期许和祝福:为什么人造卫星要自旋

还不是地球引力的作用撒
牛顿运动定律撒

不是所有的卫星都要自旋，而是某一类卫星。
这主要是因为考虑到人造卫星在飞行当中不能允许它随便翻滚，而要求它保持一定的姿态，要么挺直站着，要么躺倒，要么始终朝着某一方向。卫星在太空中采取什么样的姿态，要根据它担负的任务而定。
例如侦察卫星，它的照相机镜头要对准正下方的地面；通信卫星，要使它的天线始终对准地面的通信区域；返回式卫星在返回的时候也要求保持固定的方向。又比方说，在离地面35800千米处的静止通信卫星，如果它的天线没有对准通信区域，哪怕是偏差一度的话，它的通信信号传送到地面时，就会造成600多千米的偏差。假定原来天线对准的是北京，天线向东偏差一度，那么天线对准的目标就移到辽宁省丹东市了。真是“失之毫厘，谬以千里”呀！
怎样才能做到使卫星在太空中始终保持着固定的方向呢？一种最简单的方法就是使它们不停地旋转。太空中几乎没有空气，所以空气产生的摩擦力微不足道，卫星一旦旋转起来，不需要再加动力，它可以自己长期维持旋转，做到“自旋稳定”。
什么叫做“自旋稳定”呢？让我们举一个生活中可以见到的例子。在杂技表演中，见到过表演抖空竹吧！表演者两只手握着一根细细的绳子，把空竹一抖，空竹就在绳子上旋转起来。小小空竹发出娓娓动听的响声，像小鸟一样在表演者的身前身后飞来飞去，从这个表演者的绳子跳到另一个表演者的绳子上。有时候它突然飞到半空中，又稳稳地落到绳子上，都仍旧能平稳地旋转。

不是所有的卫星都要自旋，而是某一类卫星。
这主要是因为考虑到人造卫星在飞行当中不能允许它随便翻滚，而要求它保持一定的姿态，要么挺直站着，要么躺倒，要么始终朝着某一方向。卫星在太空中采取什么样的姿态，要根据它担负的任务而定。
例如侦察卫星，它的照相机镜头要对准正下方的地面；通信卫星，要使它的天线始终对准地面的通信区域；返回式卫星在返回的时候也要求保持固定的方向。又比方说，在离地面35800千米处的静止通信卫星，如果它的天线没有对准通信区域，哪怕是偏差一度的话，它的通信信号传送到地面时，就会造成600多千米的偏差。假定原来天线对准的是北京，天线向东偏差一度，那么天线对准的目标就移到辽宁省丹东市了。真是“失之毫厘，谬以千里”呀！
怎样才能做到使卫星在太空中始终保持着固定的方向呢？一种最简单的方法就是使它们不停地旋转。太空中几乎没有空气，所以空气产生的摩擦力微不足道，卫星一旦旋转起来，不需要再加动力，它可以自己长期维持旋转，做到“自旋稳定”。
什么叫做“自旋稳定”呢？让我们举一个生活中可以见到的例子。在杂技表演中，见到过表演抖空竹吧！表演者两只手握着一根细细的绳子，把空竹一抖，空竹就在绳子上旋转起来。小小空竹发出娓娓动听的响声，像小鸟一样在表演者的身前身后飞来飞去，从这个表演者的绳子跳到另一个表演者的绳子上。有时候它突然飞到半空中，又稳稳地落到绳子上，都仍旧能平稳地旋转。三) 精心研究，合理推导：

1、设疑：要有足够大的速度，才能使抛出的物体成为人造卫星，那么这个速度多大呢？

2、课件出示探究内容和已知条件：

已知地球和人造卫星质量分别为M 和m，卫星到地心的距离为r,求卫星绕地球做圆周运动的速度v 。

3、设疑：解题的思路和方法是什么？

（教师强调学生不急于解题，先看清已知条件，找出解题的思路，引导学生自己得出结论：人造卫星围绕地球做圆周运动的向心力由地球的万有引力提供。）

4、推导卫星运行速度公式：

（学生在正确的解题思路引导下，列出 ，变形后得出 。让学生上黑板推导。教师在学生中观察指导答疑，课件再现推导过程，帮助全体学生达标。）

《宇宙航行》系新课程人教版必修2第七章第五节，重点讲述了人造卫星的发射原理，推导了第一宇宙速度,并介绍了第二、第三宇宙速度。人造卫星是万有引力定律在天文学上应用的一个实例，是人类征服自然的见证，体现了知识的力量，是学生学习了解现代科技知识的一个极好素材。教材不但介绍了人造卫星中一些基本理论，更是在其中渗透了很多研究实际物理问题的物理方法。因此，本节课是“万有引力定律与航天”中的重点内容，是学生进一步学习研究天体物理问题的理论基础。另外，学生通过对人造卫星、宇宙速度的了解，也将潜移默化地产生对航天科学的热爱，增强民族自信心和自豪感。

