《宇宙航行——地球同步卫星 教案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《宇宙航行——地球同步卫星 教案（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、必修二 6.5宇宙航行地球同步卫星教案 一、教案背景 本节前已经讲过卫星的发射，环绕的有关知识，对卫星环绕地球飞行的速 率、周期等有了初步的了解，高中阶段主要研究的有极地卫星和地球同步卫星， 其中地球同步卫星用于通讯等和人们生活息息相关用途，并且其轨道、运动有 着其自己的特点。因此设立了本教案让同学们更好的了解同步卫星的特点及用 途，培养学生的学习兴趣。 二、教学课题 地球同步卫星 三、教材分析 本节为第六章第五节中的一个内容。此前，学生已经学习了圆周运动和万 有引力定律，知道卫星做圆周运动所需要的向心力是万有引力所充当的。并且 在万有引力定律的成就一课中，对天体的运动规律也有了一定的认识。
2、四、三维目标 （一）知识与技能 1、了解地球同步卫星的一些实际应用。 2、了解地球同步卫星的运动特点。 3、地球同步卫星和其他卫星的运动的共同点：万有引力作为行星、卫星圆 周运动的向心力，会用万有引力定律计算天体的质量。 4、理解并运用万有引力定律处理地球同步卫星问题的思路和方法。 （二）过程与方法 1、培养学生根据事件的之间相似性采取类比方法分析新问题的能力与方法。 2、培养学生归纳总结建立模型的能力与方法。 3、培养学生自学能力和团队合作意识。（三）情感、态度与价值观 体会万有引力定律在人类认识自然、改造自然的巨大意义和作用。使学生 对航天知识产生兴趣，增强学生学习物理的积极性和主动性。
3、五 、教学重点、难点重点：地球同步卫星的轨道特点和运行规律。 难点：地球同步卫星的轨道位置的确定。 六、教学方法 教师启发、引导，学生观察并自主思考，讨论、交流学习成果。并结合应 用现代信息技术和网络资源。通过分析找到地球表面物体万有引力与两个分力 重力和物体随地球自转的向心力，与同步卫星若在北半球受到的万有引力 的两个分力进行对比与比较。得到地球同步卫星轨道位置的结论，并由万有引 力定律及同步卫星周期，从而推导地球同步卫星的速度、高度等。 七、教学过程 （一） 、新课引入 在地球的周围有许许多多的卫星，有气象卫星、通讯卫星等等。其中有一 种很特别的卫星它总是相对于地球的一个固定位置保持相对静
4、止，这种卫星就 是地球同步卫星。 播放同步卫星视频：http:/ 同步卫星1_在线视频观看 （二）新课教学 1、简单介绍地球同步卫星 卫星环绕地球的角速度与地球自转的周期相同，相对于地面静止，因此从 地球上看它总在某地的正上方，因此叫做地球同步卫星。 学生活动：根据地球同步卫星的定义讨论、归纳、总结其特点： （教师引导并总结） 与地球具有相同的角速度和周期，地球同步卫星的周期 T=24h。 相对于地球的某地保持相对静止。提出疑问：既然是相对于地球某地保持静止，那么在大连的上空有没有地 球同步卫星？并给出若卫星相对于大连所在的北半球保持静止应有的轨道图片。 2、地球同步卫星的轨道 若同步卫星在大
5、连的正上方，如图一 B 点所示。 在地球表面，北半球的物体收到的力如图二所示。 学生活动： 对比图一、图二的区别。 地球表面的物体万有引力的两个分力向心 力和重力，重力与支持力平衡，所以静止不动；在 天空的同步卫星也收到地球对其的万有引力，万有引 力 的两个分力 ，分力 充当向心了，另一分力 2 1 F F 和 1 F 2 F 没有力与其平衡，所以卫星将在分力 的作用下向 1 F 的方向运动，不能保持相对于地面静止。 1 F 学生活动： 分析地球同步卫星实际的轨道：赤道平面上距地一定高度的轨道上。 3、地球同步卫星的轨道高度已经知道地球同步卫星的周期和实际的轨道，若地球质量为 M，地球半 径为
