第二冊(cè)人造衛(wèi)星 宇宙速度

第二冊(cè)人造衛(wèi)星宇宙速度

概要：地發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星，從而創(chuàng)始人類的航天新紀(jì)元；1961年4月12日，前蘇聯(lián)成功地發(fā)射了第一艘"東方號(hào)"載人飛船，尤里·加加林成為人類第一位航天員，揭開(kāi)了人類進(jìn)入太空的序幕；1969年7月20日，美國(guó)航天員阿姆特朗和奧爾德林駕駛"阿波羅"11號(hào)飛船的登陸艙降落在月球赤道附近的靜海區(qū)，首次實(shí)現(xiàn)了人類登上月球的理想……人類進(jìn)入了航天時(shí)代。這節(jié)課我們就來(lái)學(xué)習(xí)人造地球衛(wèi)星方面的根本知識(shí)?！景鍟?shū)】§6.5人造衛(wèi)星宇宙速度●新課講授離地面一定高度的物體以一定的初速度程度射出，由于重力作用，物體將做平拋運(yùn)動(dòng)即最終要落回地面。但假設(shè)射出的速度增加，會(huì)發(fā)生什么情況呢？【板書(shū)】一、人造地球衛(wèi)星演示牛頓設(shè)想原理圖。由于拋出速度不同，物體的落點(diǎn)也不同。當(dāng)拋出速度到達(dá)一定大小，物體就不會(huì)落回地面，而是在引力作用下繞地球旋轉(zhuǎn)，成為繞地球運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星，速度多大時(shí)，物體將不會(huì)落回地面而成為繞地球旋轉(zhuǎn)的衛(wèi)星呢？【板書(shū)】二、宇宙速度下面討論人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的速度。假設(shè)地球和人造衛(wèi)星的質(zhì)量分別為M和m，衛(wèi)星的軌道半徑和線速度分別為r和v，根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力可知：由此解出：v=對(duì)于近地人造衛(wèi)星，衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)半徑約等于地球半徑R，可求出：v=將引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2和地球質(zhì)量M=5.89×1024kg及地球半徑R=6.37×106m代入上式，可求得v1=7.9km/s。這就是衛(wèi)星繞地面附近作圓周運(yùn)動(dòng)所需的速度，叫

第二冊(cè)人造衛(wèi)星宇宙速度,

教學(xué)目的：

1．正確理解人造衛(wèi)星作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，各物理量之間的關(guān)系。

2．知道三個(gè)宇宙速度的含義，會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度。

3．培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)和應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)資源的才能。

4．理解科學(xué)技術(shù)與社會(huì)的互動(dòng)關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的民主意識(shí)。

重點(diǎn)難點(diǎn)：

第一宇宙速度的推導(dǎo)

教學(xué)方法：

講授、討論并輔以多媒體演示及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的自學(xué)等多種形式的教學(xué)方法。表達(dá)STS教育和綜合化的思路，有效合理地應(yīng)用各種教育教學(xué)手段，豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，優(yōu)化教學(xué)過(guò)程。

教學(xué)器材：

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及相應(yīng)的教學(xué)軟件。

教學(xué)過(guò)程：

●引入新課

在科學(xué)技術(shù)欠興隆的古代，"嫦娥奔月"只能是美麗的傳說(shuō)。

1957年10月4日，前蘇聯(lián)成功地發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星，從而創(chuàng)始人類的航天新紀(jì)元；1961年4月12日，前蘇聯(lián)成功地發(fā)射了第一艘"東方號(hào)"載人飛船，尤里·加加林成為人類第一位航天員，揭開(kāi)了人類進(jìn)入太空的序幕；1969年7月20日，美國(guó)航天員阿姆特朗和奧爾德林駕駛"阿波羅"11號(hào)飛船的登陸艙降落在月球赤道附近的靜海區(qū)，首次實(shí)現(xiàn)了人類登上月球的理想……

人類進(jìn)入了航天時(shí)代。這節(jié)課我們就來(lái)學(xué)習(xí)人造地球衛(wèi)星方面的根本知識(shí)。

【板書(shū)】§6.5人造衛(wèi)星宇宙速度

●新課講授

離地面一定高度的物體以一定的初速度程度射出，由于重力作用，物體將做平拋運(yùn)動(dòng)即最終要落回地面。但假設(shè)射出的速度增加，會(huì)發(fā)生什么情況呢？

【板書(shū)】一、人造地球衛(wèi)星

演示牛頓設(shè)想原理圖。由于拋出速度不同，物體的落點(diǎn)也不同。當(dāng)拋出速度到達(dá)一定大小，物體就不會(huì)落回地面，而是在引力作用下繞地球旋轉(zhuǎn)，成為繞地球運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星。

那么，速度多大時(shí)，物體將不會(huì)落回地面而成為繞地球旋轉(zhuǎn)的衛(wèi)星呢？

【板書(shū)】二、宇宙速度

下面討論人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的速度。假設(shè)地球和人造衛(wèi)星的質(zhì)量分別為M和m，衛(wèi)星的軌道半徑和線速度分別為r和v，根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力可知：

由此解出：v=

對(duì)于近地人造衛(wèi)星，衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)半徑約等于地球半徑R，可求出：v=

