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人造卫星 宇宙速度

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教学目标

知识目标:
  1、通过对行星绕恒星的运动及卫星绕行星的运动的研究,使学生初步掌握研究此类问题的基本方法:万有引力作为圆周运动的向心力;
  2、使学生对人造卫星的发射、运行等状况有初步了解,使多数学生在头脑中建立起较正确的图景;

能力目标
  通过学习万有引力定律在天文学上的应用,通过解世界和中国的航天事业的发展,了解世界上第一颗人造卫星、第一个宇宙飞船、第一个宇航员的知识,了解中国的神州一号、神州二号、神州三号的发射与回收,增强学生的爱国主义热情.

情感目标
  通过学习万有引力定律在天文学上的应用,使学生真切感受到用自己所学的物理知识能解决天体问题,能解决实际问题,增强学生学习物理的热情

教学建议

  本节的教学过程中在加强应用万有引力定律的同时,还应注重卫星的发射过程.请教师注意下列几个问题.
  一、天体运动和人造卫星运动模型
  二、地球同步卫星
  三、卫星运行速度与轨道
  卫星从发射升空到正常运行的连续过程,一般可分为几个阶段,每个阶段对应不同的轨道.例如发射轨道、转移轨道、运行轨道、同步轨道、返回轨道等.有些卫星的发射并不是直接到达运行轨道,而需要多次变轨.例如地球同步卫星就是先发射到近地的圆轨道上,再变为椭圆形转移轨道,最后在椭圆形轨道的远地点变为同步轨道.因此发射过程需多级火箭推动.


教学设计方案

教学重点:万有引力定律的应用

教学难点:人造地球卫星的发射

教学方法:讨论法

教学用具:多媒体和计算机

教学过程:

一、人造卫星的运动

问题:

  1、地球绕太阳作什么运动?

  回答:近似看成匀速圆周运动.

  2、谁提供了向心力?

  回答:地球与太阳间的万有引力.

  3、人造卫星绕地球作什么运动?

  回答:近似看成匀速圆周运动.

  4、谁提供了向心力?

  回答:卫星与地球间的万有引力.

请学生思考讨论下列问题:

  例题1、根据观测,在土星外围有一个模糊不清的光环,试用力学方法判定土星的光环究竟是与土星相连的连续物,还是绕土星运转的小卫星群?

  分别请学生提出自己的方案并加以解释:

1、如果是连续物则:这些物体作匀速圆周运动的线速度与半径成正比,

  2、如果是卫星则:这些物体作匀速圆周运动的线速度与半径的平方根成反比, 这个题可以让学生充分讨论.

二、人造卫星的发射

  问题:1、卫星是用什么发射升空的?

  回答:三级火箭

  2、卫星是怎样用火箭发射升空的?

  学生可以讨论并发表自己的观点.

  下面我们来看一道题目:

  例题2、1999年11月21日,我国“神州”号宇宙飞船成功发射并收回,这是我国航天史上重要的里程碑.新型“长征”运载火箭,将重达8.4t的飞船向上送至近地轨道1,飞船与火箭分离后,在轨道1上以速度7.2km/s绕地球作匀速圆周运动.试回答下列问题:

  (1)根据课文内容结合例题(2)(3)(4)问画出图示.

  (2)轨道1离地的高度约为:

  A、8000km     B、1600km      C、6400km       D、420xxkm

  解:由万有引力定律得:

  解得: =1600km

  故选(B)

  (3)飞船在轨道1上运行几周后,在 点开启发动机短时间向外喷射高速气体使飞船加速,关闭发动机后飞船沿椭圆轨道2运行,到达 点开启发动机再次使飞船加速,使飞船速率符合圆轨道3的要求,进入轨道3后绕地球作圆周运动,利用同样的方法使飞船离地球越来越远,飞船在轨道2上从 点到

www.jiaoxue51.com点过程中,速率将如何变化?

  解:由万有引力定律得:

  解得:

  所以飞船在轨道2上从 点到 点过程中,速率将减小.

  (4)飞船在轨道1、2、3上正常运行时:

  ①飞船在轨道1上的速率与轨道3上的速率哪个大?为什么?

  回答:轨道1上的速率大.

  ②飞船在轨道1上经过 点的加速度与飞船在轨道2上经过 点的加速度哪个大?为什么?

  回答:一样大

  ③飞船在轨道1上经过 点的加速度与飞船在轨道3上经过 点的加速度哪个大?为什么?

  回答:轨道1上的加速度大.

探究活动
  收集资料。组织学生编写相关论文。
  1、世界第一颗人造卫星到中国的第一颗人造卫星的历史过程。
  2、我国的人造卫星现在在天空中飞翔的有多少颗及它们的周期。


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