物理教案人造衛星宇宙速度

前言：本站為你精心整理了物理教案人造衛星宇宙速度范文，希望能為你的創作提供參考價值，我們的客服老師可以幫助你提供個性化的參考范文，歡迎咨詢。

一、教材分析

1．知識特點：教材針對高一學生的基礎和接受能力，重點突出了“宇宙速度”的教學，并強調邏輯的嚴密性。

2．知識地位：人造衛星是萬有引力定律在天文學上應用的一個實例，是人類征服自然的見證，體現了知識的力量，是學生學習了解現代科技知識的一個極好素材。教材不但介紹了人造衛星中一些基本理論，更是在其中滲透了很多研究實際物理問題的物理方法。因此，本節課是“萬有引力定律”中的重點內容，是學生進一步學習研究天體物理問題的理論基礎。

二、教學目標

知識目標：

①了解人造衛星的發展歷史；知道人造地球衛星的運行原理，會運用萬有引力定律和圓周運動公式分析解答有關衛星運行的原因；

②掌握三個宇宙速度，會推導第一宇宙速度；

③能用所學知識求解衛星基本問題。

能力目標：

①培養學生科學探索能力；

②滲透物理方法教育，培養學生在處理實際問題時，如何忽略次要

因素，抓住主要因素，抽象出物理模型的能力；

③培養學生歸納、分析和推導能力。

情感目標：介紹我國航天事業的發展現狀，激發學生的求知欲和民族自豪感，

培養愛國熱情。

三、教學重點、難點

1重點；

（1）人造衛星的運行原理

（2）第一宇宙速度的推導；

（3）衛星做圓周運動時，各物理量的關系。

2難點；人造衛星運行速度與發射速度的區別；

3疑點；黑洞真的存在嗎？

四、教學方法

啟發式教學、多媒體輔助教學。

1教師；通過多媒體將抽象的衛星運動直觀展示，加強學生的理解，并引導學生進行分析，最后對學生的結論進行補充和總結。

2．學生：通過觀察，分析原理，并主動參與得出自己的觀點，并用練習加強結論的理解。

五、教學準備：

多媒體課件制作，

六、教學流程

引言——人造衛星發展歷史——人造衛星運行原理——衛星各個物理量與半徑的關系——第一宇宙速度的推導——發射速度與運行速度的區別——第二宇宙速度與第三宇宙速度

七：教學過程

（一）引課(牛頓的衛星遐想)

1．歷史：①蘇聯在1957年10月4日成功發射了世界第一顆人造地球衛星。

②美國

③我國航天事業

2．分類：天文學衛星通信衛星地球觀察衛星導航衛星偵查衛星空間衛星3．過度：2009年2月10日一家美國公司的商業衛星在與一顆已報廢的俄羅斯軍用衛星發生的碰撞中遭到破壞。

（二）人造地球衛星

1．拋物演示實驗：學生觀察落地點的變化，落地點為什么會變化？

2．牛頓的思考與設想：

△拋出的速度v越大時，落地點越遠，速度不斷增大，將會出現什么結果？

△牛頓根據自己的設想草擬了一幅極富創意的人造衛星原理圖。

△牛頓的設想由于受技術條件的限制，物體不可能達到這樣的速度，但他

的思想啟發了后人，在太空探索中立了頭功。

引出人造地球衛星（簡稱人造衛星）的概念。

（三）宇宙速度

問題的提出：①地球近似看成圓，則人造衛星環繞地球旋轉時做的是什么運動？②人造衛星做勻速圓周運動的向心力由誰提供？

公式推導：假設地球質量M，衛星質量為m，衛星到地心的距離為r，衛星運

轉的速度為v。

根據萬有引力和圓周運動規律，引導學生分析、研究，并自己獨立求出衛星運轉速度：

公式拓展(學生自我推導)

角速度

衛星運行周期

公式分析:

不同的人造地球衛星，G、M是恒量，r是變量。

人造衛星離地面越高，衛星環繞地球的運動線速度、角速度越小，周期T越大。

學生思考：①將衛星送入低軌道和送入高軌道哪一個更容易？為什么？

②所需要的發射速度，哪一個更大？為什么？

③發射速度和衛星繞地旋轉的速度是不是同一速度？發射速度大說

明什么？衛星運轉速度大又說明什么？

近地軌道衛星分析方法：

方法1：啟發：靠近地面時，r的值近似等于多少？

r≈R（地球半徑）=6.37×106mG=6.67×10-11N.m2/kg2

M地=5.89×1024kg

提問：近地軌道衛星的周期是多少？

學生上臺求解：T==2×3.14×=85分鐘

再問：能否發射一顆周期為80分鐘的衛星？為什么？

讓學生討論、分析，叫學生回答，得出結果：不能

方法2：啟發：靠近地面時，r的值近似等于R地。

萬有引力學生分析出≈mg

由=mg=v1=

將數據代入求解v=

v1=7.9km/s是人造衛星在地面附近繞地球做勻速圓周運動所必須具有的速度，叫第一宇宙速度。

學生思考：我們剛研究過，當衛星的軌道半徑越大時，衛星繞地球旋轉時的速

度越小，衛星發射時越難，送入軌道需要消耗的能量越多，發射的

速度必須越大，由此我們可以得出要將人造衛星送入軌道運行速度

必須大于多少？

學生分析得出v≥7.9km/s

引導：發射速度越大，人造衛星就進入更高的軌道，當速度大到某一值時，衛星就會脫離地球的引力，不再繞地球運動我們把這個速度叫第二宇宙速度，它的大小為v2=11.2km/s。

同時分析飛到太陽系以外的宇宙空間，

速度必須等于或大小16.7km/s，這個速度

叫第三宇宙速度。

（四）知識鞏固

例1一位同學根據向心力公式F=，若人造衛星質量m不變，當軌道半徑r增大2倍時，人造衛星需要的向心力減小為原來的。另一位同學根據衛星的向心力繞地球行，由公式F=G推斷，當r增大2倍時，人造衛星需要的向心力減小為原來的，哪位同學的說法對？說錯的錯在哪里？

例2地球同步衛星是相對于地面靜止的和地球具有相同周期的衛星，周期T=24n，同步衛星必位于靠道上方n處，且n是一定的，已知地球半徑R=6400km，試計算同步衛星的高度和速率。

（五）小結

（六）作業布置

1．閱讀了解書上P110的閱讀材料“黑洞”

2．P1042、7