在地面附近绕地球运行，轨道半径即为地球半径。由万有引力提供向心力：
投影学生1的解答过程：
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= ，得： 即v=7.9km/s
解法二：
师：在地面附近绕地球做匀速圆周运动的卫星的向心力，就是地球对卫星的万有引力,此时万有引力的大小与重力的关系是什么?
课件展示三个宇宙速度
3、人造卫星的运行规律
师：表征人造卫星运行状态的物理量有哪些？人造卫星运行有什么规律？
生：线速度、角速度、周期
学生自主探究运行规律
总结：卫星的运行快慢与其本身质量无关，仅由轨道半径决定。轨道半径越大，运行速度越小；轨道半径越小，运行速度越大。换句话说，离行星越近的卫星运动速度越大。则第一宇宙速度是所有环绕地球做圆周运动的卫星的最大速度。
问题：
如果发射速度比第一宇宙速度小，会发生什么情况？
学生思考回答：
发射速度比第一宇宙速度小物体会落向地面。
师：比第一宇宙速度大又会发生什么情况呢？
学生猜想后阅读课本
师生总结：
（2）第二宇宙速度
大小：11.2km/s。
意义：使卫星挣脱地球的束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度，也称为脱离速度。
三、教材分析
本节课是万有引力与航天一章的重点，因此学好本节内容对整章知识的学习至关重要。
（一）教学目标和要求
知识目标：了解三个宇宙速度意义，会用第一宇宙速度的相关知识解决问题
能力目标：能够推导第一宇宙速度，提高分析问题和解决问题的能力。
情感目标：并且能够培养学生的爱国情操，激发学生树立远大的目标。
（二）教学重点和难点
师：牛顿的设想由于受当时人类科技的水平的限制，不可能达到这样的速度，但他的思想启发了后人，在太空探索中立了头功。
问题：
那么以多大的速度将物体抛出，它才会成为绕地球表面运动的卫星？。
解法一：
提示：人造卫星绕地球运行的动力学原因。
人造卫星在绕地球运行时，只受到地球对它的万有引力作用，人造卫星作圆周运动的向心力由万有引力提供。
注意：发射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆；等于或大于11.2km/s时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运行。
（3）第三宇宙速度。
大小：16.7km/s。
意义：使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度，也称为逃逸速度。
注意：发射速度大于11.2km/s，而小于16.7km/s，卫星绕太阳作椭圆运动，成为一颗人造行星。如果发射速度大于等于16.7km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间。
你能根据这一关系，从另一角度求这个速度吗？
投影学生2的解答过程：
这就是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的最小发射速度，叫第一宇宙速度。（Fra bibliotek）第一宇宙速度
大小：v=7.9km/s
意义：第一宇宙速度是发射一个物体，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做匀速圆周运动。
高中物理《宇宙航行》教案设计
一、教案背景
1、面向学生：高中
2、教材版本：人教版高中物理必修2
3、学科：物理
4、课时：1课时
5、学生课前准备：
（1）课前预习。
（2）搜集我国有关航天航空知识的背景和资料。
二、教学课题
我国近些年在航空航天方面的成就突飞猛进，高考当中每年都会涉及一些这方面的试题。但是由于宇宙航行的知识点比较抽象，学生很难理解。借用多媒体技术会使这部分知识更形象、直观，并且能够培养学生的爱国情操，激发学生树立远大的目标。
问题
（1）将卫星送入低轨道和送入高轨道哪一个更容易？所需要的发射速度，哪一个更大？为什么？
（2）人造卫星的发射速度和运行速度是同一概念吗？有什么区别？
学生思考回答：
（ 1）如果发射速度小于7.9km/s，炮弹将落到地面，而不能成为一颗卫星；发射速度等于7.9km/s，它将在地面附近作匀速圆周运动；要发射一颗半径大于地球半径的人造卫星，发射速度必须大于7.9km/s。可见，向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星要困难。当卫星的轨道半径越大时需要的发射速度越大
教学重点：了解宇宙速度及其物理意义
教学难点：第一宇宙速度的推导、对第一宇宙速度是运行的最大多教案作参考，了解到教学的重点和难点，确定课堂教同学们讲解，给学生视觉上的直观感受。
3）物体在某一高度做平抛运动时，抛出的初速度越大，物体就会飞得越远。
问：地球是球体。当速度足够大时，物体将会怎样？
学生猜想
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。
师：（多媒体展示课件并播放Flash课件辅助说明）
陈述牛顿的设想：从高山上用不同的水平速度抛出物体，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次离山脚远。如果没有空气阻力，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来。它将围绕地球旋转，成为一颗永远绕地球运动的人造地球卫星。
四、教学方法
以多媒体手段辅助教学，引导学生预习教材内容，养成良好的自学习惯，启发学生发现问题、思考问题，培养学生逻辑思维能力。逐步设疑，引导学生积极参与讨论，
五、教学过程
我国近些年在航空航天方面的成就突飞猛进。请同学们观看视频：中国神州5号发射视频
引入新课：为什么飞船不自己飞上天，而要用火箭呢
提出问题
１）为什么飞船不自己飞上天，而要用火箭呢
２）月球也受地球引力的作用为什么没有落下来？
3）物体在某一高度做平抛运动时，飞行距离与什么因素有关？
学生思考讨论
１）地球对周围物体有引力作用，因此抛出的物体要落回地面，要用火箭送到更远的地方去。
２）由于月球绕地球做圆周运动，地球对月球的引力提供向心力，所以月球不会落下来。
牛顿根据自己的设想草拟了一幅极富创意的人造卫星原理图。
师：科学是一种假设，在已有事实的基础上合理外推，科学地假设，是认识未知事物的一种科学的方法。
牛顿设想的运动是完全可能的。当抛出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。
展示人造卫星图片
2、三种宇宙速度