱离速度 C ．第一宇宙速度跟地球的质量无关 D ．第一宇宙速度跟地球的半径无关 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( )

3.《人造卫星 宇宙速度》教案

4．人造卫星宇宙速度 【教学目标】 1．知识与技能 （1）简单了解航天发展史，了解人造卫星的有关知识 （2）分析人造卫星的运动规律，能用所学知识求解卫星基本问题。 （3）掌握三个宇宙速度的物理意义，会推导第一宇宙速度 2．过程与方法 （1）培养学生在处理实际问题时，如何构建物理模型的能力 （42）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。 3．情感态度与价值观 介绍世界及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。 【教学重点】 1、对宇宙速度的理解，第一宇宙速度的推导。 2、根据万有引力提供人造卫星做圆周运动的向心力的进行相关计算 【教学难点】 对运行速度及发射速度的理解与区分。学习本节要注意抓住人造卫星运动特点，结合圆周运动知识及万有引力定律进行综合分析。 【教学方法】 把握几个典型问题，掌握解决问题的一般方法 【教学过程】 第一课时 一、引入课题 仰望星空，浩瀚的宇宙苍穹给人以无限遐想，千百年来，人类一直向往能插上翅膀飞出地球，去探索宇宙的奥秘，李白的“俱怀逸兴壮思飞，欲上青天揽明月”是怎样的一种豪情？到今天这一梦想实现了吗？ 世界上第一颗人造卫星的发射，揭开了人类探索宇宙的新篇章。 二、新课 1．简介人造卫星的发展史 世界上第一颗人造卫星是哪一年由哪一国家发射的？我国哪一年发射了自己的人造卫星？迄今我国共发射了多少颗人造卫星？（从1970年4月24日东方红一号的成功发射，到2007年10月24日嫦娥一号发射，我国发射人造卫星和其他探测器60多个，他们分别在通信，气象，探测，导航等多个领域发挥着重要作用） 通过展示图片介绍我国发射人造卫星的基本情况，包括数量，种类，用途。 2．人造卫星的规律 （1）定性分析人造卫星的运行规律 问：现在我们地球上空有这么多卫星，他们运行的速度一样吗？他们是怎样被发射升空的？ 观察：我国目前发射的部分卫星的运行规律的数据(见下表)： 思考：（1）不同卫星的其运行轨道相同吗？ （2）不同的卫星运行时有什么规律？ （3）你能试着用你学过的知识解释为什么有这样的规律吗？ 教师引导学生讨论发现规律：

高中物理第三章万有引力定律4人造卫星宇宙速度教案4教科版必修Word版

第4节人造卫星宇宙速度 教学过程： 过程1．设计问题情境，复习知识，应用万有引力定律解决问题 ①观看视频资料“土星的光环” ②教师提问：“试用力学方法判定土星的光环究竟是土星物质的外延还是绕土星的卫星带？” 这个问题由学生讨论，分别请学生提出自己的方案并加以解释： 如果是连续物，则这些物体做匀速圆周运动的线速度与半径成正比，如果是卫星，则这些物体做匀速圆周运动的线速度与半径的平方根成反比． ③教师给出结论：通过观察，发现光环是土星的卫星带． 设计意图：通过这一环节，学生利用已有知识解决教师设定的问题，即复习了万有引力定律，为新课打好知识基础，又激发起学生学习知识、解决问题的欲望． 过程2：创设情境，合理分析，激发 ①观看视频“万户奔月” 地球的天然卫星是月亮，人们自古就有“奔月”的梦想，我国古代的万户就是其中一个，他曾经将自己用 47 枚火箭捆绑，尝试飞天，点火后火箭爆炸，万户不幸牺牲．教师提问：万户问什么没有成功？ 学生分析回答． 一次次的失败并没有阻止人类进行太空探索活动．终于，第一颗人造卫星于 1957 年 10 月 4 日在前苏联升空，中国也于 1970 年发射了第一颗人造卫星．特别是去年 10 月 15 日至 16 日，中国第一次实现载人航天，宇航员杨利伟乘坐“神舟五号”绕地飞行 14 圈，顺利返回，圆了中国人盼望已久的飞天之梦，这是每一个中国人的骄傲和自豪！ 教师提问：“那么人类是怎样把物体发射出去，送入太空的呢？” ②观察动画“牛顿的设想” 1 、 2 、 3 步． 教师提问：为什么都落回了地面？学生回答，因为受到万有引力，有的说是重力的作用． 教师提问：观察和比较不同速度的物体运动轨迹，你能发现什么？学生观察、思考讨论，得出物体的初速度越大，飞得越远． 教师提问：从刚才的结论，你还能想到什么？学生回答物体会围绕地球转动，速度大到一定程度，物体将做离心运动，可能飞出太阳系． 观察动画“牛顿的设想” 4 、 5 、 6 步． 师生小结：牛顿设想的运动是完全可能的．当抛出物体的初速度足够大时，物体将围绕地球做匀速圆周运动，成为一颗人造地球卫星．（出示课题：人造卫星宇宙速度）设计意图：学生在教师设计的问题情境中进一步思考、讨论、推理，在愉快的观察、思考中获得成功的喜悦．学生能用圆周运动的特点从已知理论的角度证明这种可能性，从而引导学生掌握科学的思维方法．

