第一篇：《宇宙航行》教案

金太陽新課標資源網

wx.jtyjy.com

《宇宙航行》教案

一、教材分析

《宇宙航行》系新課程人教版必修2第六章第五節，重點講述了人造衛星的發射原理，推導了第一宇宙速度,并介紹了第二、第三宇宙速度。人造衛星是萬有引力定律在天文學上應用的一個實例，是人類征服自然的見證，體現了知識的力量，是學生學習了解現代科技知識的一個極好素材。教材不但介紹了人造衛星中一些基本理論，更是在其中滲透了很多研究實際物理問題的物理方法。因此，本節課是“萬有引力定律與航天”中的重點內容，是學生進一步學習研究天體物理問題的理論基礎。另外，學生通過對人造衛星、宇宙速度的了解，也將潛移默化地產生對航天科學的熱愛，增強民族自信心和自豪感。

二、教學目標

（一）知識與技能

（1）知道人造地球衛星的運行原理，會運用萬有引力定律和圓周運動公式分析解答有關衛星運行的原因；

（2）掌握三個宇宙速度，會推導第一宇宙速度；（3）簡單了解航天發展史。

（4）能用所學知識求解衛星基本問題。

（二）過程與方法

（1）培養學生科學探索能力；

（2）培養學生在處理實際問題時，如何 構建物理模型的能力；（3）學習科學的思維方法培養學生歸納、分析和推導及合理表達能力。

（三）情感態度與價值觀

介紹我國航天事業的發展現狀，激發學習科學，熱愛科學的激情，增強民族自信心和自豪感。課時安排：一節課

教 具：多媒體課件、計算機

三、設計理念

學科教學活動以學生為主體，促進學生知識、能力、品德三維一體的全面發展，這是本課件設計的基本理念。學生已學過平拋運動、勻速圓周運動、萬有引力定律等基本理論，具備了解決問題的基本工具。本節課的難點在于對人造衛星原理的理解，因此教學設計上采用理論探究法：在設計中突出發揮學生的主體作用，課堂中通過設疑→思考→啟發→引導這樣一條主線，激發鼓勵學生的大膽思考、積極參與，讓學生通過自己的分析研究來掌握獲取相關的知識和方法。

四、教學重點、難點

金太陽新課標資源網

wx.jtyjy.com

金太陽新課標資源網

wx.jtyjy.com

（1）第一宇宙速度的推導；

（2）人造衛星運轉的環行速度與衛星發射速度的區別；

五、教學方法

啟發探究式教學、多媒體輔助教學。

六、教學準備：

多媒體制作，計算機。

七、教學過程

（一）創設情境，激發情感，引入新課

1.利用多媒體播放視頻：神七問天

2.導入語：探索宇宙的奧秘，奔向廣闊而遙遠的太空，是人類自古以來的夢想。“嫦娥奔月”“神七問天”標志著我國具有世界上最先進的航天技術。那么，衛星是如何上天的？是如何到達指定高度的？會掉下來嗎？是什么力使衛星能繞地球飛行？?

本節課我們就利用萬有引力定律和圓周運動的知識對宇宙航行做一個初步的了解和研究。

3.提出問題：拋出的石頭會落地，為什么衛星、月亮沒有落下來？衛星、月亮沒有落下來必須具備什么條件？

（二）人造地球衛星

1．拋物演示實驗：學生觀察落地點的變化，落地點為什么會變化？ 2．牛頓的思考與設想：

△拋出的速度v越大時，落地點越遠，速度不斷增大，將會出現什么結果？

△牛頓根據自己的設想草擬了一幅極富創意的人造衛星原理圖。

△牛頓的設想由于受技術條件的限制，物體不可能達到這樣的速度，但他的思想啟發了后人，在太空探索中立了頭功。

△展示牛頓的設想過程。

引出人造地球衛星（簡稱人造衛星）的概念。

（三）宇宙速度

問題

猜測

獺猜猜猜 如何驗證

金太陽新課標資源網

wx.jtyjy.com

金太陽新課標資源網

wx.jtyjy.com

1、問題的提出：人造衛星為什么不掉下來，人造衛星的線速度有多大。進行提示想想雜技水流星，水到了最高點為什么不掉來，一起探索原因，直到得出結論。圍繞線速度問題，讓學生猜測高軌道還是低軌道的人造衛星線速度更大。

利用這樣的教學設計，力求真正的體現學生的主體地位和老師的主導作用。強調學生自己探究、自行分析的能力，得出結論：

由此解出

學生證實了剛才的猜測，在這一基礎上，讓同學們自己研究ω、T 和半徑r的關系，每位同學都能找到：，隨著半徑增大，ω減小，隨著半徑增大，T變大

接下去的任務就是如何導出第一宇宙速度，在點評公式時，提示學生，半徑是不是有什么特殊的情況，運行的最小半徑為多少？讓學生以小組為單位進行探究。在理想情況下，運行的半徑最小就是靠近地面的人造衛星，半徑近似等于地球半徑，也就是最大的線速度，學生得出：

