人教版高中物理必修二宇宙航行-地球同步衛(wèi)星教案

必二6.5宙行—地同衛(wèi)教一、教背景本節(jié)前已經(jīng)講過衛(wèi)星的發(fā)射繞的有關(guān)知識星環(huán)繞地球飛行的速率、周期等有了初步的了解高中階段主要研究的有極地衛(wèi)星和地球同步衛(wèi)星其中地球同步衛(wèi)星用于通訊等和人們生活息息相關(guān)用途并且其軌道運(yùn)動(dòng)有著其自己的特點(diǎn)因此設(shè)立了本教案讓同學(xué)們更好的了解同步衛(wèi)星的特點(diǎn)及用途培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。二、教課題地球同步衛(wèi)星三、教分析本節(jié)為第六章第五節(jié)中的一個(gè)內(nèi)容此前學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了圓周運(yùn)動(dòng)和萬有引力定律知道衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力是萬有引力所充當(dāng)?shù)牟⑶以谌f有引力定律的成就一課中，對天體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律也有了一定的認(rèn)識。四、三目標(biāo)（一）識與技能1、了解地球同步衛(wèi)星的一些實(shí)際應(yīng)用。2、了解地球同步衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)。3、地球同步衛(wèi)星和其他衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)的共同點(diǎn)：萬有引力作為行星、衛(wèi)星圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，會(huì)用萬有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量。4、理解并運(yùn)用萬有引力定律處理地球同步衛(wèi)星問題的思路和方法。（二）程與方法1養(yǎng)學(xué)生根據(jù)事件的之間相似性采取類比方法分析新問題的能力與方法。2、培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)建立模型的能力與方法。3、培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力和團(tuán)隊(duì)合作意識。（三）感、態(tài)度與值觀

體會(huì)萬有引力定律在人類認(rèn)識自然改造自然的巨大意義和作用使學(xué)生對航天知識產(chǎn)生興趣，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性和主動(dòng)性。五、教重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：地球同步衛(wèi)星的軌道特點(diǎn)和運(yùn)行規(guī)律。難點(diǎn)：地球同步衛(wèi)星的軌道位置的確定。六、教方法教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生觀察并自主思考，討論、交流學(xué)習(xí)成果。并結(jié)合應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)資源過分析找到地球表面物體萬有引力與兩個(gè)分力——重力和物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力同步衛(wèi)星若在北半球受到的萬有引力的兩個(gè)分力進(jìn)行對比與比較得到地球同步衛(wèi)星軌道位置的結(jié)論并由萬有引力定律及同步衛(wèi)星周期，從而推導(dǎo)地球同步衛(wèi)星的速度、高度等。七、教過程（一、課引入在地球的周圍有許許多多的衛(wèi)星有氣象衛(wèi)星通訊衛(wèi)星等等其中有一種很特別的衛(wèi)星它總是相對于地球的一個(gè)固定位置保持相對靜止種衛(wèi)星就是地球同步衛(wèi)星。播放同步衛(wèi)星視頻：/flash/html/4/2012/0217/3512.html同步衛(wèi)星1_在線視頻觀看（二）課教學(xué)1、單介紹球同步衛(wèi)星衛(wèi)星環(huán)繞地球的角速度與地球自轉(zhuǎn)的周期相同相對于地面靜止因此從地球上看它總在某地的正上方，因此叫做地球同步衛(wèi)星。學(xué)生活動(dòng)：根據(jù)地球同步衛(wèi)星的定義討論、歸納、總結(jié)其特點(diǎn)：（教師引導(dǎo)并總結(jié)）

與地球具有相同的角速度和周期，地球同步衛(wèi)星的周期。相對于地球的某地保持相對靜止。

提出疑問既然是相對于地球某地保持靜止那么在大連的上空有沒有地球同步衛(wèi)星？并給出若衛(wèi)星相對于大連所在的北半球保持靜止應(yīng)有的軌道圖片。2、球同步星的軌道若同步衛(wèi)星在大連的正上方，如圖一B點(diǎn)示。在地球表面，北半球的物體收到的力如圖二所示。學(xué)生活動(dòng)：對比圖一、圖二的區(qū)別。地球表面的物體萬有引力的兩個(gè)分力——向心力和重力重力與支持力平衡所以靜止不動(dòng)在天空的同步衛(wèi)星也收到地球?qū)ζ涞娜f有引力，萬有引力

圖一的兩個(gè)分和，分力F11

充當(dāng)向心了，另一分

2沒有力與其平衡，所以衛(wèi)星將在分力F1

的作用下向F1的方向運(yùn)動(dòng)，不能保持相對于地面靜止。學(xué)生活動(dòng)：分析地球同步衛(wèi)星實(shí)際的軌道：赤道平面上距地一定高度的軌道上。3、球同步星的軌道高

圖二已經(jīng)知道地球同步衛(wèi)星的周期和實(shí)際的軌道，若地球質(zhì)量為M，地球半徑為R，周期為，能否利用這些條件計(jì)算出地球同步衛(wèi)星距離地面的高度？學(xué)生活動(dòng)：在演算紙上進(jìn)行推導(dǎo)計(jì)算解：忽略地球自轉(zhuǎn)，萬有引力完全充當(dāng)向心力，則：m4mR(Rh)24

