1、天道酬勤德育渗透案例： 德育渗透案例： 万有引力定律在天文学上的应用 人造地球卫星 王 焕 博 一、教学目标 1、通过对行星绕恒星的运动及卫星绕行星的运动的研究，使学生初步掌握研究此类问题的根本方法：万有引力作为物体做圆周运动的向心力。理解用万有引力定律间接测量太阳和行星质量之道理。 2、使学生对人造地球卫星的发射、运行等状况有初步了解，使学生在头脑中建立起较正确的图景。理解三个宇宙速度之含义，会运用万有引力定律和圆周运动公式分析解答有关卫星运行问题。3、通过介绍我国在空间技术方面的成就，渗透德育思想，进行生动的爱国主义教育。 二、重点、难点分析 1、天体运动的向心力是由万有引力提供的，这一思
2、路是本节课的重点。 2、第一宇宙速度是卫星发射的最小速度，是卫星运行的最大速度，它们的统一是本节课的难点。 三、教具 自制人造地球卫星的发射运行原理图和同步卫星模型。四、教学过程引入新课 1、复习提问：a、物体做圆周运动的向心力公式是什么？分别写出向心力与线速度、角速度、周期的关系式： b、万有引力定律的内容是什么？如何用公式表示？对学生的答复予以纠正或肯定。副板书： c、万有引力和重力的关系是什么？重力加速度的决定式是什么？学生答复：地球外表物体受到的重力是物体受到地球万有引力的一个分力，但这个分力的大小根本等于物体受到地球的万有引力。如不全面，教师予以补充。副板书： 2、引课提问：根据前面
3、所学知识，我们知道了所有物体之间都存在着相互作用的万有引力，而且这种万有引力在天体这类质量很大的物体之间是非常巨大的。那么为什么这样巨大的引力没有把天体拉到一起呢？可由学生讨论，教师归纳总结。原因是象行星绕恒星做圆周运动，行星做圆周运动的向心力由恒星对它的万有引力提供。教师边讲解，边画板图。可见万有引力与天体的运动密切联系，我们这节课就要研究万有引力定律在天文学上的应用。板书：万有引力定律在天文学上的应用 人造地球卫星教学过程 、研究天体运动的根本方法：刚刚我们分析了行星的运动，发现行星绕恒星做圆周运动，此时，恒星对行星的万有引力是行星做圆周运动的向心力。其实，所有行星绕恒星或卫星绕行星的运动
4、都可以根本上看成是匀速圆周运动。这时运动的行星或卫星的受力情况也非常简单：它不可能受到弹力或摩擦力，所受到的力只有一种万有引力。万有引力作为其做圆周运动的向心力。板书：下面我们根据这一根本方法，研究几个天文学的问题。天体质量的计算如果我们知道了一个卫星m绕行星M运动的周期T，知道了卫星运动的轨道半径r，能否求出行星的质量M呢？根据 即 得到行星的质量。同理可求出太阳、地球的质量。利用登月舱还可求出月球的质量。 b、卫星的运行速度V设行星质量为M，某颗卫星运动的轨道半径为r，此卫星质量为m，求卫星的运行速度。得到从公式可以看出，卫星的运行速度与其本身质量无关，与其轨道半径的平方根成反比。轨道半径
5、越大，运行速度越小；轨道半径越小，运行速度越大。c、海王星、冥王星的发现是应用万有引力定律取得重大成就的例子。2、人造地球卫星下面我们再来研究一下人造地球卫星的发射及运行情况。卫星的发射与运行最早研究人造卫星问题的是牛顿，他设想了这样一个问题：在地面某一高处平抛一个物体，物体将沿一条抛物线落回地面。物体初速度越大，飞行距离越远。考虑到地球是圆形的，应该是这样的图景：板图当抛出物体沿曲线轨道下落时，地面也沿球面向下弯曲，物体所受重力的方向也改变了。当物体初速度足够大时，物体就永远不会落向地面，它将围绕地球旋转，就成为一颗人造地球卫星了。上述分析可知，要想使物体成为地球的卫星，物体需要一个最小的发
6、射速度，物体以这个速度发射时，能够刚好环绕地球运行，此时其重力提供了向心力。那么这个速度至少需要多大呢？板书：根据 可以求出这个最小的发射速度其中，g为地球外表的重力加速度，约9.8m/s2，R为地球的半径，约为6.4106m。代入数据我们可以算出此速度为7.9103m/s，也就是7.9km/s。这个速度称为第一宇宙速度。板书：第一宇宙速度7.9km/s第一宇宙速度是发射一个物体，使其成为地球卫星的最小速度。假设以第一宇宙速度发射一个物体，物体将在地面附近环绕地球做匀速圆周运动。假设发射速度大于第一宇宙速度，物体将在离地面远些的轨道上做圆周运动，也叫环绕速度。板书：第一宇宙速度是发射地球卫星的
7、最小速度，是卫星绕地球运行的最大速度。如果物体发射的速度更大，到达或超过11.2km/s时，物体将能够挣脱地球引力的束缚，成为绕太阳运动的行星或飞到其他行星上去。11.2km/s这个速度称为第二宇宙速度，也叫脱离速度。板书：第二宇宙速度=11.2km/s如果物体的发射速度再大，到达或超过16.7km/s时，物体将能够挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外空间去。16.7km/s这个速度称为第三宇宙速度。板书：第三宇宙速度逃逸速度 =16.7km/s三课堂小结本节课我们学习了如何用万有引力定律来研究天体运动的问题；掌握了万有引力是向心力这一研究天体运动的根本方法；了解了卫星的发射与运行的一些情况；知