可以近似認為r=R，將此代入，地球質量為5.89×1024Kg，半徑為R=6.37×106m，G=6.67×10-11N·m2/Kg2 m/s=7.9Km/s

v1=7.9km/s是人造衛星在地面附近繞地球做勻速圓周運動所必須具有的速度，叫第一宇宙速度。學生思考：

（1）將衛星送入低軌道和送入高軌道哪一個更容易？為什么？（2）所需要的發射速度，哪一個更大？為什么？

（3）發射速度和衛星繞地旋轉的速度是不是同一速度？發射速度大說明什么？衛星運轉速度大又說明什么？

從能的角度，圓周運動的公式引導學生分析二者的不同。學生思考：

我們剛研究過，當衛星的軌道半徑越大時，衛星繞地球旋轉時的速度越小，衛星發射時越難，送入軌道需要消耗的能量越多，發射的速度必須越大，由此我們可以得出要將人造衛星送入軌道的發射速度必須大于多少？學生分析得出v≥7.9km/s

金太陽新課標資源網wx.jtyjy.com

金太陽新課標資源網

wx.jtyjy.com

引導：發射速度越大，人造衛星就進入更高的軌道，當速度大到某一值時，衛星就會脫離地球的引力，不再繞地球運動我們把這個速度叫第二宇宙速度，它的大小為v2=11.2km/s。

同時分析飛到太陽系以外的宇宙空間，速度必須等于或大于16.7km/s，這個速度叫第三宇宙速度。動畫展示三個宇宙速度

（四）夢想成真。讓學生具有振興中華的使命感與責任感

播放一段世界和中國的航天史實。讓同學感想到：我們是祖國的未來的希望，現在需要努力學習科學文化知識，將來為祖國的航天事業做貢獻。要培養學生堅韌不撥、勇于探索、協力合作的科學精神以及嚴謹求實、謙虛謹慎、勇于質疑科學態度；也要培養學習者熱愛科學、熱愛祖國的情感；努力學習、振興中華的責任感。這些策略在本案例中得到了體現。

（五）練習反饋，拓展延伸：

例1 設地球的質量不變,而地球半徑增加為原來的2倍,那么從地球發射的第一宇宙速度的大小應為原來的()

A.倍

B.倍

C.? 倍

D.2倍

例2 關于宇宙速度，下列說法正確的是（）A.第一宇宙速度是能使人造地球衛星飛行的最小發射速度 B.第一宇宙速度使人造地球衛星繞地球飛行的最小速度 C.第二宇宙速度使衛星在橢圓軌道上運行時的最大速度 D.第三宇宙速度時發射人造地球衛星的最小速度

（六）小結與作業布置作業

1.航天事業正改變著人類的生活，請你到網上查閱，近幾年的航天大事的資料，闡述你的觀點，與同學交流。2.課本44頁1、3題。結束語

盡管人類已經跨入太空，登上月球，但是，相對于宇宙之宏大，地球和月亮不過是茫茫宇宙中的兩粒塵埃；相對宇宙之久長，人類歷史不過是宇宙年輪上一道小小的刻痕??宇宙留給人們的思考深邃而廣闊。宇宙有沒有邊界？有沒有起始和終結？地外文明在哪里？愛因斯坦曾經說過:“一個人最完美和最強烈的情感來自面對不解之謎。”你想加入破解他的行列嗎？努力學習吧！

八、綜合評價：

金太陽新課標資源網

wx.jtyjy.com

金太陽新課標資源網

wx.jtyjy.com

這節課始終以學生為主體精心設計學習活動。沒有讓學生機械的記憶，而且給學生主動探索、自主學習的空間，通過學生的思考、動手、觀察、討論，激發學生的學習熱情，使學生由被動接受知識轉化為主動的獲取知識，讓學生真正學會如何學習，使學生的創新潛能得到最大發揮。

金太陽新課標資源網wx.jtyjy.com

第二篇：《宇宙航行》教案

宇 宙 航 行

段 春 水

一、教材分析

《宇宙航行》系新課程人教版必修2第六章第五節，重點講述了人造衛星的發射原理，推導了第一宇宙速度,并介紹了第二、第三宇宙速度。人造衛星是萬有引力定律在天文學上應用的一個實例，是人類征服自然的見證，體現了知識的力量，是學生學習了解現代科技知識的一個極好素材。教材不但介紹了人造衛星中一些基本理論，更是在其中滲透了很多研究實際物理問題的物理方法。因此，本節課是“萬有引力定律與航天”中的重點內容，是學生進一步學習研究天體物理問題的理論基礎。另外，學生通過對人造衛星、宇宙速度的了解，也將潛移默化地產生對航天科學的熱愛，增強民族自信心和自豪感。

