6.5－２ 人造衛(wèi)星 宇宙速度（二）【教學目標】1、進一步理解人造衛(wèi)星的運行原理以及衛(wèi)星中的失重現(xiàn)象。2、知道同步衛(wèi)星的知識及應用。【重點難點】同步衛(wèi)星的特點及應用【教學方法】 引導啟發(fā)式【教學用具】 【教學過程】新課引入人造衛(wèi)星進入軌道后，在正常運行過程中，衛(wèi)星是否處在平衡狀態(tài)？衛(wèi)星中的物體處于什么狀態(tài)？一、人造衛(wèi)星中的 “超重”和“失重”現(xiàn)象1、發(fā)射人造衛(wèi)星時，衛(wèi)星尚未進入軌道的加速過程和返回地面的減速過程中，由于具有豎直向上的加速度，衛(wèi)星及衛(wèi)星內的物體均處于超重狀態(tài)。【例1】火箭發(fā)射衛(wèi)星的開始階段是豎直升空的，衛(wèi)星中用彈簧秤懸掛一個質量m=9kg的物體，當衛(wèi)星升到某高處時，火箭向上的加速a＝5m／s2 ，彈簧秤的讀數(shù)為85N，那么此時衛(wèi)星距地面的高度h是多少千米？（地球的半徑取6400km，g取10m／s2）2、軌道處的向心加速度：衛(wèi)星正常運行時，地球對它的萬有引力提供向心力，即 ，  則此向心加速度也等于軌道處的重力加速度（gh）：。3、衛(wèi)星中的物體處于完全失重狀態(tài)衛(wèi)星中的物體跟隨衛(wèi)星一起繞地球作勻速圓周運動，受到的引力全部提供圓周運動所需要的向心力，其加速度即為軌道處的重力加速度，而對支持物沒有彈力作用，處在完全失重狀態(tài)。凡是工作原理與重力有關的儀器（如天平、水銀氣壓計等）在衛(wèi)星中都無法使用，凡是與重力有關的實驗，在衛(wèi)星中也無法進行。引導學生思考：在正常運行的衛(wèi)星中，有一物體自行脫落，該物體作何種運動？引入：由于衛(wèi)星受到的萬有引力提供了它繞地球運行的向心力，軌道半徑越大的衛(wèi)星，運行速度越小，不同的衛(wèi)星可能在不同的軌道上運行，滿足什么樣的條件，衛(wèi)星能和地球自轉同步呢？二、地球的同步衛(wèi)星1、同步衛(wèi)星與地面相對靜止，與地球自轉同步，周期為24h。2、同步衛(wèi)星的運行方向與地球自轉方向相同。3、同步衛(wèi)星定點在赤道正上方，離地高度（軌道半徑）、運行速率、角速度、周期是唯一確定的。分析：由于運行時，萬有引力提供衛(wèi)星運轉的向心力，萬有引力必須在軌道平面上，所以衛(wèi)星的軌道平面必過地球中心，而同步衛(wèi)星與地球自轉同步，所以其軌道平面必定與赤道平面重合，且所有同步衛(wèi)星都在赤道正上方。設地球質量M，半徑為R，自轉周期為T，同步衛(wèi)星質量m，離地高度h，由牛頓第二定律：（1）軌道半徑（離地高度）：，   ∴  又∵    ∴（2）運行速率：【例2】我國于1986年2月1日成功發(fā)射了一顆實用地球同步衛(wèi)星，于1999年11月20日又成功發(fā)射“神舟號”試驗飛船，飛船在太空中飛行了21小時，繞地球14圈，又順利返回地面。那么此衛(wèi)星與飛船在軌道上正常運轉比較：A．衛(wèi)星的運轉周期較大               B．衛(wèi)星的運轉速率較大C．衛(wèi)星的加速度較大                D．衛(wèi)星的離地高度較大分析：飛船在軌道上正常運行時，地球對它的引力提供向心力，其周期小時，比同步衛(wèi)星小，可得A、D正確。【例3】我國發(fā)射的亞洲一號通訊衛(wèi)星的質量為m，如果地球半徑為R，自轉角速度為，表面重力加速度為g，則衛(wèi)星：A．距地面的高度        B．環(huán)繞速度C．受到地球引力為        D．受到地球引力為分析：由和知A、B正確，由，把代入可知C正確，D肯定不對。【例4】地球半徑為R，距地心為r處有一顆同步衛(wèi)星，另一星球半徑為3R，距該星球球心為3r處也有一顆同步衛(wèi)星，它的周期為72h，則該星球的平均密度為地球的幾倍？解：對于地球的同步衛(wèi)星：      ，得，地球密度，同理，某星球的密度為： 【課外作業(yè)】教材P110— ※（7）【板書設計】【教學隨感】  

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版本： 人教版 (新課標)

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