高一高三物理-人造卫星

第五讲人造地球卫星（侧重应用专题）本讲学习提要1．巩固和深化圆周运动的知识。

2．掌握地球卫星发射和运行的基本原理。

3．能进行有关卫星运行的简单计算。

本讲在学习了圆周运动的基本知识，万有引力以及第一宇宙速度基础上，进一步学习物体完全脱离地球或太阳引力所需要达到的第二宇宙速度、第三宇宙速度以及卫星的广泛应用。

感受人类探索宇宙的漫长过程，了解我国航天事业发展的巨大成就，激发爱国主义的精神。

一、学习要求通过本讲学习进一步巩固和深化有关圆周运动的知识，掌握人造地球卫星的发射和运行的基本原理，能完成求解相关未知量的简单计算。

通过上网查询和交流感受数字时代收集和处理信息的基本方法。

通过了解我国在卫星发射方面的巨大成就激发爱国主义的精神。

二、要点辨析1．地球自转速度对地面上物体的影响在完成课本第52页“自主活动1”时，可以重点考虑地面上物体的情况。

地球自转速度的变化，将使物体随地球自转所需要的向心力发生变化，而万有引力保持不变，结果将发生重力大小的微小变化。

2．卫星的发射速度和运行速度课本第52页“自主活动2”要求回答一个问题：示例1中算出的我国第一颗人造地球卫星的平均速度为v＝7.15×103m/s，为什么会小于第一宇宙速度7.9×103m/s？课本第51页指出第一宇宙速度是“物体环绕地球而不落回地面所要达到的最低速度”，示例结果与这句话是否有矛盾？要回答这个问题只要理解卫星的发射速度与运行速度是不同的，并抓住公式v＝GMR，公式表示在只有万有引力作向心力，而且没有其他动力的情况下，卫星运行速度v与卫星离地球中心的距离R之间的关系。

由式可见，当R增大时，卫星运行速度v减小。

第一宇宙速度是卫星贴近地面飞行时的速度，也就是在地面发射时所需的最低速度。

当卫星升空稳定运行后，随着R的增大，v将减小，这时卫星的速度应该小于第一宇宙速度。

3．同步卫星的高度课本第53页示例2中算出了同步卫星的轨道高度，可知一切同步卫星都有相同的轨道高度，相同的线速度大小，相同的角速度大小和相同的周期。

人造卫星宇宙速度班级________姓名________学号_____学习目标:1．知道人造卫星的运行原理和轨道。

2．知道三个宇宙速度。

3．掌握人造卫星的周期、线速度、角速度跟其轨道半径的关系。

学习重点:1．人造卫星的运行原理和轨道。

2．人造卫星的周期、线速度、角速度跟其轨道半径的关系。

学习难点: 人造卫星的周期、线速度、角速度跟其轨道半径的关系。

主要内容:一、人造卫星的运行原理和轨道1．运行原理：2．运行轨道二、宇宙速度：1．第一宇宙速度(环绕速度)：2．第二宇宙速度(脱离速度)：3．第三宇宙速度(逃逸速度)：三、人造卫星的发射速度和运行速度人造卫星的发射速度与运行速度是两个不周的概念。

所谓发射速度是指被发射物在地面附近离开发射装置时的初速度，并且一旦发射后就再无能量补充，被发射物仅依靠自己的初动能克服地球引力上升一定高度，进入运动轨道。

要发射一颗人造地球卫星，发射速度不能小于第一宇宙速度。

若发射速度等于第一宇宙速度，卫星只能“贴着”地面近地运行，如果要使人造卫星在距地面较高的轨道上运行，就必须使发射速度大于第一宇宙速度。

所谓运行速度，是指卫星在进入运行轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度。

当卫星“贴着”地面运行时，运行速度等于第一宇宙速度。

根据知，人造卫星距地面越高(即轨道半径r越大)，运行速度越小。

实际上，由于人造卫星的轨道半径都大于地球半径，所以卫星的实际运行速度一定小于发射速度。

人造卫星的发射速度与运行速度之间的大小关系是：1 1．2km／．y>v发≥7．9km／s>v运四、人造卫星绕行线速度、角速度、周期与半径的关系1．线速度与半径的关系：2．角速度与半径的关系：3．周期与半径的关系：由五、地球同步卫星所谓地球同步卫星，是相对地面静止的跟地球自转同步的卫星。