二、教學目標

（一）知識與技能

（1）知道人造地球衛星的運行原理，會運用萬有引力定律和圓周運動公式分析解答有關衛星運行的原因；

（2）掌握三個宇宙速度，會推導第一宇宙速度；（3）簡單了解航天發展史。

（4）能用所學知識求解衛星基本問題。

（二）過程與方法

（1）培養學生科學探索能力；

（2）培養學生在處理實際問題時，如何 構建物理模型的能力；（3）學習科學的思維方法培養學生歸納、分析和推導及合理表達能力。

（三）情感態度與價值觀

介紹我國航天事業的發展現狀，激發學習科學，熱愛科學的激情，增強民族自信心和自豪感。課時安排：一節課

教 具：多媒體課件、計算機

三、設計理念

學科教學活動以學生為主體，促進學生知識、能力、品德三維一體的全面發展，這是本課件設計的基本理念。學生已學過平拋運動、勻速圓周運動、萬有引力定律等基本理論，具備了解決問題的基本工具。本節課的難點在于對人造衛星原理的理解，因此教學設計上采用理論探究法：在設計中突出發揮學生的主體作用，課堂中通過設疑→思考→啟發→引導這樣一條主線，激發鼓勵學生的大膽思考、積極參與，讓學生通過自己的分析研究來掌握獲取相關的知識和方法。

四、教學重點、難點

（1）第一宇宙速度的推導；

（2）人造衛星運轉的環行速度與衛星發射速度的區別；

五、教學方法

啟發探究式教學、多媒體輔助教學。

六、教學準備：

多媒體制作，計算機。

七、教學過程

（一）創設情境，激發情感，引入新課

1.利用多媒體播放視頻：神七問天

2.導入語：探索宇宙的奧秘，奔向廣闊而遙遠的太空，是人類自古以來的夢想。“嫦娥奔月”“神七問天”標志著我國具有世界上最先進的航天技術。那么，衛星是如何上天的？是如何到達指定高度的？會掉下來嗎？是什么力使衛星能繞地球飛行？?

本節課我們就利用萬有引力定律和圓周運動的知識對宇宙航行做一個初步的了解和研究。

3.提出問題：拋出的石頭會落地，為什么衛星、月亮沒有落下來？衛星、月亮沒有落下來必須具備什么條件？

（二）人造地球衛星

1．拋物演示實驗：學生觀察落地點的變化，落地點為什么會變化？ 2．牛頓的思考與設想：

△拋出的速度v越大時，落地點越遠，速度不斷增大，將會出現什么結果？

△牛頓根據自己的設想草擬了一幅極富創意的人造衛星原理圖。

△牛頓的設想由于受技術條件的限制，物體不可能達到這樣的速度，但他的思想啟發了后人，在太空探索中立了頭功。

△展示牛頓的設想過程。

引出人造地球衛星（簡稱人造衛星）的概念。

（三）宇宙速度

1、問題的提出：人造衛星為什么不掉下來，人造衛星的線速度有多大。進行提示想想雜技水流星，水到了最高點為什么不掉來，一起探索原因，直到得出結論。圍繞線速度問題，讓學生猜測高軌道還是低軌道的人造衛星線速度更大。

利用這樣的教學設計，力求真正的體現學生的主體地位和老師的主導作用。強調學生自己探究、自行分析的能力，得出結論：

由此解出

學生證實了剛才的猜測，在這一基礎上，讓同學們自己研究ω、T 和半徑r的關系，每位同學都能找到：，隨著半徑增大，ω減小，隨著半徑增大，T變大

接下去的任務就是如何導出第一宇宙速度，在點評公式時，提示學生，半徑是不是有什么特殊的情況，運行的最小半徑為多少？讓學生以小組為單位進行探究。在理想情況下，運行的半徑最小就是靠近地面的人造衛星，半徑近似等于地球半徑，也就是最大的線速度，學生得出：

