第一篇：高中物理 6.5宇宙航行教案（定稿）

物理必修2人教新課標(biāo)6.5宇宙航行教案

★新課標(biāo)要求

（一）知識(shí)與技能

1、了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識(shí)。

2、知道三個(gè)宇宙速度的含義，會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度。

（二）過(guò)程與方法

通過(guò)用萬(wàn)有引力定律推導(dǎo)第一宇宙速度，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力

（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀

1、通過(guò)介紹我國(guó)在衛(wèi)星發(fā)射方面的情況，激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情。

2、感知人類探索宇宙的夢(mèng)想，促使學(xué)生樹(shù)立獻(xiàn)身科學(xué)的人生價(jià)值觀。★教學(xué)重點(diǎn)

第一宇宙速度的推導(dǎo) ★教學(xué)難點(diǎn)

運(yùn)行速率與軌道半徑之間的關(guān)系 ★教學(xué)方法

教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生自主閱讀、思考，討論、交流學(xué)習(xí)成果。★教學(xué)工具

有關(guān)練習(xí)題的投影片、計(jì)算機(jī)、投影儀等多媒體教學(xué)設(shè)備 ★教學(xué)過(guò)程

（一）引入新課

教師活動(dòng)：上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了萬(wàn)有引力的成就。現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們回憶下列問(wèn)題：

1、萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上有何應(yīng)用？

2、如何應(yīng)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算天體的質(zhì)量？能否計(jì)算環(huán)繞天體的質(zhì)量？學(xué)生活動(dòng)：經(jīng)過(guò)思考，回答上述問(wèn)題：

用心

愛(ài)心

專心

1、應(yīng)用萬(wàn)有引力定律可以估算天體的質(zhì)量；可以來(lái)發(fā)現(xiàn)未知天體。

2、應(yīng)用萬(wàn)有引力定律求解天體質(zhì)量時(shí)，萬(wàn)有引力充當(dāng)向心力，結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)向心加速度的三種表述方式可得三種形式的方程，即

Mmv2G2?m

rrG

①

Mm

2=mω·r

2r

②

Mm4?2rG2=m2 rT教師活動(dòng)：點(diǎn)評(píng)、總結(jié)

③

導(dǎo)入：這節(jié)課我們?cè)賮?lái)學(xué)習(xí)有關(guān)宇宙航行的知識(shí)。

（二）進(jìn)行新課

1、宇宙速度

教師活動(dòng)：請(qǐng)同學(xué)們閱讀課文第一自然段，同時(shí)思考下列問(wèn)題［投影出示］：

1、在地面拋出的物體為什么要落回地面？

2、什么叫人造地球衛(wèi)星？

學(xué)生活動(dòng)：閱讀課文，從課文中找出相應(yīng)的答案。

1、在地面上拋出的物體，由于受到地球引力的作用，所以最終都要落回到地面。

2、如果在地面上拋出一個(gè)物體時(shí)的速度足夠大，那么它將不再落回地面，而成為一個(gè)繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的衛(wèi)星，這個(gè)物體此時(shí)就可認(rèn)為是一顆人造地球衛(wèi)星。

教師活動(dòng)：引導(dǎo)學(xué)生深入探究

1、月球也要受到地球引力的作用，為什么月亮不會(huì)落到地面上來(lái)？

2、物體做平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，飛行的距離與飛行的水平初速度有何關(guān)系?

3、若拋出物體的水平初速度足夠大，物體將會(huì)怎樣？

學(xué)生活動(dòng)：分組討論，得出結(jié)論。

用心

愛(ài)心

專心 2

1、由于月球在繞地球沿近似圓周的軌道運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)月球受到的地球的引力（即重力），用來(lái)充當(dāng)繞地運(yùn)轉(zhuǎn)的向心力，故而月球并不會(huì)落到地面上來(lái)。

2、由平拋物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律知：

x=v0t

h=

① ②

12gt

2聯(lián)立①、②可得： x=v0

2h g即物體飛行的水平距離和初速度v0及豎直高度h有關(guān)，在豎直高度相同的情況下，水平距離的大小只與初速度v0有關(guān)，水平初速度越大，飛行的越遠(yuǎn)。

3、當(dāng)平拋的水平初速度足夠大時(shí)，物體飛行的距離也很大，由于地球是一圓球體，故物體將不能再落回地面，而成為一顆繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的衛(wèi)星。

教師活動(dòng)：總結(jié)、點(diǎn)評(píng)。

課件演示《人造衛(wèi)星發(fā)射原理圖》：平拋物體的速度逐漸增大，飛行距離也跟著增大，當(dāng)速度足夠大時(shí)，成為一顆繞地運(yùn)轉(zhuǎn)的衛(wèi)星。

牛頓曾依據(jù)平拋現(xiàn)象猜想了衛(wèi)星的發(fā)射原理，但他沒(méi)有看到他的猜想得以實(shí)現(xiàn)。今天，我們的科學(xué)家們把牛頓的猜想變成了現(xiàn)實(shí)。

