高中物理人教版 (新课标)必修25.宇宙航行教案

这是一份高中物理人教版 (新课标)必修25.宇宙航行教案，共3页。教案主要包含了教学目标，重点难点，教学方法，教学用具，教学过程，课外作业，教学后记等内容，欢迎下载使用。
1．进一步理解人造卫星的运行原理以及卫星中的失重现象。
2．知道同步卫星的知识及应用。
【重点难点】
同步卫星的特点及应用。
【教学方法】
讲练结合
【教学用具】
课 件
【教学过程】
一、人造卫星中的“超重”和“失重”现象
1、发射人造卫星时，卫星尚未进入轨道的加速过程和返回地面的减速过程中，由于具有竖直向上的加速度，卫星及卫星内的物体均处于超重状态。
【例1】火箭发射卫星的开始阶段是竖直升空的，卫星中用弹簧秤悬挂一个质量m=9kg的物体，当卫星升到某高处时，火箭向上的加速a＝5m／s2 ，弹簧秤的读数为85N，那么此时卫星距地面的高度h是多少千米？（地球的半径取6400km，g取10m／s2）
2、轨道处的向心加速度：
卫星正常运行时，地球对它的万有引力提供向心力，
即 ， 则
此向心加速度也等于轨道处的重力加速度（gh）：。
3、卫星中的物体处于完全失重状态
卫星中的物体跟随卫星一起绕地球作匀速圆周运动，受到的引力全部提供圆周运动所需要的向心力，其加速度即为轨道处的重力加速度，而对支持物没有弹力作用，处在完全失重状态。凡是工作原理与重力有关的仪器（如天平、水银气压计等）在卫星中都无法使用，凡是与重力有关的实验，在卫星中也无法进行。
引导学生思考：在正常运行的卫星中，有一物体自行脱落，该物体作何种运动？
引入：由于卫星受到的万有引力提供了它绕地球运行的向心力，轨道半径越大的卫星，运行速度越小，不同的卫星可能在不同的轨道上运行，满足什么样的条件，卫星能和地球自转同步呢？
二、地球的同步卫星
1、同步卫星与地面相对静止，与地球自转同步，周期为24h。
2、同步卫星的运行方向与地球自转方向相同。
3、同步卫星定点在赤道正上方，离地高度（轨道半径）、运行速率、角速度、周期是唯一确定的。
分析：由于运行时，万有引力提供卫星运转的向心力，万有引力必须在轨道平面上，所以卫星的轨道平面必过地球中心，而同步卫星与地球自转同步，所以其轨道平面必定与赤道平面重合，且所有同步卫星都在赤道正上方。
设地球质量M，半径为R，自转周期为T，同步卫星质量m，离地高度h，由牛顿第二定律：
（1）轨道半径（离地高度）：
，
∴ 又∵ ∴
（2）运行速率：
【例2】我国于1986年2月1日成功发射了一颗实用地球同步卫星，于1999年11月20日又成功发射“神舟号”试验飞船，飞船在太空中飞行了21小时，绕地球14圈，又顺利返回地面。那么此卫星与飞船在轨道上正常运转比较：
A．卫星的运转周期较大 B．卫星的运转速率较大
C．卫星的加速度较大 D．卫星的离地高度较大
分析：飞船在轨道上正常运行时，地球对它的引力提供向心力，其周期小时，比同步卫星小，可得A、D正确。
【例3】我国发射的亚洲一号通讯卫星的质量为m，如果地球半径为R，自转角速度为，表面重力加速度为g，则卫星：
A．距地面的高度 B．环绕速度
C．受到地球引力为 D．受到地球引力为
分析：由和知A、B正确，由，把代入可知C正确，D肯定不对。
【例4】地球半径为R，距地心为r处有一颗同步卫星，另一星球半径为3R，距该星球球心为3r处也有一颗同步卫星，它的周期为72h，则该星球的平均密度为地球的几倍？
解：对于地球的同步卫星：
，得，地球密度，
同理，某星球的密度为：
【课外作业】
1、教材：P5——（3）
2、学海导航：P2——4
【教学后记】