[做一做]用图钉和细绳画椭圆可以用一条细绳和两图钉来画椭圆．如图所示，把白纸钉在木板上，然后按上图钉．把细绳的两端系在图钉上，用一枝铅笔紧贴着细绳滑动，使绳始终保持张紧状态．铅笔在纸上画出的轨迹就是椭圆，图钉在纸上留下的痕迹叫做椭圆的焦点．[想一想]椭圆上某点到两个焦点的距离之和与椭圆上另一点到两个焦点的距离之和有什么关系? 2．开普勒第二定律第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积（板书）。

展示问题：根据开普勒第二定律，如果一颗行星绕太阳沿椭圆轨道运动，它在离太阳最近的位置（近日点）和最远的位置（远日点），哪点的速度比较大？教师：如图所示，行星沿着椭圆轨道运行，太阳位于椭圆的一个焦点上．如果时间间隔相等，即t 1t 2=t 3t 4，那么面积A=面积B ．由此可见，行星在远日点a 的速率最小，在近日点b 的速率最大． 3．开普勒第三定律第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的平方的比值都相等（板书）。

若用a 代表轨道的半长轴，T 代表公转周期，开普勒第三定律可以用下面的公式表示：比值k 是一个与行星无关的恒量．只与太阳有关。

参考资料：给出太阳系九大行星平均轨道半长轴和周期的数值，供课后验证。

[课堂探究]引导学生深入探究：播放九大行星沿各自轨道运动的课件，使学生对多数行星的轨道与圆十分接近有一个感性认识． 教师：实际上，多数行星的轨道与圆十分接近，所以在中学阶段的研究中能够按圆处理．开普勒三定律适用于圆轨道时，应该怎样表述呢?1、行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心；2、对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（或线速度大小）不变，即行星做匀速圆周运动；3、所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。

行星27.3220.3844月球10.0424同步卫星601884495海王星306862869天王星107591426土星4333778木星3.36×1018687228火星3.31×1018365149地球3.35×1018225108金星3.36×101887.9757水星K 值公转周期(天)半长轴(x106km)k T a 23建立了极大信心，人们有能力理解天地间的各种事物。

教师活动学生活动牛顿发现了万有引力定律，却没有给出引力恒量的数值。

由于一般物体间的引力非常小，用实验测定极其困难。

直到一百多年之后，才由英国的卡文迪许用精巧的扭秤测出。

动画展示：（教材中没有，补充给学生，如右图）并介绍构造、演示实验过程，引导学生一起分析原理。

测引力（极小）转化为测引力矩，再转化为测石英丝扭转角度，最后转化为光点在刻度尺上移动的距离（较大）。

根据预先求出的石英丝扭转力矩跟扭转角度的关系，可以证明出扭转力矩，进而求得引力，确定引力恒量的值G=6.754×10-11 N·m2/kg2。

根据上述资料结合教材，思考问题：1.试比较卡文迪许测定引力常量的值G和现代引力常量G。

并尝试说明卡文迪许在测G值时巧妙在哪里？2.引力常量的测定有何实际意义？（观察动画，阅读课本，思考问题，学生代表发表见解）1.用扭秤的方法卡文迪许测定引力恒量比较精确。

该实验精巧之处：将不易观察的微小变化量，转化为容易观察的显著变化量，再根据显著变化量与微小量的关系，算出微小变化量。

2. 卡文迪许在测定引力恒量G，表明万有引力定律适用于地面的任何两个物体，用实验方法进一步证明了万有引力定律的普适性；同时使得包括计算星体质量在内的关于万有引力定律的定量计算成为可能。

教师活动学生活动活动：叫两名学生上讲台做两个游戏：一个是两人靠拢后离开三次以上.设问：既然自然界中任何两个物体间都有万有引力，那么在日常生活中，我们各自之间或人与物体之间，为什么都对这种作用没有任何感觉呢？创设情景：1.请估算这两位同学，相距1m远时它们间的万有引力多大？（可设他们的质量为50kg）2.已知地球的质量约为6.0×1024kg，地球半径为 6.4×106m，请估算其中一位同学和地球之间的万有引力又是多大？3.已知地球表面的重力加速度2sm8.9=g，则其中这位同学所受重力位多少?并比较万有引力和重力？本题小结：由此可见通常物体间的万有引力极小，一般不易感觉到。

而物体与天体间的万有引力（如人与地球）就不能忽略了。

活动：两位同学靠拢后离开三次以上.学生思考回答：万有引力太小。

根据情景中数据，学生进行估算：1.由万有引力定律得：221mrmGF=代入数据得：F1=1.7×10-7N2.由万有引力定律得：2RMmGF=代入数据得：F2=493N3.N490==mgG，比较结果万有引力比重力大．原因是在地球表面上的物体所受万有引力可分解为重力和自转所需的向心力．（一）引入新课 教师：浩瀚的宇宙、闪烁的星空，神秘而美丽的太空一直牵引着人类无限的遐想。