教師活動(dòng)：［過(guò)渡語(yǔ)］從上面學(xué)習(xí)可知，當(dāng)平拋物體的初速度足夠大時(shí)就可成為衛(wèi)星。那么，大到什么程度就叫足夠大了呢？下面我們來(lái)討論這一個(gè)問(wèn)題。請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材有關(guān)內(nèi)容，同時(shí)考慮下面幾個(gè)問(wèn)題［投影出示］： 1.衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力學(xué)方程是什么？ 2.為什么向高軌道發(fā)射衛(wèi)星比向低軌道發(fā)射要困難？

3.什么叫第一宇宙速度？什么叫第二宇宙速度？什么叫第三宇宙速度？

學(xué)生活動(dòng)：閱讀課文，找出相應(yīng)答案。

Mmv21、衛(wèi)星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，此時(shí)的動(dòng)力學(xué)方程是：G2?m

rr2、向高軌道發(fā)射衛(wèi)星時(shí)，火箭須克服地球?qū)λ囊Χ龈嗟墓Γ瑢?duì)火

用心

愛(ài)心

專心 箭的要求更高一些，所以比較困難。

3、人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所必須具有的速度叫第一宇宙速度。

人造衛(wèi)星繞地球做橢圓軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)所具有的最大運(yùn)轉(zhuǎn)速度叫第二宇宙速度。人造衛(wèi)星掙脫太陽(yáng)引力的束縛，飛到太陽(yáng)系以外的宇宙中去時(shí)，所必須具有的速度叫第三宇宙速度。

教師活動(dòng)：引導(dǎo)學(xué)生深入探究

1、衛(wèi)星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的最小半徑是多少？

2、結(jié)合衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力學(xué)方程，推導(dǎo)第一宇宙速度。

學(xué)生活動(dòng)：分組討論，得出答案。

1、衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)的最小半徑近似等于地球的半徑，即在地球表面繞地運(yùn)轉(zhuǎn)。

2、由萬(wàn)有引力定律和牛頓第二定律，Mmv2得： G2=m ①

RR由于萬(wàn)有引力近似等于物體的重力，得： GMm=mg ② R2由①、②兩式得 v=gR 代入數(shù)據(jù)得 v=7.9km/s 教師活動(dòng)：總結(jié)、點(diǎn)評(píng)。

課件演示《三個(gè)宇宙速度》

2、夢(mèng)想成真

教師活動(dòng)：引導(dǎo)學(xué)生閱讀有關(guān)內(nèi)容，讓學(xué)生了解人類在探索宇宙的奧秘中已經(jīng)取得的輝煌成就，體會(huì)我國(guó)在征服宇宙太空的過(guò)程中所取得的偉大成就，培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情和愿為科學(xué)獻(xiàn)身的精神。

視頻展示：我國(guó)載人飛船“神州五號(hào)”升空實(shí)況。

學(xué)生活動(dòng)：閱讀課本，發(fā)表感想。

用心

愛(ài)心

專心

（三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng)

教師活動(dòng)：讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請(qǐng)一個(gè)同學(xué)到黑板上總結(jié)，其他同學(xué)在筆記本上總結(jié)，然后請(qǐng)同學(xué)評(píng)價(jià)黑板上的小結(jié)內(nèi)容。

學(xué)生活動(dòng)：認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會(huì)寫(xiě)下來(lái)、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰(shuí)的更好，好在什么地方。

點(diǎn)評(píng)：總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力。

教師要放開(kāi)，讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識(shí)框架。

（四）實(shí)例探究

［例］從地球發(fā)出的光訊號(hào)垂直于地面發(fā)射，訊號(hào)到達(dá)月球表面時(shí)正好能垂直射向水平月面，經(jīng)反射返回地球被吸收，光速為c，光訊號(hào)往復(fù)經(jīng)歷的時(shí)間為t，地球的半徑為R，月球的半徑為r，月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的周期為T(mén)，試求地球的質(zhì)量。

Mm4?2解析：設(shè)地球質(zhì)量為M，月球質(zhì)量為m，則：G'2=m2·r′

rT4?2r'3t所以M=而r′=R+r+c 22GTt4?2(R?r?C)3?232?所以M=(2R+2r+ct)22GT2GT★課余作業(yè)

1、課后完成P78“問(wèn)題與練習(xí)”中的問(wèn)題。

2、閱讀教材76頁(yè)“科學(xué)漫步”欄目中的短文《黑洞》和77頁(yè)“STS”欄目中的短文《航天事業(yè)改變著人類生活》 ★教學(xué)體會(huì)

思維方法是解決問(wèn)題的靈魂，是物理教學(xué)的根本；親自實(shí)踐參與知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵，離開(kāi)了思維方法和實(shí)踐活動(dòng)，物理教學(xué)就成了無(wú)源之水、無(wú)本之木。學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。

附：課堂練習(xí)