卫星要与地球自转同步，必须满足下列条件：1．卫星绕地球的运行方向与地球自转方向相同，且卫星的运行周期与地球自转周期相同(即等于24h)。

高中人造卫星物理教案一、教学目标1. 让学生了解人造卫星的基本概念，包括人造卫星的定义、分类和作用。

2. 使学生掌握人造卫星的运动规律，包括圆周运动、椭圆运动等。

3. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力，如计算卫星的轨道、速度等。

4. 提高学生对我国航天事业的了解和自豪感。

二、教学内容1. 人造卫星的基本概念1.1 人造卫星的定义1.2 人造卫星的分类1.3 人造卫星的作用2. 人造卫星的运动规律2.1 圆周运动2.2 椭圆运动3. 卫星轨道的计算3.1 轨道方程3.2 卫星速度的计算4. 我国航天事业的发展三、教学方法1. 采用问题驱动法，引导学生主动探究人造卫星的相关知识。

2. 利用多媒体手段，如图片、视频等，直观展示人造卫星的运行原理和我国航天事业的成就。

3. 开展小组讨论，培养学生的团队合作精神和口头表达能力。

四、教学步骤1. 导入新课：通过展示我国航天事业的成就，激发学生的兴趣和自豪感。

2. 讲解人造卫星的基本概念，让学生了解人造卫星的定义、分类和作用。

3. 引导学生学习人造卫星的运动规律，如圆周运动、椭圆运动等。

4. 结合实际案例，讲解卫星轨道的计算方法和卫星速度的计算。

5. 总结本节课的主要内容，布置课后作业。

五、课后作业1. 查阅资料，了解我国航天事业的发展历程。

2. 结合所学知识，分析现实中的人造卫星应用实例。

3. 完成课后练习题，巩固所学知识。

六、教学评价1. 评价学生对人造卫星基本概念的理解程度，包括定义、分类和作用。

2. 评估学生对人造卫星运动规律的掌握情况，如圆周运动、椭圆运动的识别和应用。

3. 检查学生运用物理知识解决实际问题的能力，例如计算卫星轨道和速度的准确性。

4. 观察学生在小组讨论中的参与程度，团队合作精神和口头表达能力。

七、教学资源1. 多媒体教学课件：包括人造卫星图片、视频资料、动画演示等。

2. 教材和参考书籍：提供相关理论知识的学习材料。

3. 网络资源：用于查阅我国航天事业的最新发展动态。

第 6 课时 人造卫星 宇宙航行基础知识归纳 1.三种宇宙速度（1）第一宇宙速度(环绕速度)v 1＝ 7.9 km/s ，人造卫星的最小发射速度，人造卫星的 最大 环绕速度;(2)第二宇宙速度（脱离速度)v 2＝11。

2 km/s ，使物体挣脱地球引力束缚的 最小 发射速度；(3）第三宇宙速度(逃逸速度)v 3＝16。

7 km/s ，使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度。

2.天体运动模型——人造地球卫星(1）处理方法：将卫星的运动视做 匀速 圆周运动.（2)动力学特征：由 万有引力 提供向心力,且轨道平面的圆心必与地球的地心重合。

（3）基本规律：G22222π4Tm r m r v m r Mm ===ωr ＝ma(4）重力加速度与向心加速度（不含随地球表面自转的向心加速度）的关系：①因G ≈F 万＝F 向，故g ＝mF mFm G 向万==＝a 向②a r ＝g r ＝22r R g （R 为地球半径，r 为轨道半径，g 为地球表面的重力加速度）(5）两种特殊卫星①近地卫星：沿半径约为地球半径的轨道运行的地球卫星，其发射速度与环绕速度相等，均等于第一宇宙速度.②同步卫星：运行时相对地面静止,T＝24 h。