可以近似認為r=R，將此代入，地球質量為5.89×1024Kg，半徑為R=6.37×106m，G=6.67×10-11N·m2/Kg2 m/s=7.9Km/s

v1=7.9km/s是人造衛星在地面附近繞地球做勻速圓周運動所必須具有的速度，叫第一宇宙速度。學生思考：

（1）將衛星送入低軌道和送入高軌道哪一個更容易？為什么？（2）所需要的發射速度，哪一個更大？為什么？

（3）發射速度和衛星繞地旋轉的速度是不是同一速度？發射速度大說明什么？衛星運轉速度大又說明什么？

從能的角度，圓周運動的公式引導學生分析二者的不同。學生思考：

我們剛研究過，當衛星的軌道半徑越大時，衛星繞地球旋轉時的速度越小，衛星發射時越難，送入軌道需要消耗的能量越多，發射的速度必須越大，由此我們可以得出要將人造衛星送入軌道的發射速度必須大于多少？學生分析得出v≥7.9km/s

引導：發射速度越大，人造衛星就進入更高的軌道，當速度大到某一值時，衛星就會脫離地球的引力，不再繞地球運動我們把這個速度叫第二宇宙速度，它的大小為v2=11.2km/s。

同時分析飛到太陽系以外的宇宙空間，速度必須等于或大于16.7km/s，這個速度叫第三宇宙速度。動畫展示三個宇宙速度

（四）夢想成真。讓學生具有振興中華的使命感與責任感

播放一段世界和中國的航天史實。讓同學感想到：我們是祖國的未來的希望，現在需要努力學習科學文化知識，將來為祖國的航天事業做貢獻。要培養學生堅韌不撥、勇于探索、協力合作的科學精神以及嚴謹求實、謙虛謹慎、勇于質疑科學態度；也要培養學習者熱愛科學、熱愛祖國的情感；努力學習、振興中華的責任感。這些策略在本案例中得到了體現。

（五）練習反饋，拓展延伸：

例1 設地球的質量不變,而地球半徑增加為原來的2倍,那么從地球發射的第一宇宙速度的大小應為原來的()

A.倍

B.倍

C.? 倍

D.2倍

例2 關于宇宙速度，下列說法正確的是（）A.第一宇宙速度是能使人造地球衛星飛行的最小發射速度 B.第一宇宙速度使人造地球衛星繞地球飛行的最小速度 C.第二宇宙速度使衛星在橢圓軌道上運行時的最大速度 D.第三宇宙速度時發射人造地球衛星的最小速度

（六）小結與作業布置作業

1.航天事業正改變著人類的生活，請你到網上查閱，近幾年的航天大事的資料，闡述你的觀點，與同學交流。2.課本44頁1、3題。結束語

盡管人類已經跨入太空，登上月球，但是，相對于宇宙之宏大，地球和月亮不過是茫茫宇宙中的兩粒塵埃；相對宇宙之久長，人類歷史不過是宇宙年輪上一道小小的刻痕??宇宙留給人們的思考深邃而廣闊。宇宙有沒有邊界？有沒有起始和終結？地外文明在哪里？愛因斯坦曾經說過:“一個人最完美和最強烈的情感來自面對不解之謎。”你想加入破解他的行列嗎？努力學習吧！

八、綜合評價：

這節課始終以學生為主體精心設計學習活動。沒有讓學生機械的記憶，而且給學生主動探索、自主學習的空間，通過學生的思考、動手、觀察、討論，激發學生的學習熱情，使學生由被動接受知識轉化為主動的獲取知識，讓學生真正學會如何學習，使學生的創新潛能得到最大發揮。

第三篇：《宇宙航行》教案

宇宙航行

教案

一、教案背景

本節前已經講過衛星的發射，環繞的有關知識，對衛星環繞地球飛行的速率、周期等有了初步的了解，高中階段主要研究的有極地衛星和地球同步衛星，其中地球同步衛星用于通訊等和人們生活息息相關用途，并且其軌道、運動有著其自己的特點。因此設立了本教案讓同學們更好的了解同步衛星的特點及用途，培養學生的學習興趣。

二、教學課題 地球同步衛星

三、教材分析

本節為第六章第五節中的一個內容。此前，學生已經學習了圓周運動和萬有引力定律，知道衛星做圓周運動所需要的向心力是萬有引力所充當的。并且在萬有引力定律的成就一課中，對天體的運動規律也有了一定的認識。四、三維目標

（一）知識與技能

1、了解地球同步衛星的一些實際應用。

2、了解地球同步衛星的運動特點。

3、地球同步衛星和其他衛星的運動的共同點：萬有引力作為行星、衛星圓周運動的向心力，會用萬有引力定律計算天體的質量。

4、理解并運用萬有引力定律處理地球同步衛星問題的思路和方法。

（二）過程與方法

1、培養學生根據事件的之間相似性采取類比方法分析新問題的能力與方法。

2、培養學生歸納總結建立模型的能力與方法。

3、培養學生自學能力和團隊合作意識。

（三）情感、態度與價值觀

體會萬有引力定律在人類認識自然、改造自然的巨大意義和作用。使學生對航天知識產生興趣，增強學生學習物理的積極性和主動性。五、教學重點、難點

重點：地球同步衛星的軌道特點和運行規律。難點：地球同步衛星的軌道位置的確定。

六、教學方法

教師啟發、引導，學生觀察并自主思考，討論、交流學習成果。并結合應用現代信息技術和網絡資源。通過分析找到地球表面物體萬有引力與兩個分力——重力和物體隨地球自轉的向心力，與同步衛星若在北半球受到的萬有引力的兩個分力進行對比與比較。得到地球同步衛星軌道位置的結論，并由萬有引力定律及同步衛星周期，從而推導地球同步衛星的速度、高度等。