人造卫星宇宙速度

知识与技能： 1. 理解三个宇宙速度，会推导第一宇宙速度。 2. 能够熟练推导并灵活运用卫星的各物理量随轨道半径的变化而变化的规律。 过程与方法： 3. 经历对人造卫星在轨稳定运行”和变轨运动分析”的过程，体会理想化方法在分 析问题时的应用，建立正确的运动模型。 情感态度价值观： 4. 体会物理原理和方法对科学研究的巨大指导作用，激起复习的兴趣和动力，树立 远大的科学理想。 教学过程 课题 4.5人造卫星、宇宙速度 课型 复习课 教学环节 I 教师活动 I 学生活动 设计意图 教学目标 重点 卫星各物理量随轨道半径的变化而变化的规律 难点 变轨分析，双星问题

知识梳理1 例题评析1 1.简述考试说明要求及命题热点 2.展示：卫星绕 地球运动的物理情景图，并简要介绍, 总结出常见结论 —* -D ■ ■ ■ - ■ ?■ ■ I ■- ■ --W 臣嚼li-七士厂 主“淮i建 - 结论： （1 ）圆轨道的圆心必为地球的球心 （2）圆轨道不一定与赤道面重合 3.展示并引领学生讨论：卫星各物理量随轨道半径的变化 规律 （1）基本原理：万有引力提供向心力 1.思考并即 时说出自 己的结论 -ma— 定量结论: GM GM ~2" r # 2 n tn~-桝讦r=朋（〒卩 F /G M （3）定性描述： 卫星的角速度、线速度、向心加速度都随轨道半径的 增大而减小，周期随轨道半径的增大变长。 例1:质量为m的探月航天器在接近月球表面的轨道上飞行，其运动 视为匀速圆周运动。已知月球质量为M，月球半径为R，月球表面重 力加速度为g,引力常量为G，不考虑月球自转的影响，则航天器的 （ ） A .线速度 B ?角速度⑷=j gR C.运行周期 T =2 兀 _ Gm D .向心加速度^-RT 2.在练习本 上书写一 条龙的原 理式，并进 行推导，得 出定量结 论 思考，分析 解决问题 让学生通过图 形对实际的卫 星运动图景获 得感性的认 识，以便后续 的审题做题有 所依靠。 通过本题让学 生体会航天器 在稳定轨道上 运行时其物理 量分析的原理 和方法的应 用。应用方法 和结论、熟悉 情景和题型。

高中物理宇宙速度教案

高中物理宇宙速度教案 【篇一：3.《人造卫星宇宙速度》教案】 4．人造卫星宇宙速度 【教学目标】 1．知识与技能 （1）简单了解航天发展史，了解人造卫星的有关知识 （2）分析人造卫星的运动规律，能用所学知识求解卫星基本问题。（3）掌握三个宇宙速度的物理意义，会推导第一宇宙速度2．过程 与方法 （1）培养学生在处理实际问题时，如何构建物理模型的能力 （42）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。3．情感态度与价值观 介绍世界及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。 【教学重点】 1、对宇宙速度的理解，第一宇宙速度的推导。 2、根据万有引力提供人造卫星做圆周运动的向心力的进行相关计算【教学难点】 对运行速度及发射速度的理解与区分。学习本节要注意抓住人造卫 星运动特点，结合圆周运动知识及万有引力定律进行综合分析。 【教学方法】 把握几个典型问题，掌握解决问题的一般方法【教学过程】 第一课时 一、引入课题 仰望星空，浩瀚的宇宙苍穹给人以无限遐想，千百年来，人类一直 向往能插上翅膀飞出地球，去探索宇宙的奥秘，李白的“俱怀逸兴壮 思飞，欲上青天揽明月”是怎样的一种豪情？到今天这一梦想实现了吗？ 世界上第一颗人造卫星的发射，揭开了人类探索宇宙的新篇章。二、新课 1．简介人造卫星的发展史 世界上第一颗人造卫星是哪一年由哪一国家发射的？我国哪一年发 射了自己的人造卫星？迄今我国共发射了多少颗人造卫星？（从 1970年4月24日东方红一号的成功发射，到2007年10月24日