同步卫星只有一条运行轨道，它一定位于赤道正上方，且距离地面高度h≈3。

6×104 km，运行时的速率v≈3。

1 km/s。

(6)卫星系统中的超重和失重①卫星进入轨道前的加速过程，卫星内的物体处于超重状态。

②卫星进入圆形轨道正常运行时,卫星内的物体处于完全失重状态.③在回收卫星的过程中，卫星内的物体处于失重状态。

重点难点突破一、同步卫星问题同步卫星是指运行周期与地球自转周期相等的地球卫星.这里所说的“静止"是相对地球静止。

同步卫星只能处于赤道平面上.如图所示，若同步卫星位于赤道平面的上方或下方，则地球对它的万有引力F a或F b的一个分力F a1或F b1是它环绕地球的向心力，另一个分力F a2或F b2将使卫星向赤道平面运动.这样，同步卫星在环绕地球运动的同时，将会在赤道附近振动，从而卫星与地球不能同步。

[课题] 人造地球卫星[主讲] 齐洪波[课的类型] 专题复习课[教学目标]一、知识目标1、了解卫星绕行星运动的基本原理：万有引力提供卫星绕行星作圆周运动的向心力.2、理解卫星运行速度与发射速度3、了解卫星的变轨和能量分析4、了解几种常见卫星，熟悉其特点和应用1.培养学生在处理问题时，要抓住主要矛盾，简化问题，建立模型的能力与方法.2.让学生在兴趣中了解知识，在了解中运用知识，在运用中巩固知识，在巩固中增长知识，并提高学生科学推理能力和综合运用知识解决实际问题——理论联系实际的能力通过介绍人造地球卫星（及宇宙飞船）的研制、发射、运行及回收过程，说明科学研究的长期性、连续性与艰巨性，培养学生爱科学、学科学、用科学的习惯，渗透爱国主义教育。

[教学重点] 知识点的梳理[教学难点] 相关能力的培养[高考分析]本章主要讲述的是万有引力定律的发现及其在天体运动中的应用。

其中万有引力定律的发现、发展过程及该定律的具体应用是本章的重点，而万有引力定律的应用（如天体的运动、人造地球卫星、宇宙速度等）又是本章的难点。

与本节内容相关的考题多为主观性较强的综合性命题，考题知识覆盖面宽，一题中考查多个知识点，特别是在人造卫星方面几乎是年年有题，年年创新。

考题难度中低档居多。

由于天体运动、人造卫星、航天技术等属于现代科技发展的重要领域，所以近几年成为高考的热点。

[教学方法]多媒体综合教学[教具及硬件设备]多媒体教学设备[相关软件及网络]Flash5.0, 3ds Max4.0, Authorware 6.0，几何画板，中国名师教育网，K12教师频道等[教学主平台] Powerpoint2000[教学过程]◎链接导入1.开普勒行星运动定律①开普勒第一定律（轨道定律）②开普勒第二定律（面积定律）③开普勒第三定律（周期定律）2、万有引力定律①万有引力定律的发现过程②万有引力定律的内容③万有引力定律的表达式④引力常量的测定⑤万有引力定律的实用条件⑥对万有引力的理解a.普遍性b.相互性c.宏观性d.特殊性3、万有引力定律在天文学上的应用①基本方法②估算天体质量与天体密度③发现未知天体◎过渡本节应用万有引力定律和圆周运动的相关知识，专门分析人造地球卫星的运行规律及相关知识◎课堂教学（板书）：人造地球卫星（提出问题）：什么是人造地球卫星？（展示动画）：牛顿的卫星原理草图（由平抛运动规律引出并讲解）（板书）：人造地球卫星运行原理——把天体的运动看成是匀速圆周运动，其所需向心力由万有引力提供，F万= GMm/r２F向= mv２/r=mω２r=m(2π/T)２rF 万 = F向GMm/r２= mv２/r=mω２r=m(2π/T)２r应用时可根据实际情况，选用适当的公式进行分析或计算。

高中物理人造卫星教案及反思物理教案是物理教师根据教学大纲和学生的实际情况编写的教学设计方案，对于高中物理课堂的展开十分重要，下面小编为大家带来高中物理人造卫星教案及反思，供你参考。