七、教學過程

（一）、新課引入

在地球的周圍有許許多多的衛星，有氣象衛星、通訊衛星等等。其中有一種很特別的衛星它總是相對于地球的一個固定位置保持相對靜止，這種衛星就是地球同步衛星。

（二）新課教學

1、簡單介紹地球同步衛星

衛星環繞地球的角速度與地球自轉的周期相同，相對于地面靜止，因此從地球上看它總在某地的正上方，因此叫做地球同步衛星。學生活動：根據地球同步衛星的定義討論、歸納、總結其特點：（教師引導并總結）

? 與地球具有相同的角速度和周期，地球同步衛星的周期T=24h。? 相對于地球的某地保持相對靜止。

提出疑問：既然是相對于地球某地保持靜止，那么在大連的上空有沒有地球同步衛星？并給出若衛星相對于大連所在的北半球保持靜止應有的軌道圖片。

2、地球同步衛星的軌道 若同步衛星在大連的正上方，如圖一B點所示。在地球表面，北半球的物體收到的力如圖二所示。學生活動：

對比圖

一、圖二的區別。

地球表面的物體萬有引力的兩個分力——向心力和重力，重力與支持力平衡，所以靜止不動；在天空的同步衛星也收到地球對其的萬有引力，萬有引力 的兩個分力F1和F2，分力F1充當向心了，另一分力F2 沒有力與其平衡，所以衛星將在分力F1的作用下向F1的方向運動，不能保持相對于地面靜止。學生活動：

分析地球同步衛星實際的軌道：赤道平面上距地一定高度的軌道上。

3、地球同步衛星的軌道高度

已經知道地球同步衛星的周期和實際的軌道，若地球質量為M，地球半徑為R，周期為T，能否利用這些條件計算出地球同步衛星距離地面的高度？ 學生活動：在演算紙上進行推導計算

解：忽略地球自轉，萬有引力完全充當向心力，則：

圖二 圖一

Mm4?2 G?m2?R?h? 2(R?h)T2GMT

h?3?R

其中G、M、T、R都是定值

4?2那么可得出結論：地球同步衛星具地面的高度也是一定的。地球同步衛星的軌道高度大約是地球半徑的六倍，約為36000km。

4、地球同步衛星速率

由上面已經推出的地球同步衛星的軌道半徑和周期，由學生推導地球同步衛星的速率。

速率v?2?r

對于地球同步衛星來說，軌道半徑和周期一定，那么其速率為定T值。即：所有地球同步衛星的速率相同。

v?3km/s

5、歸納地球同步衛星的軌道和運動的特點 學生活動：歸納地球同步衛星的特點（1）、定周期： T=24 h

（2）、定軌道：地球同步衛星在通過赤道的平面上運行，（3）、定高度：離開地面的高度h為定值，約為地球軌道半徑的6倍。h = 36000千米

（4）、定速率：所有同步衛星環繞 地球的速度都相同。V = 3千米/秒 教師介紹地球同步衛星的第五個特點：

（5）、定點：每顆衛星都定在世界衛星組織規定的位置上。

6、知識擴展：地球同步衛星的原理和用途

由學生分組討論，并上網查閱相關資料幾分種后各組選出代表發言，讓學生相互合作，體驗探究未知領域的過程，尋找科學的學習方法。

在同步衛星所在的軌道上，為了防止衛星間相互干擾，每3°才能放置一顆同步衛星。在地球同步軌道上布設3顆通訊衛星，即可實現除兩極外的全球通訊。

北斗衛星導航系統是中國自行研制開發的區域性有源三維衛星定位與通信系統（CNSS），它由5顆地球同步衛星和30顆非靜止軌道衛星。

7、地球同步衛星與極地衛星的對比 以問題的形式向學生提出如下幾問：

（1）誰飛得高？（極地衛星飛行高度600-1500km，地球同步衛星飛行高度36000km）

（2）誰的運行周期長？（地球同步衛星周期24h，極地衛星周期12h）（3）誰的速度得快？（極地衛星 由公式推導：v?GM）r（4）偵察衛星是什么衛星？（極地衛星）通信衛星呢？（同步衛星）

