第4节人造卫星宇宙速度教学过程：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＝7.9km/s．这就是卫星绕地面附近做圆周运动所需的讨论并推导展示课件并讲解速度，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【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要受太阳引力的束缚，要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．说明特点三、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，调查和开发一种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，高空拍下的卫星照片，可以大使我们解全局，效率大大提高．对北京以北16万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，像我们这样幅员辽阔的国家，只记忆要一颗同步通信卫星，边远地区就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．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．学习效果评价：本节课较好地完成了预定的教学目标，学生能应用万有引力定律解决简单的人造卫星和宇宙速度问题．此过程激发了学生的学习兴趣．但是本节也反映出学生的数学推理能力较差，建立物理模型解决实际问题的意识较弱．教学反思：本节课的教学活动，始终以学生为主体，精心设计学习活动，创设教学情境，调动学生积极性，及时启发、诱导、点拨，促进学生大胆猜想，独立思维，探索研究，经历、体验与牛顿研究人造卫星发射原理相似的“再发现”过程．
