第五讲 人造地球卫星教学建议

（一）学习目标

1．掌握第一宇宙速度，并根据万有引力定律和向心力公式推算其数值。知道第二宇宙速度和第三宇宙速度的含义，掌握同步通信卫星的运行原理，通过计算得出所有同步卫星高度相同的结论。知道课本中5种卫星的用途。

2．通过得出第一宇宙速度数值和同步卫星轨道高度的学习，认识数值计算的重要意义。

3．通过了解人造地球卫星的广泛应用，懂得科学理论在技术发展中的重要意义。通过对我国航天技术发展过程的学习，激发民族自豪感，增强建设现代化强国的决心。

（二）教学建议

本讲由前苏联第一颗人造地球卫星的发射引入，并界定了什么是航天器，什么是人造地球卫星，初步建立科学的概念。接着重点介绍我国卫星技术的发展，激发学生的学习兴趣。很自然，学生会带着“卫星是怎样发射的？又是怎样运行的？”这些问题学习本讲内容。课本提供的卫星资料非常有限，教师可根据情况适当补充。

1．关于“第一宇宙速度”的教学建议

由于学生已经在拓展型课程Ⅰ的第十五章“宇宙”中学过“第一宇宙速度”，课本只能非常简略地提到。但考虑到相关内容很可能已经被学生遗忘，建议在此处较详细地复习，包括重新推算出第一宇宙速度的数值，通过第一宇宙速度的推算，学习发射人造地球卫星的基本原理。示例1则是用来学习人造地球卫星运行的基本原理，其重点是万有引力定律和圆周运动知识。

通过学习要求学生注意卫星发射和卫星运行的区别，宇宙速度都是指发射速度而不是运行速度，当发射速度确定后，卫星的运行速度与高度有关，高度越低速度越大，这是一个难点。建议通过示例1，结合课本第52页“自主活动2”的讨论予以突破，也可以类比重物在地面降落的例子，从能量观点加以说明。

2．关于课本第51页“大家谈”的教学建议

设计该“大家谈”的意图是活跃气氛，引发思维，不可能要求学生谈得很深入，很全面，只要求学生根据已有知识发挥想象，涉及到以下几方面就可以了。如人造卫星星体、运载器、航天器发射场、航天控制和数据采集网、天体力学、材料科学、遥测遥感和自动控制技术、计算技术等。

3．关于课本第52页“自主活动1”的教学说明

该活动带有启发科学幻想的目的，因为已经说明“地球自转的速度大大超过或低于实际的自转速度”这一条件，所以自转的速度大大增加时将发生很多离心现象，自转的速度大大降低时视重将增加，人在活动或劳动时感到费力。

4．关于“第二宇宙速度和第三宇宙速度”的教学说明

该部分内容虽然打有星号。但对于航天发射的原理还是很重要的，特别是课本的图5-3清楚说明航天器的轨道形状与发射速度的关系，建议要求学生看懂，但推算过程超过中学要求，只要知道结论就可以了，第二宇宙速度和第三宇宙速度的数值也不必要求学生记住。

5．关于“同步卫星”的教学建议

“同步通讯卫星”是卫星应用的重点内容，要求学生能推算出同步卫星的高度，卫星越高，覆盖地球的面积越大，三颗同步卫星覆盖的面积有重复部分。

（三）作业说明

本节共有练习16道，建议第2、4、9道在课内完成。

参考答案

A组

1．$\rho =\frac{3\pi }{G{T}^2}$

2．$T=2\pi \sqrt{\frac{R}{g}}$

3．A

4．D

5．C

6．BC

7．D

8．27∶8；3∶2；8∶27

9．由$v=\sqrt{\frac{Gm}{R}}$可知，当R减小时v要增大；由$T=\frac{2\pi R}{v}$可知R减小，v增大使T减小。

B组

10．BD

11．第一同学错误，由式$F=m\frac{v^2}{r}$不能得出r与F成反比的结论，因为v也要变化；另一位同学正确，万有引力公式$F=G\frac{Mm}{r^2}$中其他皆常数，r²与F成反比，F表示地球能给卫星提供的向心力。

12．a＝ω²R＝（$\frac{2\pi }{T}$）2R；$a=\frac{F}{m}=\frac{GM}{R^2}$

13．16.3km/s

14．5.9×10²⁴kg

15．8.9m/s²，7.3km/s。

16．约300km

发布时间：2014/1/14 下午12:16:00  阅读次数：1546