6、 R，周期为 T，能否利用这些条件计算出地球同步卫星距离地面的高度？ 学生活动：在演算纸上进行推导计算解：忽略地球自转，万有引力完全充当向心力，则： h 4 m ) h ( m 2 2 2 R T R M G 其中 G、M、T、R 都是定值 R GMT 3 2 2 4 h 图一 图二那么可得出结论：地球同步卫星具地面的高度也是一定的。地球同步卫星 的轨道高度大约是地球半径的六倍，约为 36000km。 4、地球同步卫星速率由上面已经推出的地球同步卫星的轨道半径和周期，由学生推导地球同步 卫星的速率。速率 对于地球同步卫星来说，轨道半径和周期一定，那么其速率为 T r v 2 定值。即：所有地球
7、同步卫星的速率相同。 km/s 3 v 5、归纳地球同步卫星的轨道和运动的特点 学生活动：归纳地球同步卫星的特点 （1） 、定周期： T=24 h （2） 、定轨道：地球同步卫星在通过赤道的平面上运行， （3） 、定高度：离开地面的高度 h为定值，约为地球轨道半径的 6倍。 h = 36000千米 （4） 、定速率：所有同步卫星环绕 地球的速度都相同。 V = 3 千米/秒 教师介绍地球同步卫星的第五个特点： （5） 、定点：每颗卫星都定在世界卫星组织规定的位置上。 6、知识扩展：地球同步卫星的原理和用途 由学生分组讨论，并上网查阅相关资料几分种后各组选出代表发言，让学 生相互合作，体验探究未
8、知领域的过程，寻找科学的学习方法。 在同步卫星所在的轨道上，为了防止卫星间相互干扰，每 3才能放置一 颗同步卫星。在地球同步轨道上布设 3颗通讯卫星，即可实现除两极外的全球 通讯。北斗卫星导航系统是中国自行研制开发的区域性有源三维卫星定位与通信 系统（CNSS） ，它由 5颗地球同步卫星和 30颗非静止轨道卫星。 向学生展示相关网络资源链接：北斗卫星导航系统 北斗卫星系统介绍 7、地球同步卫星与极地卫星的对比 由学生通过链接按扭自动进入相应的界面，了解极地卫星的相关知识。 链接：极地卫星 百科极地卫星_在线视频观看 以问题的形式向学生提出如下几问： （1）谁飞得高？（极地卫星飞行高度600-1
9、500km，地球同步卫星飞行高度 36000km） （2）谁的运行周期长？（地球同步卫星周期24h，极地卫星周期12h） （3）谁的速度得快？（极地卫星 由公式推导： ） r GM v （4）侦察卫星是什么卫星？（极地卫星）通信卫星呢？（同步卫星） 学生以小组的形式，讨论学习相关问题，每小组选出代表回答以上问题。 （三）课题小结1、地球同步卫星相对于地球的一个固定位置保持相对静止，绕地球做圆周运 动，地球对卫星的万有引力充当了向心力。 2、地球同步卫星特点，五个一定：定周期、定轨道、定高度、定速率、定点。 3、地球同步卫星和极地卫星的区别。 （四）巩固与练习 1、由于通讯和广播等方面的需要，许
10、多国家发射了地球同步卫星，这些卫星 的：A.质量可以不同B.轨道半径可以不同C.轨道平面可以不同D.速率可以不同 2、据报道，我国数据中继卫星“天链一号 01星”于 2008年 4月 25日在西昌卫 星发射中心发射升空，经过 4次变轨控制后，于 5月 1日成功定点在东经 77 赤道上空的同步轨道。关于成功定点后的“天链一号 01星”，下列说法正确的是： A.运行速度大于 7.9 km/s B.离地面高度一定，相对地面静止 C.绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大 D.向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等八板书设计 地球同步卫星 一、地球同步卫星：对于地球的一个固定位置保持相
11、对静止，其角速度与地球 自转角速度相同。 二、地球同步卫星的特点（五个一定） 1、定周期： T=24 h 2、定轨道：地球同步卫星在通过赤道的平面上运行。 3、定高度：离开地面的高度 h为定值。 4、定速率：所有同步卫星环绕地球的速度都相同。 5、定点：每颗卫星都定在世界卫星组织规定的位置上。 九、教学反思 教学达到了预先设计的教学目的；知识呈现方式得当，层次清楚；板书条 理分明。用对比的方法解决了本节的难点，个人感觉这是本节课的亮点。但本节课也有一些疏漏失误之处，就是新课讲授前对学过的知识回顾不够， 有些同学不能及时回忆起前面所讲的知识，在讲课过程中学生不能很快的练习 到原有的知识，对教学产生了一定的影响。在新课讲授前应带领学生回顾一下 先前所学的圆周运动和万有引力定律的一些知识要点。