用心

愛(ài)心

專心 5 1.要使人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)行，它進(jìn)入地面附近的軌道速度是________km/s，要使衛(wèi)星脫離地球引力不再繞地球運(yùn)行，必須使它的軌道速度等于或大于________km/s，要使它飛行到太陽(yáng)系以外的地方，它的速度必須等于或大于________km/s.2.關(guān)于第一宇宙速度，下面說(shuō)法正確的是（）A.B.C.D.3.某行星的衛(wèi)星在靠近行星的軌道上飛行，若要計(jì)算行星的密度，需要測(cè)出的物理量是()A.C.B.D.4.關(guān)于人造地球衛(wèi)星與宇宙飛船的下列說(shuō)法中，正確的是()A.球質(zhì)量

B.它們的繞行半徑和繞行周期一定是相同的

C.星并發(fā)生碰撞，只要將后者速率增大一些即可

D.所受萬(wàn)有引力減小，故飛行速度減小

5.一顆人造地球衛(wèi)星離地面高h(yuǎn)=3R(R為地球半徑).若已知地球表面的重力加速度為g,則衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度是________，角速度是________，周期是________，若已知地球質(zhì)量為M，萬(wàn)有引力常量為G，則衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度是________，角速度是________，周期是________.參考答案：

1.7.9；11.2；16.7 2.BC

用心

愛(ài)心

專心 6 3.D 4.AB

MG11g16?R1MGR；16?R gR；5.；；；28?R8RMGgR2RR附：

教學(xué)建議

隨著航天事業(yè)的飛速發(fā)展，人造地球衛(wèi)星的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛.從高考命題的指導(dǎo)思想來(lái)看，要求高考試題具有時(shí)代氣息，反映現(xiàn)代科技的發(fā)展和動(dòng)向，因此有關(guān)衛(wèi)星的問(wèn)題將繼續(xù)是高考的熱點(diǎn)問(wèn)題。

解決衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，其依據(jù)都是萬(wàn)有引力提供向心力，列出相應(yīng)的方程，就可得出向心加速度、線速度、角速度、周期跟軌道半徑的關(guān)系.通過(guò)例題和練習(xí)，幫助學(xué)生掌握這一基本方法。

對(duì)于衛(wèi)星的軌道，要引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)萬(wàn)有引力提供向心力，說(shuō)明無(wú)論衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的圓軌道在哪個(gè)平面內(nèi)，但圓軌道的圓心都是地心。

對(duì)于同步衛(wèi)星，結(jié)合例題的討論使學(xué)生明確，同步衛(wèi)星哪些特征是相同的，哪些特征是不同的。

宇宙速度的重點(diǎn)是第一宇宙速度.要讓學(xué)生明確，第一宇宙速度是衛(wèi)星在地面附近繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度，并掌握求第一宇宙速度的方法。

用心

愛(ài)心

專心 7

第二篇：6.5宇宙航行 教學(xué)設(shè)計(jì)

《6.5宇宙航行》

教學(xué)設(shè)計(jì) 【教材分析】

本節(jié)是教科版《必修2》萬(wàn)有引力定律一章的最后一節(jié)，是引導(dǎo)萬(wàn)有引力定律的綜合應(yīng)用，是學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的內(nèi)容． 新教材增加了人造地球衛(wèi)星從提出設(shè)想到成功發(fā)射的歷程，并且揭示了人造地球衛(wèi)星在通信、導(dǎo)航、收集氣象數(shù)據(jù)和其他許多領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，加強(qiáng)了學(xué)生生活與現(xiàn)代社會(huì)及科技發(fā)展的聯(lián)系，使學(xué)生更加關(guān)注物理學(xué)的技術(shù)應(yīng)用所帶來(lái)的社會(huì)問(wèn)題，更加關(guān)注科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)可以增強(qiáng)學(xué)生的求知欲，發(fā)展科學(xué)探索的興趣，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法，發(fā)展自主學(xué)習(xí)能力，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，體現(xiàn)了新課標(biāo)的總體目標(biāo)要求． 通過(guò)了解人造衛(wèi)星的運(yùn)行原理，認(rèn)識(shí)萬(wàn)有引力定律對(duì)科學(xué)發(fā)展所起的作用，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)服務(wù)于人類的意識(shí)．

【學(xué)情分析】

學(xué)生已經(jīng)掌握萬(wàn)有引力定律，牛頓第二定律和勻速圓周運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí)，教學(xué)中要繼續(xù)深化學(xué)生對(duì)這些定律和知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)和理論聯(lián)系實(shí)際的能力。由于本校學(xué)生運(yùn)算能力不強(qiáng)，教學(xué)中要避免復(fù)雜的計(jì)算和太繁復(fù)的物理情景。

【教學(xué)目標(biāo)】通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)探究，你應(yīng)該： 1.分析人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

2.通過(guò)小組討論、計(jì)算，知道三個(gè)宇宙速度的含義，會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度，能用所學(xué)知識(shí)求解衛(wèi)星基本問(wèn)題

3.通過(guò)課內(nèi)交流、小組討論、教師點(diǎn)評(píng)，理解掌握人造衛(wèi)星的線速度、角速度、周期及向心加速度與軌道半徑的關(guān)系