學生以小組的形式，討論學習相關問題，每小組選出代表回答以上問題。

（三）課題小結

1、地球同步衛星相對于地球的一個固定位置保持相對靜止，繞地球做圓周運動，地球對衛星的萬有引力充當了向心力。

2、地球同步衛星特點，五個一定：定周期、定軌道、定高度、定速率、定點。

3、地球同步衛星和極地衛星的區別。

（四）鞏固與練習

1、由于通訊和廣播等方面的需要，許多國家發射了地球同步衛星，這些衛星的：

A.質量可以不同

B.軌道半徑可以不同

C.軌道平面可以不同

D.速率可以不同

2、據報道，我國數據中繼衛星“天鏈一號01星”于2008年4月25日在西昌衛星發射中心發射升空，經過4次變軌控制后，于5月1日成功定點在東經77 赤道上空的同步軌道。關于成功定點后的“天鏈一號01星”，下列說法正確的是： A.運行速度大于7.9 km/s B.離地面高度一定，相對地面靜止

C.繞地球運行的角速度比月球繞地球運行的角速度大 D.向心加速度與靜止在赤道上物體的向心加速度大小相等 八．板書設計

地球同步衛星

一、地球同步衛星：對于地球的一個固定位置保持相對靜止，其角速度與地球自轉角速度相同。

二、地球同步衛星的特點（五個一定）

1、定周期： T=24 h

2、定軌道：地球同步衛星在通過赤道的平面上運行。

3、定高度：離開地面的高度h為定值。

4、定速率：所有同步衛星環繞地球的速度都相同。

5、定點：每顆衛星都定在世界衛星組織規定的位置上。

第四篇：65宇宙航行教案

第五節 宇宙航行 教學目標：

（一）知識與技能

1、了解人造衛星的有關知識．

2、知道三個宇宙速度的含義，會推導第一宇宙速度．

（二）過程與方法

通過用萬有引力定律推導第一宇宙速度．培養學生運用知識解決問題的能力．

（三）情感、態度與價值觀

1、通過介紹我國在衛星發射方面的成就，激發學生的愛國熱情．

2、感知人類探索宇宙的夢想．促使學生樹立獻身科學的人生價值觀．

教學重點：

第一宇宙速度的推導

教學難點：

運行速率與軌道半徑之間的關系． 教學方法：探究、講授、討論、練習教學用具：錄像資料、多媒體課件 教學過程：

（一）引入新課

1957年前蘇聯發射了第一顆人造地球衛星，開創了人類航天時代的新紀元。我國在70年代發射第一顆衛星以來，相繼發射了多顆不同種類的衛星，掌握了衛星回收技術和“一箭多星”技術，99年發射了“神舟”號試驗飛船。這節課，我們要學習有關人造地球衛星的知識。

（二）新課教學

1、牛頓的設想

（1）牛頓對人造衛星原理的描繪。

設想在高山上有一門大炮，水平發射炮彈，初速度越大，水平射程就越大，可以想象當初速度足夠大時，這顆炮彈將不會落到地面，將和月球一樣成為地球的一顆衛星。

（2）人造衛星繞地球運行的動力學原因。

人造衛星在繞地球運行時，只受到地球對它的萬有引力作用，人造衛星作圓周運動的向心力由萬有引力提供。

（3）人造衛星的運行速度。

設地球質量為M，衛星質量為m，軌道半徑為r，由于萬有引力提供向心力，則

，∴，可見：高軌道上運行的衛星，線速度小。

提出問題：角速度和周期與軌道半徑的關系呢？

，可見：高軌道上運行的衛星，角速度小，周期長。

引入：高軌道上運行的衛星速度小，是否發射也容易呢？這就需要看衛星的發射速度，而不是運行速度

2、宇宙速度

（1）第一宇宙速度

①推導：

問題：牛頓實驗中，炮彈至少要以多大的速度發射，才能在地面附近繞地球做勻速圓周運動？地球半徑為6370km。

分析：在地面附近繞地球運行，軌道半徑即為地球半徑。由萬有引力提供向心力：

，得：

又∵

∴

結論：如果發射速度小于7.9km/s，炮彈將落到地面，而不能成為一顆衛星；發射速度等于7.9km/s，它將在地面附近作勻速圓周運動；要發射一顆運行半徑大于地球半徑的人造衛星，發射速度必須大于7.9km/s。可見，向高軌道發射衛星比向低軌道發射衛星要困難。

