《人造地球卫星》教学设计概要_人造地球卫星教案

《人造地球卫星》教学设计概要由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“人造地球卫星教案”。

《人造地球卫星》教学设计

新疆兵团农七师高级中学 何友林

李万彪 【教学设计】

培养学生使用信息技术的意识和兴趣，拓宽学生解决问题的思路，培养学生的创新精神和实践能力，真正发挥信息技术教育对物理教学改革的推动作用，使学生信息的获取、分析、加工、利用等能力内化为自身的思维习惯和行为方式，从而形成影响人的一生的品质。在设计“人造地球卫星”这节课时应充分注意信息技术与物理学科整合的体现。我认为对中学生来说，创新精神主要体现在学生具有创新意识与创造性思维。同时学生发现问题再利用信息技术自主探索解决问题，是学生主动学习及创造性思维发展和培养的途径。

因此本节课采用信息技术与物理教学整合的模式，创设师生互动，生生互动，自主探究，交互式教学的情境，引导学生发现问题，提出问题，并由学生自己探索寻找解决问题的各种途径。这样做能有效地促进学生参与教学活动，主动学习，自主构建知识结构网络。

这节课的流程如下：

学生已掌握了匀速圆周运动、平抛运动和万有引力定律，对宇宙中的天然天体的运动规律已有初步了解，而对人造卫星、宇宙飞船等人造天体也略有所闻，内心渴望对这些高新技术进一步探究。

在此基础上，通过多媒体课件展现牛顿所描绘的人造卫星的原理图，组织学生讨论，猜想牛顿的思维程序。

在学生充分讨论、发言的基础上，教师进行小结，并提出人造地

球卫星绕地球运转的最小半径、最小发射速度及卫星绕地球运转的最小周期分别为多大的思考题，在学生展开讨论的基础上总结出轨道半径r、环绕速度v和周期T的相互制约关系式。

接着通过Internet网查阅有关人造地球同步卫星的知识。安排学生课外上网查阅有关赤道轨道卫星、极地轨道卫星、太阳同步轨道卫星的知识，人造卫星的发射方式。

【素质教育目标】 1知识目标

当物体的速度足够大时，以致物体所受到地球引力全部用来提供它环绕地球运转所需要的向心力时，物体就不会落向地面，将成为人造卫星。

2能力目标

在推导得出第一宇宙速度的基础上，训练学生利用网络技术获取有关知识的能力，学会自主探究的思维方式去提高解决问题的能力。

3德育目标

在介绍我国航天技术飞速发展的基础上，使学生真正体会到科学技术对社会发展的巨大推动作用，同时加强了对学生的爱国主义情感教育。

【重点和难点】

（l）重点：地球对卫星的万有引力提供卫星绕地心作匀速圆周运动的向心力。

（2）难点：人造地球卫星的能量分析及变量讨论。

【教学过程】 1引入新课

通过多媒体课件，向学生展示：月球在边自转边绕地球公转。地球也是边自转边绕太阳公转。

师：能否发射一颗人造地球卫星，使它和月球一样，绕地心运转呢？能否发射一颗人造行星，使它和地球一样绕太阳运转呢？

2新课教学

用多媒体课件展示，牛顿当初所绘的人造卫星原理图。师：请同学们猜想当时牛顿的思维。

生：（通过生生议论后）地球对周围物体有引力作用，因而在山顶上平抛出的物体要落回地面。但抛出物的初速越大，物体飞得越远，如果没有空气阻力，当初速很大时，物体有可能永远不会落回地面上，它将绕地心作匀速圆周运动或作椭圆轨道运动，成为地球的一颗人造卫星。

师：人造地球卫星是用多级火箭发射获得必要的速度的。设想地球周围没有空气阻力，那么，人造地球卫星的最小发射速度（轨道为圆）、最小运转周期T分别为多大？能不能发射一颗运转周期为83min的人造地球卫星？

经学生讨论和计算后，请两位同学到黑板上分别推导最小发射速度V和最小周期T。

生：当卫星贴近地面附近运行时，最小轨道半径就约等于地球半径R6.37106m6.4106m。

由地球对人造卫星的万有引力提供作圆周运动的向心力，由GMmmv2m42R，当R6.4106m时，F引F向，得22RRTGM6.67101116103vm/s7.910m/s； 6R6.410R3(6.4106)33T223.145.110s85min周期的1124GM6.671061024最小值为85min，不能发射周期为83 min的人造地球卫星。

师：v17.9km/s称为第一宇宙速度，又称环绕速度。它是物体在地面附近贴近地面绕地心作匀速圆周运动的速度。它也是人造地球卫星的最小发射速度。当轨道不是圆，而是椭圆时，则7.9km/2

v21.2km/s称为第二宇宙速度，又称脱离速度。它是物体挣脱地球束缚，绕太阳运转所需的最小发射速度。此时物体成为人造行星。

v316.7km/s称为第三宇宙速度，又称逃逸速度，它是物体能挣脱太阳的束缚，超出太阳系，进入恒星际所需的最小发射速度。

师：（继续设疑提问）若引力恒量G和地球质量M的数值不告诉你，能否计算求得第一宇宙速度？

生：（此时学生很活跃）利用在地面附近地球对物体的万有引力近似等于物体的重力mg，而g9.8m/s2，也能算出第一宇宙速度。运算过程如下：GMmv2mgm，2RR所以vGMRg6.41069.8m/s7.9103m/s。R

师：如果卫星绕地心运转的轨道半径为r，能否得出与此对应的人造地球卫星绕地心运转的线速度v、周期T的表达式？

GMmv242GM师：由F引F向，得2mm2r，所以v；

rrrT1r3；由于GM=定值，所以v；Tr3。由此可知，T2rGM当h变大，v变小，T变大。

师：请同学们请同学们上网查阅有关人造地球同步卫星的资料。

请同学们介绍从网络上获取的有关地球同步卫星的知识。

生：地球同步卫星是相对地球赤道静止不动的卫星，由于地球自转周期约为24h，那么卫星必须与地球自转同步，其周期也等于24h。这样的卫星必须在地球赤道平面内运动，距地面高度h和绕地心作匀速圆周运动的线速度v可由下式求得：

由GMmv242mm2(Rh)2Rh(Rh)T，得

vGMRh，2GMTh3R，把R6.37106m，T=24h=86400s代入上式，可求24得v3.06103m/s，h3.57107m。

师：回答得很好。只有在地球赤道上空距地面3.57104km，在赤道平面内以3.06km/s的线速度绕地心运转的卫星，才相对地面是静止的，其运转方向与地球自转方向相同，其周期和地球自转周期相等。这样的卫星是地球同步卫星中的一种，往往用作通

讯，称为通讯卫星。发射同步卫星的技术要求很高，我国已成为世界上少数几个能发射通讯卫星的国家之一。

师：我们在中学阶段只能学习一些最基本的原理，还有大量的知识有待同学们进入高校后进一步学习。对天体运动感兴趣的同学，可以到网上查阅有关人造卫星资料。

课后作业：请同学们上网查阅有关赤道轨道卫星、极地轨道卫星、太阳同步轨道卫星及卫星的发射方式。以有关内容写一篇科学说明文。