4.了解人造衛(wèi)星的相關(guān)知識(shí)及我國(guó)衛(wèi)星發(fā)射的情況，激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情。【教學(xué)準(zhǔn)備】

視頻、動(dòng)畫(huà)、網(wǎng)上資源、多媒體技術(shù)． 【教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)】

1.教學(xué)重點(diǎn)：第一宇宙速度的推導(dǎo) 2.教學(xué)難點(diǎn)： 區(qū)分環(huán)繞速度與發(fā)射速度 【學(xué)法指導(dǎo)】

注意掌握規(guī)律，重點(diǎn)突破，重視基礎(chǔ)。【教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)】 第一環(huán)節(jié)：新課引入

1、知識(shí)回顧：利用微視頻深入了解重力、地球表面的物體所受萬(wàn)有引力的關(guān)系

2、新課引入：由小組代表利用PPT帶領(lǐng)同學(xué)們共同了解人造衛(wèi)星的相關(guān)知識(shí) 本環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)目的：

1．深入了解地球表面的重力與萬(wàn)有引力的關(guān)系，方便后面第一宇宙速度的推導(dǎo) 2．通過(guò)介紹人造衛(wèi)星的用途激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣 第二環(huán)節(jié)：人造衛(wèi)星規(guī)律的探究

1、第一宇宙速度的計(jì)算：

教師： 衛(wèi)星能繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行的線速度叫做環(huán)繞速度（運(yùn)行速度）那么什么力提供向心力？表達(dá)式是什么？ 學(xué)生：萬(wàn)有引力

教師：軌道半徑增大，線速度有什么變化？

合作探究一： 地球質(zhì)量約為M≈6×10kg, 地球半徑約為R≈6.4×106m, 引力常量 G=6.67×10-11Nm2/kg2。估算:近地衛(wèi)星的運(yùn)行速度?

學(xué)生練習(xí)，并在黑板上展示，教師觀察總結(jié)兩種方法，并告知學(xué)生代入具體數(shù)值后的結(jié)果是7.9km/s。教師通過(guò)數(shù)據(jù)的分析，使學(xué)生體會(huì)這是一個(gè)非常大的速度。

2、半徑增加環(huán)繞速度的計(jì)算：

通過(guò)例1 學(xué)生練習(xí)，教師觀察。學(xué)生展示思考過(guò)程，并糾錯(cuò)，深刻體會(huì)兩種算法，教師總結(jié)

第二環(huán)節(jié)：怎樣發(fā)射人造衛(wèi)星

1、利用PPT介紹牛頓關(guān)于發(fā)射人造衛(wèi)星的設(shè)想。

2、得出結(jié)論： ⑴、發(fā)射人造衛(wèi)星需要足夠大的速度。

⑵、圓軌道衛(wèi)星的圓心都在地球球心。(筆記)⑶、所有衛(wèi)星都由有萬(wàn)有引力提供向心力。(筆記)

3、觀看視頻《嫦娥一號(hào)的發(fā)射》 3 教師：猜想視頻中哪個(gè)時(shí)刻衛(wèi)星的速度是是衛(wèi)星的發(fā)射速度？ 介紹發(fā)射速度

教師：視頻中我們看到衛(wèi)星變軌，那么衛(wèi)星是如何實(shí)現(xiàn)變軌的？ 同學(xué)們認(rèn)真思考

相互交流談?wù)?/p>

展示想法 學(xué)生：衛(wèi)星繼續(xù)加速 繼而做離心運(yùn)動(dòng)

進(jìn)一步引導(dǎo)思考高軌道衛(wèi)星更容易發(fā)射么？ 討論展示想法

第三環(huán)節(jié)：第二、第三宙速度介紹。

知道第一宇宙速度是所有圓軌道衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，也是所有圓軌道衛(wèi)星的最小發(fā)射速度。(筆記)

第四環(huán)節(jié)： 總結(jié)圓軌道人造衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)規(guī)律

學(xué)生自己應(yīng)用前面萬(wàn)有引力知識(shí)分析線速度，角速度，周期與軌道半徑的關(guān)系。教師小結(jié)：衛(wèi)星繞地運(yùn)轉(zhuǎn)軌道半徑越大，速度越小、角速度越小、周期越大；加速度越小。(筆記)簡(jiǎn)記：高軌低速周期長(zhǎng)（衛(wèi)星環(huán)繞同一中心天體運(yùn)動(dòng)）

演示課件：幾顆不同軌道衛(wèi)星同時(shí)繞地運(yùn)行動(dòng)畫(huà),從而直觀判斷以上變化關(guān)系

練習(xí)并鞏固

第五環(huán)節(jié)：本節(jié)知識(shí)小結(jié)：

1、宇宙速度：

第一宇宙速度：v＝7.9km／s 是衛(wèi)星發(fā)射的最小速 度，是衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的最大速度。

