高中物理教材 习题集

人造卫星、宇宙速度
一、学目标
　　1.知道并会推倒第一宇宙速度.
2.能区分最小发射速度和卫星最大速度。
二、教学重点
　　1.第一宇宙速度的推导.
　　2.运行速率与轨道半径之间的关系.
三、教学难点
　　运行速率与轨道半径之间的关系.
四、教学方法
　　1.关于第一宇宙速度和地球同步卫星轨道的教学，采用电教法、推导法、归纳法、讲授法等综合教法进行.
　　2.关于天体的几个层次的教学，采用电教法、讲授法进行.
五、教学过程
　　导入新课
　　1.问：在高山上用不同的水平初速度抛出一个物体，不计空气阻力，它们的落地点相同吗？
　　学生：它们的落地点不同，速度越大，落地点离山脚越远.因为在同一座高山上抛出，它们在空中运动的时间相同，速度大的水平位移大，所以落地点也较远.
　　教师：假设被抛出物体的速度足够大，物体的运动情形又如何呢？
　　学生进行猜想.
　　教师总结，并用多媒体模拟.
　　如果地面上空有一个相对于地面静止的物体，它只受重力的作用，那么它就做自由落体运动，如果物体在空中具有一定的初速度，且初速度的方向与重力的方向垂直，那么它将做平抛运动，牛顿曾设想过：从高山上用不同的水平速度抛出物体，速度一次比一次大，落地点也一次比一次离山脚远，如果没有空气阻力，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来，它将围绕地球旋转，成为一颗绕地球运动的人造地球卫星，简称人造卫星.
　　2.引入：那么人造卫星的轨道半径和它的运动速率之间有什么关系呢？本节课我们就来学习这个问题。
　　新课教学
　　（一）宇宙速度
　　1.设一颗人造卫星沿圆形轨道绕地球运转.
　　①教师：卫星绕地球运转的向心力由什么力提供？
　　学生：由卫星所受地球的万有引力来提供.
　　②据上述关系你能得到什么表达式？
　　学生：
　　③所以我们得到
　　教师：在公式中，M为地球质量，G为引力恒量，r为卫星轨道半径.此式为卫星绕地球正常运转的线速度的表达式.
　　2.讨论v与r之间的关系：
　　学生：由于GM一定，r越小，线速度v越大，反之，r越大，v越小.
　　教师：由此我们得到：距地面越高的卫星运转速率越小.那么，是向高轨道发射困难，还是向低轨道发射卫星困难呢？
　　学生：向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星要困难，因为向高轨道发射卫星，火箭要克服地球对它的引力做更多的功.
　　3.对于靠近地面运行的人造卫星，求解它绕地球的速率