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1、宇宙速度 人造地球卫星教学目的 :、了解人造卫星的有关知识2、. 通过讲解与举例 , 让学生掌握第一宇宙速度的推导 . 了解第二、第三宇宙速度的意义重点: 第一宇宙速度的推导教学方法 : 启发、讲授教学过程 :一 . 组织教学 :二 . 引入新课 :970年 4月 24日, 我国发射了第一颗人造地球卫星 , 到现 在我国已发射了多颗人造地球卫星 .1975 年, 我国就掌握了 使卫星返回地面的回收技术 , 成为世界上第三个掌握这种先 进技术的国家 .1984 年 4月 8日, 我国发射了一颗试验通讯卫 星, 把卫星准确地运送到指定位置的同步轨道上. 这是一个难度非常大的多维控制问题 . 同步卫
2、星的定点成功 , 标志着 我国在运载火箭和卫星技术方面已加入世界先进行列 . 近几 年 , 我国一直利用火箭为其它国家发射卫星 . 这节课我们来 学习人造地球卫星的基本知识 .三. 讲授新课 :. 牛顿的人造卫星设想 : 如果地面上空有一个相对于地面静止的物体 , 它只受到 重力的作用 , 那么它将做自由落体运动 . 如果物体在空中具 有一定的初速度 , 且初速的方向与重力方向垂直 , 那么它将 做平抛运动 . 牛顿就曾设想 , 从高山上用不同的水平速度抛 出物体 , 速度一次比一次大 , 则落点一次比一次远 , 如不计空 气的阻力 , 当速度足够大时 , 物体就永远不会落到地面上来 , 而围
3、绕地球旋转 , 成为一颗人造地球卫星了 .2. 宇宙速度 :第一宇宙速度 :提问 : 当物体一速度达到多大时 , 物体在重力作用下 , 不 会落到地面上来 , 而围绕地球作圆周运动 , 成为人造地球卫 星呢?答 : 由于人造地球卫星在空中运行时 , 仅受到地球对它 的万有引力作用 , 这时 , 它就是卫星做匀速圆周运动所需要 的向心力 , 即 :Gmm/r2=mV2/rV=（Gm/r）1/2从上式可见 ,r 越大 , 即卫星离地面越高 , 它环绕地球运 动的速度 V越小. 对于靠近地面运行的卫星 ,可以认为 r 近似 等于地球的半径 R 地, 地球对物体的引力 , 近似等于卫星的重 力 mg,
4、则有 :V=(gR) 1/2 地将 g=0.0098km/s2 和 R地 =6400km代入上式有 :V=7.9km/s 这就是人造地球卫星在地面附近环绕地球做匀速圆周 运动必须具有的速度 , 叫第一宇宙速度 . 也叫环绕速度 .说明：) 是最小的发射速度，最大的环绕速度2) 所有轨道的圆心都在地心上 第二宇宙速度 : 如果人造地球卫星进入轨道的水平速度大于 7.9km/s, 而小于 11.2km/s, 它绕地球运行的轨迹就不是圆而是椭圆了 . 当卫 星的速度等于或大于 11.2km/s 的速度时 , 卫星就可以挣脱地 球的引力的束缚 , 成为绕太阳运动的人造行星 , 或飞到其它 行星上去 .
5、 所以 11.2km/s 这个速度叫做第二宇宙速度 . 也叫 脱离速度说明：是卫星挣脱地球束缚的最小发射速度 第三宇宙速度 :达到第二宇宙速度的卫星还受到太阳的束缚 , 要想挣脱 太 阳 的 束 缚 , 飞 到 太 阳 系 以 外 的 空 间 , 速 度 必 须 大 于 16.7km/s, 这个速度叫做第三宇宙速度 . 也叫逃逸速度 是挣脱太阳束缚的最小发射速度。3. 人造卫星中的的超重和失重 : 人造卫星中的人和物体都处于完全失重状态 .4. 人造卫星的应用 :四 . 小结、巩固练习 :例一 . 一颗在圆形轨道上运行的人造地球卫星 , 轨道半 径为 r 时, 它的线速度大小为 V.问: 当卫星的轨道半径增大到 2r 时 , 它的线速度的大小变为多少 ?例二 . 同步卫星的运转周期与地球自转周期相同 . 由于 卫星与地球同步地运动 , 因此从地面看上去 , 卫星好象 "静止 地"停留在某地高空 . 问: 这颗卫星的高度是多少 ?例三. 宇宙中某星球的半径为地球的 2倍, 星球的质量为 地球的 2 倍, 若在该星球上发射一颗卫星，使其环绕该星运 动。问该卫星在该星附近轨道发射需最小速度是多少？五 . 布置作业 :. 书面作业 :2. 家庭作业 :