人造卫星物理教案教学目标知识目标：1、通过对行星绕恒星的运动及卫星绕行星的运动的研究，使学生初步掌握研究此类问题的基本方法：万有引力作为圆周运动的向心力;2、使学生对人造卫星的发射、运行等状况有初步了解，使多数学生在头脑中建立起较正确的图景;能力目标通过学习万有引力定律在天文学上的应用，通过解世界和中国的航天事业的发展，了解世界上第一颗人造卫星、第一个宇宙飞船、第一个宇航员的知识，了解中国的神州一号、神州二号、神州三号的发射与回收，增强学生的爱国主义热情.情感目标通过学习万有引力定律在天文学上的应用，使学生真切感受到用自己所学的物理知识能解决天体问题，能解决实际问题，增强学生学习物理的热情教学建议本节的教学过程中在加强应用万有引力定律的同时，还应注重卫星的发射过程.请教师注意下列几个问题.一、天体运动和人造卫星运动模型二、地球同步卫星三、卫星运行速度与轨道卫星从发射升空到正常运行的连续过程，一般可分为几个阶段，每个阶段对应不同的轨道.例如发射轨道、转移轨道、运行轨道、同步轨道、返回轨道等.有些卫星的发射并不是直接到达运行轨道，而需要多次变轨.例如地球同步卫星就是先发射到近地的圆轨道上，再变为椭圆形转移轨道，最后在椭圆形轨道的远地点变为同步轨道.因此发射过程需多级火箭推动.教学设计方案教学重点：万有引力定律的应用教学难点：人造地球卫星的发射教学方法：讨论法教学用具：多媒体和计算机教学过程：一、人造卫星的运动问题：1、地球绕太阳作什么运动?回答：近似看成匀速圆周运动.2、谁提供了向心力?回答：地球与太阳间的万有引力.3、人造卫星绕地球作什么运动?回答：近似看成匀速圆周运动.4、谁提供了向心力?回答：卫星与地球间的万有引力.请学生思考讨论下列问题：例题1、根据观测，在土星外围有一个模糊不清的光环，试用力学方法判定土星的光环究竟是与土星相连的连续物，还是绕土星运转的小卫星群?分别请学生提出自己的方案并加以解释：1、如果是连续物则：这些物体作匀速圆周运动的线速度与半径成正比，2、如果是卫星则：这些物体作匀速圆周运动的线速度与半径的平方根成反比，这个题可以让学生充分讨论.二、人造卫星的发射问题：1、卫星是用什么发射升空的?回答：三级火箭2、卫星是怎样用火箭发射升空的?学生可以讨论并发表自己的观点.下面我们来看一道题目：例题2、1999年11月21日，我国“神州”号宇宙飞船成功发射并收回，这是我国航天史上重要的里程碑.新型“长征”运载火箭，将重达8.4t的飞船向上送至近地轨道1，飞船与火箭分离后，在轨道1上以速度7.2km/s绕地球作匀速圆周运动.试回答下列问题：(1)根据课文内容结合例题(2)(3)(4)问画出图示.(2)轨道1离地的高度约为：A、8000kmB、1600kmC、6400kmD、42000km解：由万有引力定律得：解得： =1600km故选(B)(3)飞船在轨道1上运行几周后，在点开启发动机短时间向外喷射高速气体使飞船加速，关闭发动机后飞船沿椭圆轨道2运行，到达点开启发动机再次使飞船加速，使飞船速率符合圆轨道3的要求，进入轨道3后绕地球作圆周运动，利用同样的方法使飞船离地球越来越远，飞船在轨道2上从点到点过程中，速率将如何变化?解：由万有引力定律得：解得：所以飞船在轨道2上从点到点过程中，速率将减小.(4)飞船在轨道1、2、3上正常运行时：①飞船在轨道1上的速率与轨道3上的速率哪个大?为什么?回答：轨道1上的速率大.②飞船在轨道1上经过点的加速度与飞船在轨道2上经过点的加速度哪个大?为什么?回答：一样大③飞船在轨道1上经过点的加速度与飞船在轨道3上经过点的加速度哪个大?为什么?回答：轨道1上的加速度大.探究活动收集资料。

