人造卫星宇宙速度导学案Word文档格式.doc
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使学生主动、自主的学习。
情感态度与价值观：
通过展示我国第一颗人造卫星的动画和简单介绍我国航天技术的发展水平，激发他们学习科学知识的热情，培养他们的民族自豪感。
【使用说明及学法指导】
提供观察、思考的机会：
用亲切的语言鼓励学生观察并用学生自己的语言进行归纳。
提供操作、尝试、合作的机会：
鼓励学生大胆利用网络资源，发现问题，记录问题，讨论问题，解决问题。
【学习过程】
自主预习案
知识清单
（二）课前探究
探究：
上网查阅相关资料人造卫星可以分为哪些种类？
了解中国的运载火箭，发射人造卫星技术？
准备知识复习：
卫星围绕地球的运动看作匀速圆周运动。
1、匀速圆周运动的合力与其向心力有什么关系？
2、向心力的计算公式是什么？
3、万有引力定律内容及公式是什么？
我的疑问：
课中探究案
探究一、人造卫星的运行原理和轨道
【科学探究】
1．[演示]让同一个物体从同一高度以不同的速度水平抛出.让学生观察到速度越大抛出的距离越远.
2．若抛出物体的水平初速度足够大，物体将会怎样？
________________________________
________________________________________。
3．简化模型：
运动轨迹是。
物体只受作用。
4．原理：
引力提供向心力：
。
【及时反馈】
1.在地面抛出的物体，最终要落回地面的主要原因是___________，________________.（受重力的作用；
初速度不够大）
2.平抛物体___________________时，就会成为一颗人造地球卫星。
（水平初速度足够大）
探究二：
人造卫星规律探究：
宇宙速度
1．第一宇宙速度（最小发射速度）：
⑴设想：
当物体一速度达到某一数值时,物体抛出后在重力作用下,不会落到地面上来,而贴着地球表面作圆周运动,成为人造地球卫星。
从地球表面发射人造地球卫星，一般使用三级火箭，最后一级火箭脱离时卫星的速度称为发射速度，使卫星能环绕地球运行所需的最小发射速度叫做第一宇宙速度。
⑵已知：
地球半径R、质量M、地球表面重力加速度g、引力常量G、卫星质量m，试用两种方法推导出地球人造卫星的第一宇宙速度。
⑶推导：
方法一：
设地球质量为M，半径为R，绕地球做匀速圆周运动的飞行器的质量为m，飞行器的速度（第一宇宙速度）为v1。
飞行器运动所需的向心力是由提供的，近地卫星在“地面附近”飞行，可以用地球半径R代表卫星到地心的距离，根据牛顿第二定律得方程：
，
可解出v1=_____=_____km/s。
方法二：
物体在地球表面受到的引力可以近似认为等于重力，所以，解得v1=_____=_____km/s。
2．第二宇宙速度（脱离速度）：
如果人造地球卫星进入轨道的水平速度大于km/s,而小于km/s,它绕地球运行的轨迹就不是圆而是。
当卫星的速度等于或大于km/s的速度时,卫星就可以挣脱的引力的束缚,成为绕运动的人造行星,或飞到其它行星上去。
所以km/s这个速度叫做第二宇宙速度.也叫速度。
3．第三宇宙速度（逃逸速度）：
达到第二宇宙速度的卫星还受到的束缚,要想挣脱太阳的束缚,飞到太阳系以外的空间,速度必须大于km/s,这个速度叫做第三宇宙速度.也叫速度。
4．人造卫星中的人和物体都处于状态。
要使人造卫星绕地球运行，它进入地面附近的轨道速度是________km/s，要使卫星脱离地球引力不再绕地球运行，必须使它的轨道速度等于或大于________km/s，要使它飞行到太阳系以外的地方，它的速度必须等于或大于________km/s.
探究三、人造卫星的发射速度和运行速度
1．发射速度：
是指被发射物在地面附近离开发射装置时的___________，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_____________速度。
2．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___________。
当卫星“贴着”地面运行时，运行速度等于___________速度。
3．第一宇宙速度是最小的速度，最大的速度。
探究四、人造卫星绕行线速度、角速度、周期与半径的关系
原理：
F=________=________=_______=_______（引力提供向心力）
1．线速度与半径的关系：
v=_________轨道半径越大速度越_____；
2．角速度与半径的关系：
w=_________轨道半径越大速度越_____；
3．周期与半径的关系：
T=__________轨道半径越大速度越_____；
4．向心加速度与半径的关系：
a=_______轨道半径越大速度越____；
一颗人造地球卫星离地面高h=3R（R为地球半径）.若已知地球表面的重力加速度为g,则卫星做匀速圆周运动的速度是________，角速度是________，周期是________，若已知地球质量为M，万有引力常量为G，则卫星做匀速圆周运动的速度是________，角速度是________，周期是________.