8、道了第一宇宙速度是卫星发射的最小速度，是卫星绕地球运行的最大速度。最后我们还要了解卫星的有关情况，本节课我们学习的内容较多，希望及时复习。四人造卫星的应用人造卫星有着广泛的应用，在科学研究、无线电通讯、电视转播、军事侦察、资源调查、气象预报、估计粮食产量、发现农作物病虫害等方面，都可以应用人造卫星。应用人造卫星有很多好处，如：用资源卫星，一天绕地球十几圈，用来普查森林，很快就能查完，而且可以监视各种变化，及时设法处理；在卫星上安装勘察矿产资源的遥感设备，还可以勘察地下的铁、钴、镍、铜、石油等多种矿藏。五我国的卫星技术及应用概况德育渗透教育内容自1957年10月4日苏联发射了世界上第一颗人造地球
9、卫星后，人类开始了探索太空世界的新时代。我国于1970年4月24日成功地发射了第一颗人造地球卫星，是继苏联、美国之后，掌握卫星技术的少数几个国家之一。我国自行研制和发射的卫星已应用在科研、教育、通信、气象、国防等各个领域，我国的卫星技术已接近和到达世界先进水平。我国发射的卫星可以分为以下几种类型：a、科学实验卫星；b、返回式遥感卫星；c、通信卫星；d、气象卫星。我国于1975年11月26日成功地发射了第一颗返回式卫星，3天后取得了预定遥感资料，按预定时间顺利返回祖国大地。截止到1996年10月底，我国已发射了17颗返回式遥感卫星，并全部按预定方案成功回收，这在世界航天史上是罕见的，我国的返回式
10、卫星带回了大量信息，在祖国现代化建设中起了很大的作用。例如在地质调查方面，根据卫星照片对塔里木盆地北部石油地质进行分析，发现了新的成油构造信息；在北京找到了个成矿预测区；在内蒙古找到了铬矿和铁矿。我国于1984年4月8日发射了第一颗实验通信卫星；4月16日卫星成功地定点于东经125度赤道上空。卫星在试验阶段即投入了应用，取得了良好效果。截止到1997年5月，我国共发射了8颗静止轨道通信卫星，全部工作正常。通信卫星为我国的播送、电视、卫星等通信事业做出了重大奉献。介绍同步通讯卫星，并说明一颗同步通信卫星覆盖区域 约为地球外表的1/3，如果在同步轨道上等间隔地放3颗通信卫星，就能实现全球通信。我国
11、于1988年和1990年成功地发射了2颗“风云一号气象卫星,于1997年成功地发射了一颗“风云二号气象卫星。卫星采用太阳同步轨道，星上装有两台可见光谱和红外谱段的扫描辐射计。“风云一号气象卫星拍摄的云图照片具有很高的分辨率，对气象预报、环境和灾害监测有重要作用。例如在1991年和1998年我国抗洪救灾中，它提供的信息对了解灾情、分洪决策等起了积极的作用。我国于1997年9月至1999年6月间，已发射了8颗铱星。截止于1999年底，我国共发射各类卫星60颗。1999年11月20日，我国第一艘载人航天试验飞船“神舟号飞行成功，作为我国航天史上的又一里程碑，试验飞船的成功发射与回收，标志着我国载人航
12、天技术有了新的重大突破，标志着中国为探索宇宙潇洒来去天地间奠定了坚实的一步。载人航天技术是航天领域中技术难度最大的。“神舟号飞船的成功发射使我国成为继美国和俄罗斯之后第三个掌握载人航天技术的国家。美联社作出反响：中国完成了对一个宇宙飞船的不载人测试，她的宇航工程是国家力量的象征。载人飞船的研制涉及到天文医学、空气动力学等数十个学科领域，每一个环节都涉及到许多高新技术，可以说，载人飞船的发射是一个国家综合科技水平的全面表达。飞船的成功发射向世人说明，中国在21世纪的教育、科技和经济上将有较大开展。我国是一个开展中国家，经济实力远不如兴旺国家，但是通过改革开放，我国综合国力日益增强，我国广阔科技工
13、作者在党的正确领导下，发扬社会主义制度下团结协作的优势，短时间内使我国的卫星事业得到了迅速开展，掌握了使卫星返回地面的回收技术，用一枚火箭把多颗卫星送入轨道的“一箭 多星等世界尖端技术如：1991年9月20日，我国成功地用一枚运载火箭发射了三颗卫星，成为世界上掌握一箭多星发射技术的少数几个国家之一；1990年4月7日，我国自行研制的“长征三号运载火箭首次为国外用户成功地发射了美国制造的“亚洲一号卫星，标志着我国火箭技术不仅进入成熟和实用阶段，而且也开始步入国际市场；1990年7月16日，我国又将自己研制的大推力运载火箭“长征二号捆绑式运载火箭发射试验成功，说明我国已经具有了发射重型卫星的能力。现在已具有发射近地轨道、太阳同步轨道和地球静止轨道卫星的能力；在卫星姿态、轨道、温度和返回控制等方面已处于世界先进水平。航天事业的开展有着广阔的前景，有志于在这一领域大展宏图的同学们请发奋学习、努力攀登吧！ 2000年5月5日 4