第二宇宙速度：v＝11.2km／s，是衛(wèi)星掙脫地球束 縛的最小發(fā)射速度

第三宇宙速度: v＝16.7km／s，是掙脫太陽(yáng)束縛的 最小發(fā)射速度。

2、研究天體運(yùn)動(dòng)的基本方法：

把天體或人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)看作勻速圓周運(yùn) 動(dòng)，萬(wàn)有引力提供天體或人造衛(wèi)星的向心力.【教師總結(jié)】：天體的質(zhì)量越大，半徑越小，逃逸速度也就越大，也就是說(shuō)表面的物體就越不容易脫離它的束縛，有些恒星，在它最后階段，強(qiáng)大的引力作用下，半徑非常小，逃逸速度非常大，以光速傳播的光都不能逃逸，這種天體稱為黑洞。課下同學(xué)們可以閱讀教科書(shū)上P76的科學(xué)漫步“黑洞”

那么宇宙的起始和終結(jié)？地外文明在哪里？這些都是留給大家待以解決的問(wèn)題。

【作業(yè)布置作業(yè)】

1．閱讀教科書(shū)上P76的科學(xué)漫步“黑洞”

六、教學(xué)反思 作業(yè)布置作業(yè)

這節(jié)課始終以學(xué)生為主體精心設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)。沒(méi)有讓學(xué)生機(jī)械的記憶，而且給學(xué)生主動(dòng)探索、自主學(xué)習(xí)的空間，注重基本規(guī)律的掌握，通過(guò)學(xué)生的思考、觀察、討論，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生由被動(dòng)接受知識(shí)轉(zhuǎn)化為主動(dòng)的獲取知識(shí)，讓學(xué)生真正學(xué)會(huì)如何學(xué)習(xí)，使學(xué)生的創(chuàng)新潛能得到最大發(fā)揮。

第三篇：6.5《宇宙航行》教學(xué)設(shè)計(jì)

6.5《宇宙航行》教學(xué)設(shè)計(jì)

高一（8）班

2016年4月20日

一、教學(xué)目標(biāo)

（一）知識(shí)與技能

1．知道三個(gè)宇宙速度的含義和數(shù)值，會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度。

2．理解衛(wèi)星的線速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系。

（二）過(guò)程與方法

在學(xué)習(xí)牛頓對(duì)衛(wèi)星發(fā)射的思考過(guò)程的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探索能力；培養(yǎng)學(xué)生在處理實(shí)際問(wèn)題時(shí)，如何構(gòu)建物理模型的能力。

（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀

1．通過(guò)展示人類在宇宙航行領(lǐng)域中的偉大成就，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情。

2．通過(guò)介紹我國(guó)在航天方面的成就，激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情，增強(qiáng)民族自信心和自豪感。

二、教學(xué)重點(diǎn)

1．第一宇宙速度的推導(dǎo)。

2．衛(wèi)星運(yùn)行的線速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系。

三、教學(xué)難點(diǎn)

衛(wèi)星的發(fā)射速度與運(yùn)行速度的關(guān)系。

四、教學(xué)過(guò)程

（一）引入新課

通過(guò)前面的學(xué)習(xí)我們知道了，人類通過(guò)站在地球上的觀測(cè)，認(rèn)識(shí)到了天體做什么樣的運(yùn)動(dòng)，并進(jìn)一步弄清了天體為什么要做這樣的運(yùn)動(dòng)。然而人類并不滿足于只站在地球上探索宇宙的奧秘。本節(jié)課，我們就來(lái)學(xué)習(xí)人類是如何走出地球，飛向宇宙，進(jìn)行宇宙航行的。（利用幻燈片，向?qū)W生展示一些航天類的圖片，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。）

（二）推進(jìn)新課

牛頓的思考

探究：怎樣才能使得一個(gè)物體繞著地球做圓周運(yùn)動(dòng)？

先讓學(xué)生思考、討論，教師可根據(jù)學(xué)生情況引導(dǎo)學(xué)生思考。

我們知道，在地面上將一個(gè)物體水平拋出，若拋出時(shí)速度越大，則落地點(diǎn)距拋出點(diǎn)的水平距離越大。如果拋出速度很大時(shí)，我們還能將地面看作平面嗎？（不能）

早在16世紀(jì)道的牛頓就曾思考過(guò)這個(gè)問(wèn)題。（播放衛(wèi)星發(fā)射原理動(dòng)畫(huà)，并向?qū)W生分析）

從地球上最高的山峰上將物體水平拋出，速度越大，落地點(diǎn)就越遠(yuǎn)。如果拋出的速度足夠大，物體就不在落回地面，它將繞地球運(yùn)動(dòng)，成為一顆人造地球衛(wèi)星。

一、宇宙速度

探究：以多大的速度發(fā)射這個(gè)物體，物體就剛好不落回地面，成為一顆繞地球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星呢？

1．第一宇宙速度

物體最終繞地球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，引力為其做圓周運(yùn)動(dòng)提供向心力。