嫦娥一号发射，我国发射人造卫星和其他探测器60多个，他们分别 在通信，气象，探测，导航等多个领域发挥着重要作用） 通过展示图片介绍我国发射人造卫星的基本情况，包括数量，种类，用途。 2．人造卫星的规律 （1）定性分析人造卫星的运行规律 问：现在我们地球上空有这么多卫星，他们运行的速度一样吗？他 们是怎样被发射升空的？ 观察：我国目前发射的部分卫星的运行规律的数据(见下表)：思考：（1）不同卫星的其运行轨道相同吗？（2）不同的卫星运行时有什 么规律？ （3）你能试着用你学过的知识解释为什么有这样的规律吗？教师引 导学生讨论发现规律： ①轨迹：椭圆，有的近似为圆。 （2）定量分析卫星运行的线速度、角速度、周期与高度的关系 基本思路：卫星围绕地球作匀速圆周运动，地球和卫星之间的引力 提供向心力。学生自主讨论推导：（1）由g mm (r+h) mm 2 v2=m，得v=h↑，v↓ r+h2 （2）由g r+hmm 2 gm r+h3 =m2(r+h)，得t=（3）由g ∴当h↑，t↑ 2gmtr+h 教师帮助归纳小结：卫星绕地运转轨道半径越大，速度越小、角速度越小、周期越大。 （3）直观感受人造卫星的运动规律 演示课件：几颗不同轨道卫星同时绕地运行动画,从而直观判断以上 变化关系 3．例题解析 结合学生讨论引导学生从动力学角度解决问题。卫星近似做匀速圆 周运动，需要向心力，且向心力时刻指向圆心。所以地球与卫星之

3.4人造卫星宇宙速度(同步练习1)(含答案)

3.4人造卫星宇宙速度(1) 例1. 根据万有引力提供星体做圆周运动的向心力推导出人造地球卫星的绕行速度、角速度、周期与半径的关系： ①绕行速度：推导公式________________________ v=_________________ r越大，v_________________ ②角速度: 推导公式________________________ ω=_________________ r越大，ω_________________ ③周期: 推导公式_______________________ T=__________________ r越大，T_________________ 例2.假如一个做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的2倍，仍做圆周运动，则下列说法正确的是（） A.根据公式v=rω，可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍 B.根据公式F=m，可知卫星所需的向心力将减小到原来的 C.根据公式F=G，可知地球提供的向心力将减小到原来的 D.根据上述B和C中给出的公式，可知卫星运动的线速度将减小到原来的 例3.在地球（看作质量均匀分布的球体）上空有许多同步卫星，下面说法中正确的是（）A．它们的质量可能不同B．它们的速度可能不同 C．它们的向心加速度可能不同D．它们离地心的距离可能不同 同步卫星：_________________________________________________________ ①定高：_____________ ②定速：____________ ③定周期：_____________④定轨道：_________ 例4.我国自行研制的“风云一号”、“风云二号”气象卫星运行的轨道是不同的。“一号”是极地圆形轨道卫星。其轨道平面与赤道平面垂直，周期是12h；“二号”是地球同步卫星。两颗卫星相比号离地面较高；号观察范围较大；号运行速度较大。若某天上午8点“风云一号”正好通过某城市的上空，那么下一次它通过该城市上空的时刻将是。 课后练习 1、若人造地球卫星以地心为圆心做匀速圆周运动，下列说法中正确的是（） A. 半径越大，速度越小，周期越小 B. 所有卫星的线速度均是相同的，与半径无关 C. 半径越大，速度越小，周期越大 D. 所有卫星的角速度均是相同的，与半径无关