第六章 萬有引力定律（五、人造衛星宇宙速度）
教學目的:
1.了解人造衛星的有關知識
2.掌握第一宇宙速度的推導。 了解第二、第三宇宙速度的意義。
教學重點：第一宇宙速度的推導
教學難點：發射速度與環繞速度的區別
教學方法:啟發、講授
教學過程：
一 導入新課
1.問：在高山上用不同的水平初速度拋出一個物體，不計空氣阻力，它們的落地點相同嗎？
學生：它們的落地點不同，速度越大，落地點離山腳越遠.因為在同一座高山上拋出，它們在空中運動的時間相同，速度大的水平位移大，所以落地點也較遠。
教師：假設被拋出物體的速度足夠大，物體的運動情形又如何呢？
學生進行猜想。
教師總結，并用多媒體模擬。
如果地面上空有一個相對于地面靜止的物體，它只受重力的作用，那么它就做自由落體運動，如果物體在空中具有一定的初速度，且初速度的方向與重力的方向垂直，那么它將做平拋運動，牛頓曾設想過：從高山上用不同的水平速度拋出物體，速度一次比一次大，落地點也一次比一次離山腳遠，如果沒有空氣阻力，當速度足夠大時，物體就永遠不會落到地面上來，它將圍繞地球旋轉，成為一顆繞地球運動的人造地球衛星，簡稱人造衛星。
1970年4月24日,我國發射了第一顆人造地球衛星, 到現在我國已發射了多顆人造地球衛星。1975年,我國就掌握了使衛星返回地面的回收技術,成為世界上第三個掌握這種先進技術的國家。1984年4月8日, 我國發射了一顆試驗通訊衛星, 把衛星準確地運送到指定位置的同步軌道上。這是一個難度非常大的多維控制問題.同步衛星的定點成功, 標志著我國在運載火箭和衛星技術方面已加入世界先進行列。近幾年,我國一直利用火箭為其它國家發射衛星。這節課我們來學習人造地球衛星的基本知識。
2.人造衛星的分類
a.軌道分類：同步衛星、極地衛星、任一軌道衛星。
b.用途分類：通訊衛星、軍事衛星、氣象衛星等等。
3.同步衛星
1.軌道；一定在赤道上空。
2.必須有一定的高度、周期、線速度、角速度。（為什么？）
3.引入：那么人造衛星的軌道半徑和它的運動速率之間有什么關系呢？本節課我們就來學習這個問題。
二 新課教學
（一）宇宙速度
1.設一顆人造衛星沿圓形軌道繞地球運轉。
①教師：衛星繞地球運轉的向心力由什么力提供？
學生：由衛星所受地球的萬有引力來提供。
②據上述關系你能得到什么表達式？
學生：＝mr
③所以我們得到,t=2л
教師：在公式中，m為地球質量，g為引力恒量，r為衛星軌道半徑。此式為衛星繞地球正常運轉的線速度(環繞速度)和運行周期表達式。
2.討論v、t與r之間的關系：
學生：由于gm一定，r越小，線速度v越大，反之，r越大，v越小.即：r↑→v↓
同理：r↑→t↑,對于人造衛星vmax=7.9km/s,tmin=84.4min
教師：由此我們得到：距地面越高的衛星運轉速率越小。那么，是向高軌道發射困難，還是向低軌道發射衛星困難呢？
學生：向高軌道發射衛星比向低軌道發射衛星要困難，因為向高軌道發射衛星，火箭要克服地球對它的引力做更多的功。
3.對于靠近地面運行的人造衛星，求解它繞地球的速率