②意義：第一宇宙速度是人造衛星在地面附近環繞地球作勻速圓周運動所必須具有的最小速度，所以也稱為環繞速度。

（2）第二宇宙速度

大小。

意義：使衛星掙脫地球的束縛，成為繞太陽運行的人造行星的最小發射速度，也稱為脫離速度。

注意：發射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，衛星繞地球運動的軌跡為橢圓；等于或大于11.2km/s時，衛星就會脫離地球的引力，不再繞地球運行。

（3）第三宇宙速度。

大小：。

意義：使衛星掙脫太陽引力束縛的最小發射速度，也稱為逃逸速度。

注意：發射速度大于11.2km/s，而小于16.7km/s，衛星繞太陽作橢圓運動，成為一顆人造行星。如果發射速度大于等于16.7km/s，衛星將掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系以外的空間。

3、人造衛星的發射速度與運行速度

（1）發射速度：

發射速度是指衛星在地面附近離開發射裝置的初速度，一旦發射后再無能量補充，要發射一顆人造地球衛星，發射速度不能小于第一宇宙速度。

（2）運行速度：

運行速度指衛星在進入運行軌道后繞地球做圓周運動的線速度。當衛星“貼著”地面飛行時，運行速度等于第一宇宙速度，當衛星的軌道半徑大于地球半徑時，運行速度小于第一宇宙速度。

4、同步衛星

所謂同步衛星，是相對于地面靜止的，和地球具有相同周期的衛星，T=24h，同步衛星必須位于赤道上方距地面高h處，并且h是一定的。同步衛星也叫通訊衛星。

由得：h=（T為地球自轉周期，M、R分別為地球的質量，半徑）。代入數值得h=。

5、夢想成真

(展示問題)

師：探索宇宙的奧秘，奔向廣闊而遙遠的太空，是人類自古以來的夢想，那么夢想成真了嗎?請同學們閱讀教材“夢想成真”部分．

生：1957年10月4日，世界上第一顆人造地球衛星發射成功．

1961年4月12日，蘇聯空軍少校加加林進入了“東方一號”載人飛船．火箭點火起飛繞地球飛行一圈，歷時108min，然后重返大氣層，安全降落在地面上，鑄就了人類進入太空的豐碑．

1969年7月16日9時32分，“阿波羅11號”成功登臨月球，蛾人航天技術迅速發展．

1992年，中國載人航天工程正式啟動．2003年10月15日9時，我國“神舟”五號宇宙飛船在酒泉衛星發射中心成功發射，把中國第一位航天員楊利偉送人太空．飛船繞地球飛行14圈后，于10月16日6時23分安全降落在內蒙古主著陸場．這次成功發射實現了中華民族千年的飛天夢想，標志著中國成為世界上第三個能夠獨立開展載人航天活動的國家，為進一步的空間科學研究奠定了堅實的基礎．

伴隨著“神舟'五號的發射成功，中國已正式啟動”嫦娥工程"，開始了宇宙探索的新征程．

6、例題分析

例

1、有兩顆人造衛星，都繞地球做勻速圓周運行，已知它們的軌道半徑之比r1：r2＝4：1，求這顆衛星的：⑴線速度之比；⑵角速度之比；⑶周期之比；⑷向心加速度之比。

解：⑴由得

所以

⑵由得

所以

⑶由得

⑷由得

例

2、地球半徑為6400km，在貼近地表附近環繞地球做勻速圓周運動的衛星速度為7.9×103m/s，則周期為多大？估算地球的平均密度。

解：⑴；

⑵由

得：

思考：能否發射一顆周期為80min的人造地球衛星？

（三）課堂小結

人造地球衛星的動力學原因。

三個宇宙速度。

發射速度與運行速度。

（四）布置作業

問題與練習1、2、3

第五篇：宇宙航行說課稿

《宇宙航行》說課稿

說課人：張婷婷

尊敬的各位領導，各位專家，教育界的各位同仁們，大家好。今天我說課的題目選自人教版高中物理必修二第六章第五節《宇宙航行》。下面我將從教材分析、學情分析，教學目標、教學重難點、教學方法、教學程序、作業設計與板書設計幾個的方面進行闡述。

一、教材分析

《宇宙航行》是新課程人教版必修二第六章第五節的內容，重點推導了第一宇宙速度，介紹了第二、第三宇宙速度。通過對人造衛星、宇宙速度的介紹，使學生對航天科學產生興趣，增強民族自信心和自豪感。

二、學情分析

從學生年齡特征來看，大多是90后出生，他們已經對本節知識有一定的接受能力，但是對知識體系條理性掌握，對易混淆知識的辨別能力還欠缺。從學生的知識基礎來看，本節與第五章息息相關，不同水平的學生學起來認知程度不一樣。從認知特點及思維規律來看，學生容易接收表象、淺顯的知識，不易接收推理性強、易混淆的知識。

