觀察：我國目前發射的部分衛星的執行規律的資料(見下表)：
思考：（1）不同衛星的其執行軌道相同嗎？
（2）不同的衛星執行時有什麼規律？
（3）你能試著用你學過的知識解釋為什麼有這樣的規律嗎？
教師引導學生討論發現規律：
①軌跡：橢圓，有的近似為圓。
②人造衛星的半徑不同，其執行的週期也不同，而且半徑越大，其週期越大。
（2）定量分析衛星執行的線速度、角速度、週期與高度的關係
基本思路：衛星圍繞地球作勻速圓周運動，地球和衛星之間的引力提供向心力。
學生自主討論推導：
（1）由，得，∴當h↑，v↓
（2）由g=mω2（r+h），得ω=，∴當h↑，ω↓
（3）由g，得t= ∴當h↑，t↑
教師幫助歸納小結：衛星繞地運轉軌道半徑越大，速度越小、角速度越小、週期越大。
（3）直觀感受人造衛星的運動規律
演示課件：幾顆不同軌道衛星同時繞地執行動畫,從而直觀判斷以上變化關係
3．例題解析
例1．右圖中，有三個人造地球衛星圍繞地球執行的軌道示意圖，
試根據衛星的相關知識，判斷一下哪些軌道是可能的？為什麼？
結合學生討論引導學生從動力學角度解決問題。衛星近似做勻
速圓周運動，需要向心力，且向心力時刻指向圓心。所以地球與衛星之間指向地心的萬有引力提供向心力，所以衛星作圓周運動的圓心應該是地心。
例2．如圖所示，a、b、c是在地球大氣層外圓形軌道上運動的3顆
衛星。（1）1．試比較三顆衛星的線速度、角速度、加速度、週期、萬有引力的關係。（2）如果c 的速度增加，能否與同軌道的b相撞。
學生思考、討論後回答。
教師適當分析講解。講解重點：①指出萬有引力因為不確定其質量，所以無法比較。②介紹美俄兩國衛星相撞的原因（結合**資料：美俄兩國衛星相撞的原因），指出太空垃圾的危害。
三、當堂訓練
1．地球的半徑為r，地面的重力加速度為g，一顆離地面高度為r的人造地球衛星繞地球做勻速圓周運動，則 （ ）
a．衛星加速度的大小為b．衛星運轉的角速度為
ｃ．衛星運轉的線速度為 ｄ．衛星運轉的週期為
2．兩行星a、b各有一顆衛星a和b ，衛星的圓軌道接近各自行星表面，如果兩行星質量之比ma：mb=p，兩行星半徑之比ra：rb＝q則兩個衛星週期之比ta：tb為
a． b. c. d.
3．三顆人造地球衛星a、b、c在同一平面內沿不同的軌道繞地球做勻速圓周運動，且繞行方向相同，已知ra＜rb＜rc 。若在某一時刻，它們正好執行到同一條直線上，如圖所示。那麼再經過衛星a的四分之一週期時，衛星a、b、c的位置可能是（ ）
三、小結
四、作業
第二課時
一、複習引課
1．萬有引力定律的內容及應用：
2．人造衛星的運動規律及求解思路：
問：不同的軌道的衛星其速度不同，那人類是怎樣將衛星傳送到指定軌道上的呢？
二、新課
4．衛星的發射原理
（1）介紹牛頓的衛星設想（flash）
思考並求解：物體需要多大的發射速度，才能不落加地面，剛好貼著地面運轉？
教師點撥、幫助學生得出第一宇宙速度v1=7．9 km/s
5．宇宙速度
（1）第一宇宙速度v1=7．9 km/s
定義：人造衛星在地面附近繞地球作勻速圓周運動所必須具有的速度。
第一宇宙速度的計算方法：
方法一：地球對衛星的萬有引力就是衛星做圓周運動的向心力．
g=m，v=。當h↑，v↓，
所以在地球表面附近衛星的速度是它執行的最大速度。其大小為r＞＞h（地面附近）時， =7．9×103m/s
方法二：在地面附近物體的重力近似地等於地球對物體的萬有引力，重力就是衛星做圓周運動的向心力．
．當r＞＞h時．gh≈g
所以v1＝=7．9×103m/s
思考並討論後回答：以第一宇宙速度發射衛星時其剛好能在地球表面附近作勻速圓周運動，而如果衛星的速度小於第一宇宙速度，衛星將落到地面而不能繞地球運轉，即進入半徑越大的軌道，所需要的發射v 越大。這與上節課得出的半徑越大的軌道，所需要的執行速度v越小矛盾嗎？
簡略介紹人造衛星的發射速度與執行速度。
①發射速度
所謂發射速度是指被發射物在地面附近離開發射裝置時的初速度，並且一旦發射後就再無能量補充，被發射物僅依靠自己的初動能克服地球引力上公升一定的高度，進入運動軌道。要發射一顆人造地球衛星，發射速度不能小於第一宇宙速度。若發射速度等於第一宇宙速度，衛星只能「貼著」地面近地執行。
如果要使人造衛星在距地面較高的軌道上執行，就必須使發射速度大於第一宇宙速度。
②執行速度：是指衛星在進入執行軌道後繞地球做勻速圓周運動的線速度。當衛星「貼著」地面執行時，執行速度等於第一宇宙速度。
