資源描述：
《人造衛(wèi)星宇宙速度教學設計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第六章 萬有引力定律（五、人造衛(wèi)星宇宙速度）教學目的:?1．了解人造衛(wèi)星的有關知識?2．掌握第一宇宙速度的推導。了解第二、第三宇宙速度的意義。教學重點：第一宇宙速度的推導教學難點：發(fā)射速度與環(huán)繞速度的區(qū)別教學方法:啟發(fā)、講授教學過程：一 導入新課1．問：在高山上用不同的水平初速度拋出一個物體，不計空氣阻力，它們的落地點相同嗎？學生：它們的落地點不同，速度越大，落地點離山腳越遠.因為在同一座高山上拋出，它們在空中運動的時間相同，速度大的水平位移大，所以落地點也較遠。教師：假設被拋出物體的速度足夠大，物體的運動情形又如何呢？學生進行猜想。教師總結，
2、并用多媒體模擬。 如果地面上空有一個相對于地面靜止的物體，它只受重力的作用，那么它就做自由落體運動，如果物體在空中具有一定的初速度，且初速度的方向與重力的方向垂直，那么它將做平拋運動，牛頓曾設想過：從高山上用不同的水平速度拋出物體，速度一次比一次大，落地點也一次比一次離山腳遠，如果沒有空氣阻力，當速度足夠大時，物體就永遠不會落到地面上來，它將圍繞地球旋轉，成為一顆繞地球運動的人造地球衛(wèi)星，簡稱人造衛(wèi)星。1970年4月24日,我國發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星,到現(xiàn)在我國已發(fā)射了多顆人造地球衛(wèi)星。1975年,我國就掌握了使衛(wèi)星返回地面的回收技術,成為
3、世界上第三個掌握這種先進技術的國家。1984年4月8日,我國發(fā)射了一顆試驗通訊衛(wèi)星,把衛(wèi)星準確地運送到指定位置的同步軌道上。這是一個難度非常大的多維控制問題.同步衛(wèi)星的定點成功,標志著我國在運載火箭和衛(wèi)星技術方面已加入世界先進行列。近幾年,我國一直利用火箭為其它國家發(fā)射衛(wèi)星。這節(jié)課我們來學習人造地球衛(wèi)星的基本知識。2．人造衛(wèi)星的分類?a．軌道分類：同步衛(wèi)星、極地衛(wèi)星、任一軌道衛(wèi)星。?b．用途分類：通訊衛(wèi)星、軍事衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星等等。3．同步衛(wèi)星?1．軌道；一定在赤道上空。?2．必須有一定的高度、周期、線速度、角速度。（為什么？）?3．引入：那么人
4、造衛(wèi)星的軌道半徑和它的運動速率之間有什么關系呢？本節(jié)課我們就來學習這個問題。二 新課教學?（一）宇宙速度1．設一顆人造衛(wèi)星沿圓形軌道繞地球運轉。?①教師：衛(wèi)星繞地球運轉的向心力由什么力提供？??學生：由衛(wèi)星所受地球的萬有引力來提供。?②據(jù)上述關系你能得到什么表達式？?學生：＝mr????③所以我們得到,T=2л?教師：在公式中，M為地球質量，G為引力恒量，r為衛(wèi)星軌道半徑。此式為衛(wèi)星繞地球正常運轉的線速度(環(huán)繞速度)和運行周期表達式。2．討論v、T與r之間的關系：學生：由于GM一定，r越小，線速度v越大，反之，r越大，v越小.即：r↑→v↓同理
5、：r↑→T↑,對于人造衛(wèi)星vmax=7.9km/s,Tmin=84.4min教師：由此我們得到：距地面越高的衛(wèi)星運轉速率越小。那么，是向高軌道發(fā)射困難，還是向低軌道發(fā)射衛(wèi)星困難呢？學生：向高軌道發(fā)射衛(wèi)星比向低軌道發(fā)射衛(wèi)星要困難，因為向高軌道發(fā)射衛(wèi)星，火箭要克服地球對它的引力做更多的功。???3．對于靠近地面運行的人造衛(wèi)星，求解它繞地球的速率 對于靠近地面運行的人造衛(wèi)星，可以認為此時的r近似等于地球的半徑R，則 或者：mg=mv2/r??v==7.9km/s 教師：這個速度就是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運動所必須具有的速度，叫第
6、一宇宙速度。???4．討論：?①第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地球的最大速度，為什么？?②為什么說第一宇宙速度是發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度?學生討論后，教師總結：?第一宇宙速度v=7.9km/s可理解成：?(1)是發(fā)射衛(wèi)星進入最低軌道所必須具有的最小速度。?(2)是衛(wèi)星進入軌道正常運轉的最大環(huán)繞速度，即所有衛(wèi)星的環(huán)繞速度均小于7.9km/s。?過渡：如果衛(wèi)星進入地面附近的軌道速度大于7.9km/s,此時衛(wèi)星的運行軌道又如何呢？ ???5．教師講解，并用多媒體模擬：?①當人造衛(wèi)星進入地面附近的軌道速度大于7.9km/s,而小于11.2km/s,它繞地球運動的軌
7、跡就不是圓形，而是橢圓。????②當衛(wèi)星從地面飛出時的速度大于或等于11.2km/s時，衛(wèi)星就會脫離地球的引力，不再繞地球運行，為太陽的行星這個速度叫做第二宇宙速度，也叫脫離速度。?③當衛(wèi)星從地面上飛出時的速度大于或等于16.7km/s,則能脫離太陽的束縛，進入太陽系以外的宇宙空間中去，這個速度叫做第三宇宙速度，也叫逃逸速度。（二）地球同步衛(wèi)星下面我們再來研究一種衛(wèi)星──同步通信衛(wèi)星。這種衛(wèi)星繞地球運動的角速度與地球自轉的速度相同，所以從地面上看，它總在某地的正上方，因此叫同步衛(wèi)星。這種衛(wèi)星一般用于通訊，又叫同步通訊衛(wèi)星。我們平時看電視實況轉播
8、時總聽到解說員所說的太平洋上空或印度洋上空的衛(wèi)星都是通訊衛(wèi)星，在北京上空有沒有同步衛(wèi)星呢？同步衛(wèi)星有何特點呢？若在北緯或南緯某地上空真有一顆同步衛(wèi)星，