三、教學目標 1.知識與技能

（1）知道三個宇宙速度的含義和數值，會推導第一宇宙速度。（2）會解決涉及人造地球衛星運動的較簡單的問題 2.過程與方法

在學習牛頓對衛星發射猜想的同時，培養學生科學探索能力；培養學生在處理實際問題時，如何構建物理模型的能力。3.情感態度與價值觀

（1）通過展示人類在宇宙航行領域中的偉大成就，激發學生學習物理知識的熱情。（2）通過介紹我國在航天方面的成就，激發學生的愛國熱情，增強民族自信心和自豪感（3）感知人類探索宇宙的夢想，促使學生樹立獻身科學的人生觀和價值觀。

四、教學重點

掌握第一宇宙速度的推導過程和方法，了解第一宇宙速度的應用領域。

突破重點的方法：從牛頓的設想出發，利用平拋運動的相關知識，提出了衛星不落回地面的最小發射速度，當衛星以這樣的速度發射出去，衛星在地表附近繞地球運動，引出了第一宇宙速度。主要用到的方法是從假設出發，結合所學知識進行邏輯推理，從而得到結果，學生參與了探索過程，對本部分知識記憶更深刻。

五、教學難點

衛星的發射速度與環繞速度的區別。

突破難點的方法：對人造衛星的環繞速度與發射速度兩概念做重點強調，讓學生從概念上做一個本質上區別。

六、教學方法

講述法、提問法、設問法、多媒體演示法、引導討論法、小組討論法等。

七、教學程序

1.創設情境、引入新課：

進入課程之前，展示參加“越野賽”同學的照片，祝賀他們取得了好成績！

(設計意圖：引起學生注意，調動學生積極性，提高其興奮點，順勢引入新課。)PPT展示：

嫦娥奔月、敦煌飛天、萬戶及楊利偉的圖片。

導入語：從萬戶到楊利偉，人類在探索宇宙的過程中經歷了艱辛與挫折，但是他們無畏的精神值得我們學習，請學生用掌聲表達對他們的敬意。通過這節課來學習人類是如何實現“飛天夢想”的。

2.講授新課：（1）宇宙速度

教師展示平拋運動，引導學生觀察現象，將學生的回答與牛頓的設想作對比，作出肯定。教師鼓勵學生對得到的結論進行發散思維，學生可能很難由一個平面跳躍到地球這個大曲面，教師給予適當的引導，并適時設疑：若將從地球這個大曲面上拋出一物體當速度逐漸增大時會有什么現象發生呢？讓學生思考猜測，分組討論，教師巡回指導，并派代表發表見解。教師評價總結。

提出問題：請學生考慮，人造衛星發射成功，繞地球做圓周運動的向心力由誰提供？學生討論，教師給予解釋引導，共同建立物理模型、總結出解題思想。請同學寫出相關公式，課件出示正確公式，同桌之間互相糾正。

讓學生思考以多大速度發射物體，能使之不再落回地面？讓學生分組探究如何求解物體繞地球附近做勻速圓周運動的線速度。要求學生掌握兩種求解線速度的方法，并獨立計算線速度的數值。教師的任務是說明其意義：最小的發射速度，最大的環繞速度，并加以解釋。介紹第二、第三宇宙速度，使學生明確它們的數值。最后教師運用課件動態展示人造衛星處于第一、第二、第三宇宙速度下的運行情況及運行軌道，變抽象概念為實際模型，加深學生的理解。（2）夢想成真

播放視頻：歷史回顧（人類載人航天50年），介紹我國航天事業的發展歷程。通過播放視頻及展示圖片，使學生了解衛星發射方面的情況，體會科學定律對人類探索未知世界的作用，感受人類對客觀世界不斷探究的精神和情感，激發愛國熱情，樹立獻身科學的人生價值觀。

八、作業設計：1.P44問題與練習2、3 2.課外探究活動： 收集資料編寫相關文章。

《我國的航天事業發展的歷程及取得的重大成果》

（設計意圖：課外探究作業不僅可以鞏固課堂學習的知識，而且能擴展學生的視野。）

教師課堂結束語，對學生進行情感激勵，有始有終，較好的結束課堂教學活動。

九、板書設計

6.5宇宙航行

v2法二：mg?m

R?v?gR?7.9km/s

一、宇宙速度 1.第一宇宙速度：（1）定義：（2）求法：

Mmv2G?m法一：r2 rGM?v??7.9km/sr（3）數值：v1?7.9km/s

2.第二宇宙速度：v2?11.2km/s 3.第三宇宙速度：v3?16.7km/s

二、夢想成真

我的說課到此結束，歡迎各位領導，各位專家，教育界的各位同仁們給予指導!謝謝。