代入數(shù)據(jù)得v=7.9km/s

這就是物體在地面附近做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度，叫做第一宇宙速度。

問(wèn)：如果發(fā)射速度大于第一宇宙速度，結(jié)果會(huì)怎樣呢？

2．第二宇宙速度

當(dāng)拋出物體的速度繼續(xù)增大，地球引力將不足以為其做圓周運(yùn)動(dòng)提供向心力，物體將會(huì)脫離地球引力，離開(kāi)地球。這個(gè)速度為v=11.2km/s，叫做第二宇宙速度。如果發(fā)射速度大于第一宇宙速度，而小于第二宇宙速度，它繞地球運(yùn)行的軌跡就不是圓，而是橢圓。

3．第三宇宙速度

物體脫離地球引力的束縛后，還會(huì)受到太陽(yáng)引力的束縛。若拋出的速度足夠大，物體還將脫離太陽(yáng)引力的束縛，飛向太陽(yáng)系之外的宇宙空間。這個(gè)速度v=16.7km/s。這個(gè)速度叫做第三宇宙速度。

二、衛(wèi)星運(yùn)行的線速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系

探究：目前為止，人類發(fā)射的人造地球衛(wèi)星已經(jīng)有很多顆了，這些衛(wèi)星運(yùn)行的快慢不同，那么衛(wèi)星運(yùn)行的快慢與什么因素有關(guān)呢？

學(xué)生可能的答案：質(zhì)量、軌道半徑??

我們將不同軌道上的衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)都看成是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則有

可得：

結(jié)論：線速度、角速度、周期都與衛(wèi)星的質(zhì)量無(wú)關(guān)，僅由軌道半徑?jīng)Q定。

當(dāng)衛(wèi)星環(huán)繞地球表面運(yùn)行時(shí)，軌道半徑最小為地球半徑（r=R），此時(shí)線速度最大，角速度最大，周期最小。則

=7．9km/s =1．24×10-3rad/s =84min

即衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的最大速度為7．9km/s。最小周期為84min。

三、人造衛(wèi)星的發(fā)射速度與運(yùn)行速度

（播放嫦娥號(hào)發(fā)射的模擬視頻，讓學(xué)生了解衛(wèi)星發(fā)射的全過(guò)程，學(xué)生也將對(duì)發(fā)射速度和運(yùn)行速度有一個(gè)了解。）

1．發(fā)射速度

發(fā)射速度是指衛(wèi)星在地面附近離開(kāi)發(fā)射裝置的初速度。要發(fā)射一顆人造地球衛(wèi)星，發(fā)射速度不能小于第一宇宙速度。

2．運(yùn)行速度

運(yùn)行速度指衛(wèi)星在進(jìn)入運(yùn)行軌道后繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度。當(dāng)衛(wèi)星在近地面飛行時(shí)，運(yùn)行速度等于第一宇宙速度，當(dāng)衛(wèi)星的軌道半徑大于地球半徑時(shí)，運(yùn)行速度小于第一宇宙速度。

判斷

第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的最小環(huán)繞速度。（）能否發(fā)射一顆周期為80min的人造地球衛(wèi)星？()

四、夢(mèng)想成真

學(xué)生先閱讀，然后教師簡(jiǎn)述補(bǔ)充。（借助于多媒體，一邊向?qū)W生展示，一邊介紹。）

其實(shí)早在六百多年前的明朝，一個(gè)名叫萬(wàn)戶的人就曾有“飛天”的壯舉，但最終未能成功，并為之付出了生命。萬(wàn)戶是世界上第一個(gè)利用火箭向太空搏擊的英雄。他的努力雖然失敗了，但他借助火箭推力升空的創(chuàng)想是世界上第一個(gè)，因此他被世界公認(rèn)為“真正的航天始祖”，為了紀(jì)念這位世界航天始祖，世界科學(xué)家將月球上的一座環(huán)形火山命名為“萬(wàn)戶山”。

19世紀(jì)中葉，俄羅斯的齊奧爾科夫斯基提出利用噴氣推進(jìn)的多級(jí)火箭，運(yùn)載發(fā)射衛(wèi)星。

1957年10月4日，世界上第一顆人造衛(wèi)星成功在蘇聯(lián)發(fā)射成功。

1961年4月12日，世界上第一次載人飛行，蘇聯(lián)。

1969年7月16日，人類第一次登上月球，美國(guó)。

1970年4月24日,中國(guó)第一顆人造衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”發(fā)射成功,中國(guó)成為繼美、蘇、法、日等國(guó)家之后第五個(gè)能制造和發(fā)射人造衛(wèi)星的國(guó)家。

2003年10月15日，中國(guó)第一次載人飛行。

2007年，嫦娥一號(hào)成功發(fā)射。

然而人類對(duì)宇宙的探索并不是一帆風(fēng)順的，無(wú)數(shù)探索者用自己的汗水和生命鋪設(shè)了人類通往宇宙的道路。

1986年1月28日，美國(guó)，挑戰(zhàn)者號(hào)航天飛機(jī)升空后爆炸，七名宇航員遇難。

2003年2月1 日，美國(guó)，哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)返航時(shí)爆炸，七名宇航員遇難。