随着科技的发展，人类终于摆脱了大地的束缚和引力的牵绊，实现了飞天的梦想。

我国航天员也第一次把中国人的足迹印在飞船舱外的茫茫太空之中。

展示神舟飞船图片及航天员翟志刚太空漫步图片。

本节课我们就来学习人类是如何走出地球、飞向宇宙，进行宇宙航行的。

（板书课题）设计说明：由人类飞天之梦的历史激发学生的求知欲和民族自豪感，从而引入课题。

（二）新课教学1.牛顿的设想教师：提供生活经验：我们知道，地球对周围的物体有引力作用，因此抛出的物体要落回地面。

在地面上将一个物体水平抛出，抛出时速度越大，落地点距抛出点的水平距离越大。

（动画模拟演示） 思考：地球是个球体，如果抛出速度很大时，我们还能将地面看作平面吗？如果速度继续一直增大，会出现什么情况呢？学生：思考并回答。

教师：将学生的回答与牛顿的设想作对比，作出肯定，使学生体验思考的快乐。

（多媒体播放“牛顿关于人造卫星的设想”）设计说明：创设问题情境，经历探究人造卫星由设想变为现实的过程，体会猜想、外推的科学方法，感受科学家的思想之伟大，培养学生的科学思维。

2、三种宇宙速度教师：从牛顿提出设想到第一颗人造卫星上天，历时近三百年。

这是因为发射卫星所需的速度太大了，当时人类科技的水平还产生不了这样大的速度。

思考：以多大的速度将物体抛出，它就不再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星？解法一：（学生1：板书）设地球和人造地球卫星的质量分别为M 和m , 卫星到地心的距离是R ,卫星的环绕速度为v ：R v m R Mm G 22=,R GM v =,代入数据得：s km v /9.7=。

教师：在地面表面附近万有引力的大小与重力的关系是什么?学生：重力近似等于万有引力教师：你能根据这一关系，从另一角度求这个速度吗？解法二：（学生2：板书）R v m mg RMm G 22== 代入数据得：s km v /9.7=教师：这就是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，叫第一宇宙速度，又叫环绕速度，它是发射一个物体、使其成为地球卫星的最小速度。

若以第一宇宙速度发射一个物体，物体将在贴着地球表面的轨道上绕地球做匀速圆周运动。

讨论与交流：如果卫星的发射速度大于s km /9.7，会出现什么情况呢？（鼓励学生大胆猜想）（动画演示宇宙速度课件，加深学生理解。

）学生思考回答，教师进行总结说明。

设计说明：教师适当地提示、引导，让学生动脑、动手，利用所学知识推导第一宇宙速度。

同时，锻炼学生利用所学知识分析和解决新问题能力，培养学生科学探索能力。

3、卫星的运行规律（动画演示卫星运行课件，建立正确图景）1、所有卫星都在以地心为圆心的圆（或椭圆）轨道上2、“高轨低速长周期”教师：为简单起见，如果我们将不同轨道上的卫星绕地球运动都看成是匀速圆周运动，请同学们利用已学的知识，探究卫星绕地球的运行速度、周期与轨道半径的关系。

学生3：板演r T m r mv r Mm G 22422π==得：设计说明：通过对卫星运动规律的研究，帮助学生建立起关于各种人造地球卫星运行状况的正确图景，帮助学生养成用万有引力是天体运动的向心力这一基本方法研究问题的习惯。

4.课堂练习[例1] 我国发射的第一颗探月卫星“嫦娥一号”的轨道半径是圆形的，且贴近月球表面。

已知月球质量约为地球质量的801，月球的半径约为地球半径的41，地球上的第一宇宙速度约为s km /9.7，求“嫦娥一号”探月卫星绕月球运行的速率？（约s km /8.1）（动画模拟“嫦娥一号”探月卫星发射，让学生了解卫星发射的全过程，为课堂练习提供问题情境。

）[例2] 如图所示，a 、b 、c 是地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，a 、b 质量相同，且小于c 的质量，则（ BD ）A.b 所需向心力最大B.b 、c 周期相等，且大于a 周期C.b 、c 向心加速度相等，且大于a 的向心加速度D.b 、c 的线速度大小相等，且小于a 的线速度设计说明：加强学生对知识的迁移与应用，加深学生对天体运动的动力学关系的正确理解，实现练习与课堂内容的高度统一。

5.梦想成真教师：探索宇宙的奥秘，奔向广阔而遥远的太空，是人类自古以来的梦想。

让学生阅读材料“梦想成真”内容。

（以人类载人航天50周年纪念为切入点，通过图片及视频展示，了解人类探索太空的历史。

） 教师：尽管人类已经跨入太空，登上月球，但是，相对于宇宙之宏大，地球和月球不过是茫茫宇宙中的两粒尘埃；相对于宇宙之久长，人类历史不过是宇宙年轮上一道小小的刻痕。

宇宙留给人们的思考和疑问深邃而广阔。

宇宙有没有边界？有没有起始和终结？地外文明在哪里？……这些都是留给大家将来去解决的问题。

设计说明：让学生了解人类探索太空的过程，感知人类探索宇宙的梦想及成就。

激发学生学习物理的热情，促使学生树立献身科学的人生观和价值观。

6.板书设计一、牛顿的设想二、宇宙速度第一宇宙速度：s km /9.7 第二宇宙速度：s km /2.11第三宇宙速度：s km /7.16。

三、卫星的运行规律7.作业1．阅读教材中的“科学漫步”和“STS ”材料；2．上网查阅：人造卫星的种类、同步卫星的含义及特点。

将学生分组，每个小组任选一个主题进。