總題萬有引力與航天總時第15 時
題宇宙航行型新授
教
學
目
標知識與技能
1、了解人造衛星的有關知識，正確理解人造衛星做圓周運動時，各物理量之間的關系。
2、知道三個宇宙速度的含義，會推導第一宇宙速度。
過程與方法
通過用萬有引力定律推導第一宇宙速度，培養學生運用知識解決問題的能力。
情感態度與價值觀
1、通過介紹我國在衛星發射方面的情況，激發學生的愛國熱情。
2、感知人類探索宇宙的夢想，促使學生樹立獻身科學的人生價值觀。

重點對第一宇宙速度的推導過程和方法，了解第一宇宙速度的應用領域。

難點1、人造地球衛星的發射速度與運行速度的區別。
2、掌握有關人造衛星計算及計算過程中的一些代換。
學法
指導自主閱讀、合作探究、精講精練、
教學
準備
教學
設想知識回顧→合作探究→突出重點，突破難點→典型例題分析→鞏固知識→達標提升
教 學 過 程
師 生 互 動補充內容或錯題訂正
任務一 知識回顧

1、計算天體質量的方法：

2、解決天體問題的基本思路是什么?

任務二 合作探究
（認真閱讀教材，回答下列問題）
一、牛頓的設想
引導1：牛頓對人造衛星原理是怎樣描繪的？

引導2：人造衛星繞地球運行的動力學原因是什么？
人造衛星在繞地球運行時，只受到地球對它的萬有引力作用，人造衛星作圓周運動的向心力由 提供。
引導3：人造衛星的運行速度。
設地球質量為，衛星質量為m，軌道半徑為r，由于萬有引力提供向心力，則人造衛星的運行速度表達式：

引導4：角速度和周期與軌道半徑的關系呢？

二、宇宙速度
1、第一宇宙速度
⑴推導：
問題：牛頓實驗中，炮彈至少要以多大的速度發射，才能在地面附近繞地球做勻速圓周運動？已知地球半徑為6370km。

⑵意義：第一宇宙速度是人造衛星在地面附近
的速度，所以也稱為環繞速度。
2、第二宇宙速度
大�。� 。
意義：使衛星掙脫 的束縛，成為繞 運行的人造行星的最小發射速度，也稱為脫離速度。
（3）第三宇宙速度。
大小： 。
意義：使衛星掙脫 束縛的最小發射速度，也稱為逃逸速度。

典型例題分析
【例題1】有兩顆人造衛星，都繞地球做勻速圓周運行，已知它們的軌道半徑之比r1：r2＝4：1，求這顆衛星的：⑴線速度之比；⑵角速度之比；⑶周期之比；⑷向心加速度之比。

【例題2】地球半徑為6400km，在貼近地表附近環繞地球做勻速圓周運動的衛星速度為7.9×103m/s，則周期為多大？

交流與討論：能否發射一顆周期為80min的人造地球衛星并說明原因？

3、夢想成真
引導：探索宇宙的奧秘，奔向廣闊而遙遠的太空，是人類自古以的夢想，那么夢想成真了嗎?請同學們閱讀教材“夢想成真”部分．了解相關內容：

任務三 達標提升
1、兩個質量相等的人造地球衛星a、b繞地球運行的軌道半徑ra=2rb，下列說法中正確的是：( )
A、由公式F= 可知，衛星a的向心力是b的1/2，
B、由公式F=G 可知，衛星a的向心力是b的1/4，
C、由公式F=m 可知，衛星a的向心力是b的2倍，
D、以上說法都不對。
2．人造地球衛星的軌道半徑越大，則（ ）
A.速度越小，周期越小 B.速度越小，周期越大
C.速度越大，周期越小 D.速度越大，周期越大
3．有兩顆質量相同的人造衛星A、B，其軌道半徑分別為RA、RB，RA∶RB＝1∶4，那么下列判斷中正確的有 ( )
A．它們的運行周期之比TA∶TB＝1∶4
B．它們的運行線速度之比vA∶vB＝4∶1
C．它們所受的向心力之比FA∶FB ＝4∶1
D．它們的運行角速度之比ωA∶ωB＝8∶1
4．關于人造衛星，下列說法中不可能的是 ( )
A．人造衛星環繞地球運行的速率是7．9km／s
B．人造衛星環繞地球運行的速率是5．0km／s
C．人造衛星環繞地球運行的周期是80min
D．人造衛星環繞地球運行的周期是200min
5．設第一、第二、第三宇宙速度分別是v1、v2、v3，則 ( )
A．v1＝7．9 km／s，7．9 km／s＜v2≤11．2km／s，
11．2km／ｓ＜v3≤16．7km／s
B．7．9 km／s≤v1＜11．2km／s，v2＝11．2 km／s，
11．2km／ｓ＜v3≤16．7km／s
C． 7．9 km／s≤v1＜11．2km／s，11．2km／ｓ≤v2＜16．7km／s
v3＝16．7 km／s，
D．v1＝7．9 km／s， v2＝11．2km／s，1v3＝16．7km／s
6．人造地球衛星圍繞地球作勻速圓周運動，其速率（ ）
A.一定等于7.9 B.一定大于7.9
C.等于或小于7.9 D.介于7.9～11.2 之間
7、已知地球質量約為月球質量的81倍，地球半徑約為月球半徑的4倍，在地球上發射近地衛星的環繞速度為7．9 km／s，周期為84 min．那么在月球上發射—顆近月衛星的環繞速度多大?它的周期多大?

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