【課堂小結(jié)】（下節(jié)課講同步衛(wèi)星和衛(wèi)星變軌問(wèn)題）

【作業(yè)布置】

1．質(zhì)量為m的探月航天器在接近月球表面的軌道上飛行，其運(yùn)動(dòng)視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知月球質(zhì)量為M，月球半徑為R，月球表面重力加速度為g，引力常量為G，不考慮月球自轉(zhuǎn)的影響，則航天器的AC A．線速度 B．角速度 C．運(yùn)行周期D．向心加速度

2．如圖3所示，衛(wèi)星的運(yùn)行軌道為橢圓軌道，其近地點(diǎn)M和 遠(yuǎn)地點(diǎn)N的高度分別為439km和2384km，則 BC A．衛(wèi)星在M點(diǎn)的勢(shì)能大于N點(diǎn)的勢(shì)能 B．衛(wèi)星在M點(diǎn)的角速度大于N點(diǎn)的角速度 C．衛(wèi)星在M點(diǎn)的加速度大于N點(diǎn)的加速度 D．衛(wèi)星在N點(diǎn)的速度大于7.9km/s 衛(wèi)星發(fā)射后的飛行過(guò)程大致可分為三個(gè)階段：

第一階段：垂直起飛階段。由于在地區(qū)表面附近，大氣稠密，火箭飛行時(shí)受到的阻力很大，為了盡快離開(kāi)大氣層，通常采用垂直向上發(fā)射，況且垂直發(fā)射容易保證飛行的穩(wěn)定。發(fā)射后經(jīng)很短的幾分鐘的加速使火箭已達(dá)到相當(dāng)大的速度，至第一級(jí)火箭脫離時(shí)，火箭已處于稠密大氣層之外了。此后第二級(jí)火箭點(diǎn)火繼續(xù)加速，直至其脫落。

第二階段：轉(zhuǎn)彎飛行階段。當(dāng)?shù)诙?jí)火箭脫落后，火箭已具有足夠大的速度。這時(shí)第三集火箭并不立即點(diǎn)火發(fā)動(dòng)，而是靠已獲得的巨大速度繼續(xù)升高而做慣性飛行（速度會(huì)減小），并在地面控制站的操縱下，使火箭逐漸轉(zhuǎn)彎而偏離原先的豎直方向，直至變?yōu)榕c地面平行的水平方向。

第三階段：進(jìn)入軌道階段。當(dāng)火箭到達(dá)與衛(wèi)星預(yù)定軌道相切位置時(shí)，第三級(jí)火箭點(diǎn)火開(kāi)始加速，使其達(dá)到衛(wèi)星在軌道上運(yùn)行所需的速度而進(jìn)入軌道。進(jìn)入軌道后，火箭就完成了其運(yùn)載的任務(wù)，衛(wèi)星隨即與其脫離而單獨(dú)運(yùn)行。剛脫離時(shí)，衛(wèi)星與末級(jí)火箭具有相同的速度，并沿同一軌道運(yùn)動(dòng)。由于軌道處仍有稀薄氣體存在，而衛(wèi)星與火箭的外形不同，致使兩者所受的阻力不同，因而兩者的距離逐漸被拉開(kāi)。

第四篇：6.5宇宙航行教學(xué)設(shè)計(jì)1

《宇宙航行》教學(xué)設(shè)計(jì)

陜西西安市田家炳中學(xué) 簡(jiǎn)波

一、設(shè)計(jì)思想

宇宙航行不但介紹了人造衛(wèi)星中一些基本理論，更是在其中滲透了很多研究實(shí)際物理問(wèn)題的物理方法。因此，本節(jié)課是“萬(wàn)有引力定律與航天”中的重點(diǎn)內(nèi)容，是學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)研究天體物理問(wèn)題的理論基礎(chǔ)。另外，學(xué)生通過(guò)對(duì)人造衛(wèi)星、宇宙速度的了解，也將潛移默化地產(chǎn)生對(duì)航天科學(xué)的熱愛(ài)，增強(qiáng)民族自信心和自豪感。

學(xué)生已學(xué)過(guò)平拋運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)、萬(wàn)有引力定律等基本理論，具備了解決問(wèn)題的基本工具。

本節(jié)重點(diǎn)講述了人造衛(wèi)星的發(fā)射原理，推導(dǎo)了第一宇宙速度，并介紹了第二、第三宇宙速度。人造衛(wèi)星是萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上應(yīng)用的一個(gè)實(shí)例，是人類征服自然的見(jiàn)證，體現(xiàn)了知識(shí)的力量，是學(xué)生學(xué)習(xí)了解現(xiàn)代科技知識(shí)的一個(gè)極好素材。

本節(jié)課的難點(diǎn)在于對(duì)人造衛(wèi)星原理的理解，因此教學(xué)設(shè)計(jì)上采用理論探究法，在設(shè)計(jì)中突出發(fā)揮學(xué)生的主體作用，課堂中通過(guò)設(shè)疑→思考→啟發(fā)→引導(dǎo)這樣一條主線，激發(fā)鼓勵(lì)學(xué)生的大膽思考、積極參與，讓學(xué)生通過(guò)自己的分析研究來(lái)掌握獲取相關(guān)的知識(shí)和方法。

