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 进行新问：离地面一定高度的物体以一定的初速度水平射出，由思考 课 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？ 演示牛一、人造地球卫星 观察、分析 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？ 引导学二、宇宙速度 讨论并推生讨论 下面讨论人造卫星绕地球运动的速度．假如地球和人造卫导 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 v 1 1
＝ 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 ) v 1＝ 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， 展示课 件并讲解 即所以 将 R＝6.37×106m , g＝ 9.8m/s2代入，求出第一宇宙速观察、思考 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．
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【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． 说明特三、地球同步卫星 记忆 点 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1. 一颗在圆形轨道上运行的人造地球卫星，轨道半径为 习 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．
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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
