1、5.宇宙航行,教学目标,知识与技能：1了解人造卫星的有关知识2知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度 过程与方法 ： 通过用万有引力定律推导第一宇宙速度培养学生运用知识解决问题的能力 情感、态度与价值观：1通过介绍我国在卫星发射方面的情况激发学生的爱国热情2感知人类探索宇宙的梦想促使学生树立献身科学的人生价值观 教学重点： 第一宇宙速度的推导 教学难点：运行速率与轨道半径之间的关系 教学方法 ：探究、讲授、讨论、练习 教具准备：录像资料、多媒体课件,前置学习：,1.万有引力定律的表达式？ 2.行星运动向心力的来源？ 3.小球从同一高度做平抛运动，随初速度的增大，轨 迹将如何变化？,抛出的石
2、头会落地，为什么月亮没有落下来?月亮没有落下来必须具备什么条件？,问题一：,牛顿的思考与设想：,牛顿的设想过程,法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力,法二：在地面附近，重力提供物体作圆周运动的向心力,以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地球表面运动不落下？(已知=6.6710-11Nm2/kg2 , 地球质量M=5.891024kg, 地球半径R=6400km),（若已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2，R=6400km）,探究问题一：,二、宇宙速度,1、第一宇宙速度： (环绕速度）,V1=7.9km/s,地球,11.2km/sv7.9km/s,2、第二宇宙速度： (脱离速度),V2=1
3、1.2km/s,V3=16.7km/s,3、第三宇宙速度：（逃逸速度）,人造行星,人造恒星,人造卫星,二、 宇宙速度,1、第一宇宙速度（环绕速度）v1=7.9km/s,说明：（）如果卫星的发射速度小于第一宇宙速度，卫星将落到地面而不能绕地球运转；,（）等于这个速度，卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动；,( 3 ）大于7.9km/s小于11.2km/s，卫星将沿椭圆轨道绕地球运行，地心即椭圆轨道的一个焦点,3、第三宇宙速度（逃逸速度）,这是卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度 如果人造天体具有这样的速度，就可以摆脱地球和太阳引力的束缚而飞到太阳系外了,v3=16.7 km/s,、第二宇宙速度（
4、脱离速度）,这是卫星挣脱地球的引力束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度 如果人造天体的速度大于11.2km/s而小于16.7km/s，则它的运行轨道相对于太阳将是椭圆，太阳就成为该椭圆轨道的一个焦点,v2=11.2 km/s,探究问题二：,（1）如图所示，a、b、c三轨道中可以作为卫星轨道的是哪一条？,提示：卫星作圆周运动的向心力 必须指向地心,F,F2,F1,赤道平面,北,南,东,西,F,三、人造卫星的运动规律,可见：v、T 与 r 为 一 一对应关系,2、两颗人造地球卫星质量之比m1m2=12,轨道半径之比R1R2=31，下列有关数据之比正确的是( ) A、周期之比T1T2=31
5、B、线速度之比v1v2=31 C、向心力之比F1F2=19 D、向心加速度之比a1a2=19,实例分析,1、人造地球卫星的轨道半径越大，则( ) A、速度越小，周期越小 B、速度越小，加速度越小 C、加速度越小,周期越大 D、角速度越小,加速度越大,BC,D,探究问题三：同步卫星的高度与速度？,已知地球的半径是6400km，地球自转的周期24h，地球的质量5.891024kg，引力常量=6.6710-11Nm2/kg2 ，若要发射一颗地球同步卫星，试求：（1）地球同步卫星的离地面高度h（2）地球同步卫星的环绕速度v,结论： 地球同步卫星必须发射在赤道正上方的固定高度，并且以固定的速度环绕地球做
6、圆周运动。,19C中叶，俄罗斯学者奥尔科夫斯基指出：用喷气推进的多级火箭，是实现太空飞行的最有效工具。,（适当介绍）,梦想成真,1957年，苏联发射第一颗人造地球卫星。,1969年，阿波罗11号登月。,1992年，中国载人航天工程启动。2003年，神舟五号宇宙飞船成功发射，杨利伟成为我国太空第一人。我国由此成为第三个能够独立开展载人航天活动的国家。,各种各样的卫星,课后反思:,能否求出月亮的第一宇宙速度？火星的第一宇宙速度又是多少？,小结：,一、卫星绕地球做匀速圆周运动所需的向心力由万有引力提供:,二、三种宇宙速度： v1=7.9km/s（会推导）v2=11.2 km/sv3=16.7 km/s,同步卫星的必须在赤道上空,同步卫星的个数 大约3度角左右才能放置一颗卫星，地球的同 步通讯卫星只能有120颗。可见，空间位置也 是一种资源。,谢谢光临,