根據可知，人造衛星距地面越高（即軌道半徑r越大），執行速度越小。實際上，由於人造衛星的軌道半徑都大於地球半徑，所以衛星的實際執行速度一定小於發射速度。
模擬得出：
（2）第二宇宙速度（脫離速度）：
①意義：使衛星掙脫地球的引力束縛，成為繞太陽執行的人造行星的最小發射速度。
②如果人造天體的速度大於11．2km/s而小於16．7km/s，則它的執行軌道相對於太陽將是橢圓，太陽就成為該橢圓軌道的乙個焦點。
（3）第三宇宙速度（逃逸速度）：
①意義：使衛星掙脫太陽引力束縛的最小發射速度。
②如果人造天體具有這樣的速度並沿著地球繞太陽的公轉方向發射時，就可以擺脫地球和太陽引力的束縛而邀遊太空了。
這個速度目前能做到嗎？教師介紹以第三速度發射的探測器，先驅者一號。
教師小結：只有你想不到的，沒有你做不到的。隨著科學技術的發展，我們探測太空的腳步會越走越快，越走越遠。
也許有一天我們也能到其它星球旅遊定居。但是今天我們就必須掌握一些必備知識。也就是我們這節課的重點。
6．兩種最常見的衛星
⑴近地衛星。
近地衛星的軌道半徑r可以近似地認為等於地球半徑r，由式②可得其線速度大小為v1=7.9×103m/s；由式③可得其週期為t=5.06×103s=84min。
由②、③式可知，它們分別是繞地球做勻速圓周運動的人造衛星的最大線速度和最小週期。
神舟號飛船的執行軌道離地面的高度為340km，線速度約7.6km/s，週期約90min。
⑵同步衛星。
「同步」的含義就是和地球保持相對靜止，所以其週期等於地球自轉週期，即t=24h。由式g=m= m（r+h）可得，同步衛星離地面高度為 h＝－r＝3·58×107 m即其軌道半徑是唯一確定的離地面的高度h=3.6×104km，而且該軌道必須在地球赤道的正上方，運轉方向必須跟地球自轉方向一致即由西向東。
如果僅與地球自轉週期相同而不定點於赤道上空，該衛星就不能與地面保持相對靜止。因為衛星軌道所在平面必然和地球繞日公轉軌道平面重合，同步衛星的線速度 v==3.07×103m/s
通訊衛星可以實現全球的電視轉播，從圖可知，如果能發射三顆相對地面靜止的衛星（即同步衛星）並相網際網路，即可覆蓋全球的每個角落。由於通訊衛星都必須位於赤道上空3.6×107m處，各衛星之間又不能相距太近，所以，通訊衛星的總數是有限的。
設想在赤道所在平面內，以地球中心為圓心隔50放置一顆通訊衛星，全球通訊衛星的總數應為72個。
7．衛星的超重和失重
（1）衛星進入軌道前加速過程，衛星上物體超重．
(2)衛星進入軌道後正常運轉時，衛星上物體完全失重．
三、當堂訓練
1．關於第一宇宙速度，下面說法有（ ）
a．它是人造衛星繞地球飛行的最小速度
ｂ．它是發射人造衛星進入近地圓軌道的最小速度
ｃ．它是人造衛星繞地球飛行的最大速度
ｄ．它是發射人造衛星進入近地圓軌道的最大速度
２．若在「神舟二號」無人飛船的軌道艙中進行物理實驗，下列實驗儀器①密度計②物理天平③電子秤④擺鐘⑤水銀氣壓計⑥水銀溫度計⑦多用電表仍可以使用的是
ab. ①②⑦ c. ⑥⑦ d.①③⑥⑦
3．對於繞地球做勻速圓周運動的人造地球衛星，下列說法正確的是（ ）
a．人造地球衛星的實際繞行速率一定大於7．9km/s
b．從衛星上釋放的物體將作平拋運動
c．在衛星上可以用天平稱物體的質量
d．我國第一顆人造地球衛星（週期是6．84×103s）離地面高度比地球同步衛星離地面高度小
4．某同學通過直播得知「神舟」六號在圓軌道上運轉一圈的時間小於24小時，由此他將其與同步衛星進行比較而得出以下結論，其中正確的是（ ）
a．「神舟」六號執行的向心加速度大於同步衛星的向心加速度
b．「神舟」六號在圓軌道上的執行速率小於同步衛星的速率
c．「神舟」六號在圓軌道上的執行角速度小於同步衛星的角速度
d．「神舟」六號執行時離地面的高度小於同步衛星的高度
四、小結
五、作業
人造衛星姿態控制問題
例1 3 人造衛星姿態控制問題 人造衛星姿態控制的示意圖如右。圖中，a b兩組噴嘴成對工作，噴嘴噴出的燃料產生的反作用力可使衛星旋轉進入要求的姿態。如果在某時刻t0，衛星體偏離要求的基準姿態 t0 角度，且以角速度繼續偏離。現要求從時刻t0起加上控制力u t 使衛星經過最短的時間重新回覆到所要求的姿...
第五節人造衛星宇宙速度
教學要求 1 衛星速度的計算公式推導 2 第一 第二 第三宇宙速度 3 衛星速度與軌道半徑的關係 課時 1時 重點難點 1 衛星速度公式的推導 2 衛星速度與半徑的關係 過程 1 衛星速度的公式推導 當衛星的速度達到一定程度時，就可以圍繞地球轉動。此時萬有引力提供向心力，下面的推導代數式中m1代表地...