高中人造卫星物理教案一、教学目标1. 让学生了解人造卫星的基本概念，包括人造卫星的定义、分类和应用领域。

2. 使学生掌握人造卫星运动的基本原理，包括圆周运动、椭圆运动和抛物线运动。

3. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力，例如计算卫星的轨道参数、解析卫星运动轨迹等。

4. 提高学生对我国航天事业的了解和自豪感，激发学生对物理和航天科技的兴趣。

二、教学内容1. 人造卫星的基本概念：介绍人造卫星的定义、分类（如地球卫星、通信卫星、导航卫星等）和应用领域（如天气预报、通信、导航等）。

2. 人造卫星的运动原理：讲解圆周运动、椭圆运动和抛物线运动的基本概念，引导学生理解这些运动在卫星轨道上的应用。

3. 卫星轨道参数的计算：教授如何根据卫星的运动方程计算轨道半径、周期、速度等参数。

4. 卫星运动轨迹的解析：引导学生分析不同轨道类型（如近地轨道、地球同步轨道等）的特点和应用。

5. 我国航天事业的发展：介绍我国航天事业的历史、成就和现状，提高学生的国家荣誉感和科技意识。

三、教学方法1. 采用讲授法，讲解人造卫星的基本概念、运动原理和轨道参数计算方法。

2. 利用多媒体演示卫星运动轨迹和航天事业的相关视频，增强学生对知识点的理解。

3. 开展小组讨论，让学生探讨不同轨道类型的特点和实际应用，提高学生的合作能力。

4. 设置课后实践项目，让学生结合生活实际，探究卫星运动的相关问题，培养学生的实践能力。

四、教学评价1. 课堂问答：检查学生对人造卫星基本概念和运动原理的理解。

2. 课后作业：布置有关卫星轨道参数计算和运动轨迹解析的练习题，巩固所学知识。

3. 小组讨论报告：评估学生在小组讨论中的表现，包括观点阐述、合作沟通等。

4. 实践项目报告：评价学生在实践项目中的成果，如问题分析、解决方案等。

五、教学资源1. 多媒体课件：包含人造卫星图片、运动轨迹动画、航天事业视频等。

2. 教学教材：提供有关人造卫星物理的教材或参考书。

人造卫星一、考点理解（一）人造生星1．动力学特征和运动学特征的关系把卫星的运动看成是匀速圆周运动，卫星所需向心由万有引力提供R f m R m R m m G T R v R Mm 2222)2()(22πωπ==== 应用时可根据实际情况选用适当的公式进行分析或计算。

式中的R 为人造卫星的轨道半径。

２．卫星的绕行速度、角速度、周期与半径Ｒ的关系（1）由R vRMm m G 22=得RGMv =，∴R 越大，v 越小（2）由R m G RMm 22ω=得3R GM =ω∴R 越大，ω越小（3）由R m G T R Mm 2224π=，得GMR T 324π=∴R 越大，T 越大。

特别地，当卫星贴近地面飞行时，其线速度v 最大，周期T 最小，其值分别为v m =7.9km/s （即第一宇宙速度），T min =84.8分钟 ３．三种宇宙速度第一宇宙速度：环绕地球表面做匀速圆周运动的速度，是人造地球卫星的最大环绕速度，也是人造地球卫星的最小发射速度．v 1=7.9km/s 。

第二宇宙速度：使卫星挣脱地球引力束缚的最小发射速度。

v 2=11.2km/s 。

第三宇宙速度：使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度。

v 3=16.7km/s （二）地球同步卫星 １．特点（1）地球同步卫星只能定点在赤道上空。

（2）地球同步卫星与地球自转具有相同的角速度和周期。

（3）地球同步卫星相对地面静止。

（4）同步卫星的高度是一定的。

∵F 引=F 向即：)(020)(20h R m h R GMm+=+ω ∴032R h GM-=ω式中：ω0是地球自转角速度，M 为地球质量，R 0为地球半径，都是定值，故h 是定值。

（5）运行方向一定自西向东运行。

2．用途地球同步卫星主要用于通信等方面。

（三）卫星的发射、运行、变轨、收回对于人造地球卫星，由mv r m m G 2='，得r m G v '=。

这一速度是人造地球卫星在轨道上的运行速度，其大小随轨道半径的增大而减小。