其中G、M、、是定值那么可得出結(jié)論地球同步衛(wèi)星具地面的高度也是一定的地球同步衛(wèi)星的軌道高度大約是地球半徑的六倍，約為4、球同步星速率由上面已經(jīng)推出的地球同步衛(wèi)星的軌道半徑和周期學(xué)生推導(dǎo)地球同步衛(wèi)

星的速率。速

r

對于地球同步衛(wèi)星來說軌道半徑和周期一定那么其速率為定值。即：所有地球同步衛(wèi)星的速率相同。km/s5、納地球步衛(wèi)星的軌和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)學(xué)生活動(dòng)：歸納地球同步衛(wèi)星的特點(diǎn)（1周期：T=24h（2軌道：地球同步衛(wèi)星在通過赤道的平面上運(yùn)行，（3度開地面的高度h為定值為地球軌道半徑的倍。h=千米（4速率：所有同步衛(wèi)星環(huán)繞地球的速度都相同。V3米/秒教師介紹地球同步衛(wèi)星的第五個(gè)特點(diǎn)：（5點(diǎn)：每顆衛(wèi)星都定在世界衛(wèi)星組織規(guī)定的位置上。6、識擴(kuò)展地球同步衛(wèi)的原理用途由學(xué)生分組討論并上網(wǎng)查閱相關(guān)資料幾分種后各組選出代表發(fā)言讓學(xué)生相互合作，體驗(yàn)探究未知領(lǐng)域的過程，尋找科學(xué)的學(xué)習(xí)方法。在同步衛(wèi)星所在的軌道上，為了防止衛(wèi)星間相互干擾，°才能放置一顆同步衛(wèi)星地球同步軌道上布設(shè)3顆通訊衛(wèi)星可實(shí)現(xiàn)除兩極外的全球通訊。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國自行研制開發(fā)的區(qū)域性有源三維衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)（由地球同步衛(wèi)星和30非靜止軌道衛(wèi)星。向?qū)W生展示相關(guān)網(wǎng)絡(luò)資源鏈接：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)7地球同步衛(wèi)與極地星的對比

北斗衛(wèi)系統(tǒng)介紹由學(xué)生通過鏈接按扭自動(dòng)進(jìn)入相應(yīng)的界面，了解極地衛(wèi)星的相關(guān)知識。鏈接：極地衛(wèi)星百科極地衛(wèi)星_在線視頻觀看以問題的形式向?qū)W生提出如下幾問：（1）誰飛得高？（極地衛(wèi)星飛行高度600-1500km地球同步衛(wèi)星飛行高度36000km）（2）誰的運(yùn)行周期長？（地球同步衛(wèi)星周期，極地衛(wèi)星周期12h

（3）誰的速度得快？（極地衛(wèi)星

由公式推導(dǎo)v

GMr

）（4）偵察衛(wèi)星是什么衛(wèi)星？（極地衛(wèi)星）通信衛(wèi)星呢？（同步衛(wèi)星）學(xué)生以小組的形式，討論學(xué)習(xí)相關(guān)問題，每小組選出代表回答以上問題。（三）題小結(jié)1同步衛(wèi)星相對于地球的一個(gè)固定位置保持相對靜止地球做圓周運(yùn)動(dòng)，地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力充當(dāng)了向心力。2、地球同步衛(wèi)星特點(diǎn)，五個(gè)一定：定周期

、定軌道、

定高度

、

定速率、定點(diǎn)。3、地球同步衛(wèi)星和極地衛(wèi)星的區(qū)別。（四）固與練習(xí)1于通訊和廣播等方面的需要多國家發(fā)射了地球同步衛(wèi)星些衛(wèi)星的：質(zhì)量可以不同B.軌道半徑可以不同C.軌道平面可以不同D.速率可以不同2、據(jù)報(bào)道，我國數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星天鏈一號01星于年425日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空，經(jīng)4次變軌控制后，月日成功定點(diǎn)在東經(jīng)赤道上空的同步軌道。關(guān)于成功定點(diǎn)后的“天鏈一號01”，下列說法正確的是：A.運(yùn)行速度大于7.9離地面高度一定，相對地面靜止C.繞地球運(yùn)行的角速度比月繞地球運(yùn)行的角速度大D.向心加速度與靜止在赤道上物體的向心加速度大小相等八．板設(shè)計(jì)地球同衛(wèi)星一地球同步衛(wèi)星對于地球的一個(gè)固定位置保持相對靜止其角速度與地球自轉(zhuǎn)角速度相同。二、地球同步衛(wèi)星的特點(diǎn)（五個(gè)一定）1、定周期T=24h2、定軌道地球同步衛(wèi)星在通過赤道的平面上運(yùn)行。3、定高度離開地面的高度h為定值。

4、定速率所有同步衛(wèi)星環(huán)繞地球的速度都相同。5、定點(diǎn)：顆衛(wèi)星都定在世界衛(wèi)星組織規(guī)定的位置上。九、教反思教學(xué)達(dá)到了預(yù)先設(shè)計(jì)的教學(xué)目的知識呈現(xiàn)方式得當(dāng)層次清楚板書條理分明