將引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2和地球質(zhì)量M=5.89×1024kg及地球半徑R=6.37×106m代入上式，可求得v1=7.9km/s。這就是衛(wèi)星繞地面附近作圓周運(yùn)動(dòng)所需的速度，叫第一宇宙速度，也稱環(huán)繞速度。

【板書(shū)】1.第一宇宙速度(環(huán)繞速度)v1=7.9km/s

請(qǐng)學(xué)生根據(jù)所學(xué)的知識(shí)，推導(dǎo)第一宇宙速度的另一種表達(dá)式：v1=

推導(dǎo)：地面附近重力提供向心力：

即mg=所以v=

將R=6.37×106m,g=9.8m/s2代入，求出第一宇宙速度仍為7.9km/s。

假設(shè)人造地球衛(wèi)星進(jìn)入軌道的程度速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，它繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道就不是圓，而是橢圓。當(dāng)物體的速度等于或大于11.2km/s時(shí)，物體就可以掙脫地球引力的束縛，成為繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星。所以，11.2km/s是衛(wèi)星脫離地球的速度，這個(gè)速度叫作第二宇宙速度，也稱脫離速度。

【板書(shū)】2.第二宇宙速度v2=11.2km/s

到達(dá)第二宇宙速度的物體還受太陽(yáng)引力的束縛，要想使物體掙脫太陽(yáng)引力的束縛，飛到太陽(yáng)系以外的宇宙空間去，必須使它的速度等于或大于16.7km/s，這個(gè)速度叫作第三宇宙速度，也稱逃逸速度。

【板書(shū)】3.第三宇宙速度v3=16.7km/s

人造地球衛(wèi)星的種類很多，有一種特別的衛(wèi)星叫地球同步衛(wèi)星。

【板書(shū)】三、地球同步衛(wèi)星

地球同步衛(wèi)星是指其公轉(zhuǎn)周期和地球自轉(zhuǎn)的周期相等的衛(wèi)星。地球同步衛(wèi)星有幾個(gè)明顯的特點(diǎn)：

【板書(shū)】特點(diǎn)：

周期一定--23小時(shí)56分4秒

方位一定--赤道上空

高度一定--3.6×107m

人造地球衛(wèi)星有廣泛的應(yīng)用。例如，靠人工進(jìn)展資源調(diào)查，速度慢、效率低，調(diào)查和開(kāi)發(fā)一個(gè)礦藏一般需要十幾年的時(shí)間。如今利用人造衛(wèi)星進(jìn)展調(diào)查，它一天繞地球轉(zhuǎn)十幾圈，在高空拍下衛(wèi)星照片，回收下來(lái)，可以大面積理解全局，效率大大進(jìn)步。例如，對(duì)北京以北十六萬(wàn)平方公里地區(qū)的一次衛(wèi)星勘察，就找到七個(gè)成礦預(yù)測(cè)區(qū)。

電視教育是培養(yǎng)人才的一種手段。但是電視靠中繼站轉(zhuǎn)播，每隔50km就要建一個(gè)中繼站，這要消耗大量的人力、物力。假設(shè)利用衛(wèi)星傳播，象我們這樣幅員遼闊的國(guó)家，只要一顆同步通信衛(wèi)星，遙遠(yuǎn)地區(qū)也可以收看首都的電視節(jié)目。1984年4月我國(guó)發(fā)射的試驗(yàn)通信衛(wèi)星為我國(guó)通信事業(yè)的現(xiàn)代化開(kāi)拓了極為廣闊的前景。1986年10月我國(guó)開(kāi)始利用通信衛(wèi)星進(jìn)展電視教育播送。

下面就請(qǐng)同學(xué)們利用網(wǎng)絡(luò)資源，上網(wǎng)查找有關(guān)人造衛(wèi)星和航天方面的資料，增加對(duì)這方面知識(shí)的理解。并圍繞以下問(wèn)題進(jìn)展信息檢索：

1.能否發(fā)射一顆相對(duì)靜止在北京上空的通信衛(wèi)星？

2.理解我國(guó)人造地球衛(wèi)星的開(kāi)展?fàn)顩r。

3.理解人造衛(wèi)星的種類。

●穩(wěn)固練習(xí)

1.一顆在圓形軌道上運(yùn)行的人造地球衛(wèi)星，軌道半徑為r，它的線速度大小為v，問(wèn):當(dāng)衛(wèi)星的軌道半徑增大到2r時(shí)，它的線速度是多大？重力變?yōu)樵瓉?lái)的多少倍？

2.天文臺(tái)測(cè)得一顆衛(wèi)星沿半徑為R的圓形軌道繞某行星轉(zhuǎn)動(dòng)，周期為T，求衛(wèi)星的向心加速度和行星的質(zhì)量。

●在線測(cè)試

做網(wǎng)頁(yè)上的試題，并可現(xiàn)場(chǎng)給出分?jǐn)?shù)。

●作業(yè)

1.復(fù)習(xí)本節(jié)課文及閱讀有關(guān)黑洞的知識(shí)。

2.考慮課本練習(xí)二第、、題。

3.練習(xí)二第、、題做在練