探究五、1．卫星绕地球的运行方向与地球自转方向_________，且卫星的运行周期与地球自转周期相同（即等于__________h）。
2．卫星运行的圆形轨道必须与地球的赤道平面_________。
3．卫星的的轨道高度_________（距地面3．6万公里）。
4、卫星运行的线速__________
典例剖析
1
【例1】如图1所示，在同一轨道平面上的几个人造地球卫星A、B、C，在某一时刻恰好在同一直线上，下列正确说法有（）
A．根据，可知VA＜VB＜VC
B．根据万有引力定律，FA＞FB＞FC
C．向心加速度aA＞aB＞aC
D．运动一周后，A先回到原地点
【例2】设地球半径为R，一颗人造卫星在离地面高度h=R的圆形轨道上运行，其运行速度是第一宇宙速度的多少倍?
。
【例3】发射地球同步卫星时，先将卫星发射至近地圆轨道1，然后经点火，使其沿椭圆轨道2运行，最后再次点火将卫星送入同步圆轨道3，轨道1、2相切于Q点，轨道2、3相切于P点，如图2所示，则卫星分别在轨道1、2、3上正常运行时，下列说法正确的是
A卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率
B卫星在轨道3上角速度的小于在轨道1上的角速度
C卫星在轨道1上经过Q点时的加速度等于它在轨道2上经过Q点时的加速度
D卫星在轨道2上经过P点时的加速度小于它在轨道3上经过P点时的加速度
【课堂训练】
达标练习
1、关于第一宇宙速度，下面说法中正确的是（）
A.它是人造卫星绕地飞行的最小速度
B.它是人造卫星在近地圆形轨道上的运行速度
C.它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度
D.它是卫星在椭圆轨道上运行时在近地点的速度[来源:
学。
科。
网Z。
X。
K]
2、若人造地球卫星以地心为圆心做匀速圆周运动，下列说法中正确的是（）
A.半径越大，速度越小，周期越小
B.半径越大，速度越小，周期越大
C.所有卫星的线速度均是相同的，与半径无关
D.所有卫星的角速度均是相同的，与半径无关
3、同步卫星是指相对于地面不动的人造卫星（）
A.它可以在地面上任一点的正上方，且离地心的距离可按需要选择不同的数值
B.它可以在地面上任一点的正上方，但离地心的距离是一定的
C.它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同的数值
D.它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的
4、两颗人造卫星A和B的质量之比为1：
2，轨道半径之比1：
3，某一时刻它们的连线通过地心，则此时它们的线速度之比vA:
vB=，向心加速度之比aA:
aB=，向心力之比FA:
FB=
5、有两个人造地球卫星，都绕地球做匀速圆周运动，已知它们的轨道半径之比r1:
r2=4:
1，求这两个卫星的：
[来源:
学科网ZXXK]
（1）线速度之比；
（2）角速度之比；
（3）向心加速度之比；
（4）运动周期之比。
巩固与提高[来源:
学|科|网Z|X|X|K]
1、在环绕地球运行的宇宙飞船上的实验舱内，下面几项实验中可以正常运行的是（）
A.用天平称物体的重量
B.用弹簧秤称物体的重力
C.上紧闹钟上的发表
D.用体温表测宇航员的体温
2、我国已发射一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥一号”。
设该卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面。
已知月球质量是地球质量的1/81，月球半径是地球半径的1/4，地球上的第一宇宙速度为7.9km/s，则该探月卫星绕月运行的速率为（）
A．0.4km/sB．1.8km/sC．11km/sD．36km/s
3、在圆轨道上运动的质量为m的人造地球卫星,它到地面的距离等于地球半径R.地面上的重力加速度为g,则（）[来源:
Z*xx*k.Com]
A.卫星运动的速度为B.卫星运动的加速度为[来源:
Zxxk.Com]
北
a
b
c
C.卫星运动的周期为D.卫星的动能为
4、如图所示的三个人造地球卫星，则说法正确的是（）
①卫星可能的轨道为a、b、c②卫星可能的轨道为a、c
③同步卫星可能的轨道为a、c④同步卫星可能的轨道为a
A．①③是对的B．②④是对的
C．②③是对的D．①④是对的[来源:
学+科+网]
5、图为“嫦娥一号”月球探测器飞行路线示意图[来源:
学科网ZXXK]
（1）在探测器飞离地球的过程中，地球对它的引力（选填“增大”、“减小”或“不变”）
（2）已知月球与地球质量之比为M月：
M地=1：
81。
当探测器飞至月地连线上某点P时，月球与地球对它的引力恰好抵消，此时P到月球球心与地球球心的距离之比为。
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