设计理念：

学科教学活动以学生为主体，促进学生知识、能力、品德三维一体的全面发展，这是本课件设计的基本理念。本节课的难点在于对人造卫星原理的理解，因此教学设计上采用理论探究法：从学生已知的“抛体初速度越大，飞得越远”这一认知入手，通过动画，教师的诱导，创设问题情境，让学生提出猜想：“若初速度足够大，又如何？”达到“心愤愤”的心理状态。然后通过“口悱悱”的质疑，交流讨论、从而实现豁然开朗的“解疑”。从而顺利的完成第一宇宙速度的推导，进而在教学中激发学生求知欲。在整个教学过程中，教师创设一个又一个教学情境，使学生处于探索、研究、思维的氛围中，在满怀热望中步入科学的殿堂，领略和感悟科学的和谐之美。

教学目标：

（一） 知识与技能

理解人造卫星发射原理，推导第一宇宙速度，了解第二、第三宇宙速度，简单了解航天发展史。

（二）过程与方法

学习科学的思维方法，培养学生分析推理能力和合理表达的能力。

（三）情感态度与价值观

激发学习科学，热爱科学的激情，增强民族自信心和自豪感。

课时安排：一节课

教 具：多媒体课件(flash 8制作)、投影仪、计算机

教学流程：

一、创设情境，激发情感：

1、课件展示“神舟六号宇宙飞船发射、运行、返回”视频剪辑。（播放同时可向学生介绍、讲解有关宇宙飞船发射、运行、返回等过程中的一些知识）

2、教师导入：（将音量调小，与课件播放同步）

自古以来飞天一直是全人类的梦想，人类也为此做出了不懈的追求和巨大的牺牲。我国古代的万户就是其中一个，他曾经用47枚火箭捆绑在座椅上，尝试飞天，不幸点火后火箭爆炸，万户为此献出了生命。然而，一次次的失败并没有阻止人类进行太空探索的活动。终于，人类第一颗人造卫星于1957年10月4日从前苏联升空，中国也于1970年发射了第一颗人造卫星。特别是04年10月15日至16日，中国第一次实现载人航天，宇航员杨利伟乘坐“神舟五号”绕地飞行14圈，顺利返回，圆了中国人盼望已久的飞天梦，这是每一个中国人的骄傲和自豪！

3、适时设疑：

那么人类是怎样把物体发射出去，送入太空的呢？（让学生开始及交流）

4、课件出示课题：《宇宙航行》。（教师设问，引领学生进入学习活动中）

二、观察思考，合作探究：

（一）诱导观察：

1、课件动画展示：在某一平台上先后以不同水平速度抛出小球。

2、教师设疑：观察和比较这四条轨迹，你能发现什么？

3、师生小结：得出两个结论，并在课件上出示：

① 物体由于地球引力的作用均落回地面。

② 物体的初速度越大，飞得越远。

（二）放飞思维，大胆猜想：

1、教师设疑：从刚才的四条轨迹图中，你还能联想到什么？

2、课件展示牛顿设想，并用动画动态演示：

忽略空气阻力的影响，当抛出物体的初速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来，它将围绕地球运转。

3、教师追问：牛顿的设想可能吗？（引导学生进一步思维）

4、师生小结：

牛顿设想的运动是完全可能的。当物体的初速度足够大时，物体将围绕地球做匀速圆周运动，成为一颗人造地球卫星，简称人造卫星。人造卫星所需的向心力由地球的万有引力提供。

(三) 精心研究，合理推导：

1、设疑：要有足够大的速度，才能使抛出的物体成为人造卫星，那么这个速度多大呢？

2、课件出示探究内容和已知条件：

已知地球和人造卫星质量分别为M 和m，卫星到地心的距离为r,求卫星绕地球做圆周运动的速度v 。

3、设疑：解题的思路和方法是什么？

（教师强调学生不急于解题，先看清已知条件，找出解题的思路，引导学生自己得出结论：人造卫星围绕地球做圆周运动的向心力由地球的万有引力提供。）

4、推导卫星运行速度公式：

（学生在正确的解题思路引导下，列出 ，变形后得出 。让学生上黑板推导。教师在学生中观察指导答疑，课件再现推导过程，帮助全体学生达标。）

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