人造衛(wèi)星 宇宙速度
教學目標
知識目標：
1、通過對行星繞恒星的運動及衛(wèi)星繞行星的運動的研究，使學生初步掌握研究此類問題的基本方法：萬有引力作為圓周運動的向心力；
2、使學生對人造衛(wèi)星的發(fā)射、運行等狀況有初步了解，使多數(shù)學生在頭腦中建立起較正確的圖景；
能力目標
通過學習萬有引力定律在天文學上的應用，通過解世界和中國的航天事業(yè)的發(fā)展，了解世界上第一顆人造衛(wèi)星、第一個宇宙飛船、第一個宇航員的知識，了解中國的神州一號、神州二號、神州三號的發(fā)射與回收，增強學生的愛國主義熱情.
情感目標
通過學習萬有引力定律在天文學上的應用，使學生真切感受到用自己所學的物理知識能解決天體問題，能解決實際問題，增強學生學習物理的熱情
教學建議
本節(jié)的教學過程中在加強應用萬有引力定律的同時，還應注重衛(wèi)星的發(fā)射過程.請教師注意下列幾個問題.
一、天體運動和人造衛(wèi)星運動模型
二、地球同步衛(wèi)星
三、衛(wèi)星運行速度與軌道
衛(wèi)星從發(fā)射升空到正常運行的連續(xù)過程，一般可分為幾個階段，每個階段對應不同的軌道.例如發(fā)射軌道、轉(zhuǎn)移軌道、運行軌道、同步軌道、返回軌道等.有些衛(wèi)星的發(fā)射并不是直接到達運行軌道，而需要多次變軌.例如地球同步衛(wèi)星就是先發(fā)射到近地的圓軌道上，再變?yōu)闄E圓形轉(zhuǎn)移軌道，最后在橢圓形軌道的遠地點變?yōu)橥杰壍?因此發(fā)射過程需多級火箭推動.
教學設(shè)計方案
教學重點：萬有引力定律的應用
教學難點：人造地球衛(wèi)星的發(fā)射
教學方法：討論法
教學用具：多媒體和計算機
教學過程：
一、人造衛(wèi)星的運動
問題：
1、地球繞太陽作什么運動？
回答：近似看成勻速圓周運動.
2、誰提供了向心力？
回答：地球與太陽間的萬有引力.
3、人造衛(wèi)星繞地球作什么運動？
回答：近似看成勻速圓周運動.
4、誰提供了向心力？
回答：衛(wèi)星與地球間的萬有引力.
請學生思考討論下列問題：
例題1、根據(jù)觀測，在土星外圍有一個模糊不清的光環(huán)，試用力學方法判定土星的光環(huán)究竟是與土星相連的連續(xù)物，還是繞土星運轉(zhuǎn)的小衛(wèi)星群？
分別請學生提出自己的方案并加以解釋：
1、如果是連續(xù)物則：這些物體作勻速圓周運動的線速度與半徑成正比，
2、如果是衛(wèi)星則：這些物體作勻速圓周運動的線速度與半徑的平方根成反比， 這個題可以讓學生充分討論.
二、人造衛(wèi)星的發(fā)射
問題：1、衛(wèi)星是用什么發(fā)射升空的？
回答：三級火箭
2、衛(wèi)星是怎樣用火箭發(fā)射升空的？
學生可以討論并發(fā)表自己的觀點.
下面我們來看一道題目：
例題2、1999年11月21日，我國“神州”號宇宙飛船成功發(fā)射并收回，這是我國航天史上重要的里程碑.新型“長征”運載火箭，將重達8.4t的飛船向上送至近地軌道1，飛船與火箭分離后，在軌道1上以速度7.2km/s繞地球作勻速圓周運動.試回答下列問題：
（1）根據(jù)課文內(nèi)容結(jié)合例題（2）（3）（4）問畫出圖示.
（2）軌道1離地的高度約為：
A、8000km B、1600km C、6400km D、42000km
解：由萬有引力定律得：
解得： =1600km
故選（B）
（3）飛船在軌道1上運行幾周后，在 點開啟發(fā)動機短時間向外噴射高速氣體使飛船加速，關(guān)閉發(fā)動機后飛船沿橢圓軌道2運行，到達 點開啟發(fā)動機再次使飛船加速，使飛船速率符合圓軌道3的要求，進入軌道3后繞地球作圓周運動，利用同樣的方法使飛船離地球越來越遠，飛船在軌道2上從 點到 點過程中，速率將如何變化？
解：由萬有引力定律得：
解得：
所以飛船在軌道2上從 點到 點過程中，速率將減小.
（4）飛船在軌道1、2、3上正常運行時：
①飛船在軌道1上的速率與軌道3上的速率哪個大？為什么？
回答：軌道1上的速率大.
②飛船在軌道1上經(jīng)過 點的加速度與飛船在軌道2上經(jīng)過 點的加速度哪個大？為什么？
回答：一樣大
③飛船在軌道1上經(jīng)過 點的加速度與飛船在軌道3上經(jīng)過 點的加速度哪個大？為什么？
回答：軌道1上的加速度大.
探究活動
收集資料。組織學生編寫相關(guān)論文。
1、世界第一顆人造衛(wèi)星到中國的第一顆人造衛(wèi)星的歷史過程。
2、我國的人造衛(wèi)星現(xiàn)在在天空中飛翔的有多少顆及它們的周期。