二、教學(xué)目標(biāo)

（一）知識(shí)和能力目標(biāo)

1．了解人造地球衛(wèi)星的有關(guān)知識(shí)和航天發(fā)展史。

2．知道三個(gè)宇宙速度的含義和數(shù)值，會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度。

3．理解衛(wèi)星的線速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系。

（二）過(guò)程與方法目標(biāo)

1．在學(xué)習(xí)牛頓對(duì)衛(wèi)星發(fā)射的思考過(guò)程的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探索能力；培養(yǎng)學(xué)生在處理實(shí)際問(wèn)題時(shí)，如何構(gòu)建物理模型的能力。

2．通過(guò)對(duì)衛(wèi)星運(yùn)行的線速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系的討論，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)

1．通過(guò)展示人類在宇宙航行領(lǐng)域中的偉大成就，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情。

2．通過(guò)介紹我國(guó)在航天方面的成就，激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情，增強(qiáng)民族自信心和自豪感。

3．感知人類探索宇宙的夢(mèng)想，促使學(xué)生樹(shù)立獻(xiàn)身科學(xué)的人生觀和價(jià)值觀。

三、教學(xué)重點(diǎn)

1．第一宇宙速度的推導(dǎo)。

2．衛(wèi)星運(yùn)行的線速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系。

四、教學(xué)難點(diǎn)

衛(wèi)星的發(fā)射速度與運(yùn)行速度的關(guān)系。

五、教學(xué)方法

探究、講授、討論。

六、教學(xué)準(zhǔn)備

多媒體課件。

七、教學(xué)過(guò)程

（一）引入新課

通過(guò)前面的學(xué)習(xí)我們知道了，人類通過(guò)站在地球上的觀測(cè)，認(rèn)識(shí)到了天體做什么樣的運(yùn)動(dòng)，并進(jìn)一步弄清了天體為什么要做這樣的運(yùn)動(dòng)。然而人類并不滿足于只站在地球上探索宇宙的奧秘。本節(jié)課，我們就來(lái)學(xué)習(xí)人類是如何走出地球，飛向宇宙，進(jìn)行宇宙航行的。（利用幻燈片，向?qū)W生展示一些航天類的圖片，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。）

（二）推進(jìn)新課

牛頓的思考

探究：怎樣才能使得一個(gè)物體繞著地球做圓周運(yùn)動(dòng)？

先讓學(xué)生思考、討論，教師可根據(jù)學(xué)生情況引導(dǎo)學(xué)生思考。

我們知道，在地面上將一個(gè)物體水平拋出，若拋出時(shí)速度越大，則落地點(diǎn)距拋出點(diǎn)的水平距離越大。如果拋出速度很大時(shí)，我們還能將地面看作平面嗎？（不能）

早在16世紀(jì)道的牛頓就曾思考過(guò)這個(gè)問(wèn)題。（播放衛(wèi)星發(fā)射原理動(dòng)畫(huà)，并向?qū)W生分析）

從地球上最高的山峰上將物體水平拋出，速度越大，落地點(diǎn)就越遠(yuǎn)。如果拋出的速度足夠大，物體就不在落回地面，它將繞地球運(yùn)動(dòng)，成為一顆人造地球衛(wèi)星。

宇宙速度

探究：以多大的速度發(fā)射這個(gè)物體，物體就剛好不落回地面，成為一顆繞地球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星呢？

1．第一宇宙速度

物體最終繞地球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，引力為其做圓周運(yùn)動(dòng)提供向心力。

代入數(shù)據(jù)得v=7．9km/s

這就是物體在地面附近做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度，叫做第一宇宙速度。

如果發(fā)射速度大于第一宇宙速度，結(jié)果會(huì)怎樣呢？

2．第二宇宙速度

當(dāng)拋出物體的速度繼續(xù)增大，地球引力將不足以為其做圓周運(yùn)動(dòng)提供向心力，物體將會(huì)脫離地球引力，離開(kāi)地球。這個(gè)速度為v=11．2km/s。我們把v=11．2km/s叫做第二宇宙速度。如果發(fā)射速度大于第一宇宙速度，而小于第二宇宙速度，它繞地球運(yùn)行的軌跡就不是圓，而是橢圓。

3．第三宇宙速度

物體脫離地球引力的束縛后，還會(huì)受到太陽(yáng)引力的束縛。若拋出的速度足夠大，物體還將脫離太陽(yáng)引力的束縛，飛向太陽(yáng)系之外的宇宙空間。這個(gè)速度v=16．7vkm/s。這個(gè)速度叫做第三宇宙速度。

衛(wèi)星運(yùn)行的線速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系。

探究：目前為止，人類發(fā)射的人造地球衛(wèi)星已經(jīng)有幾千顆了，這些衛(wèi)星運(yùn)行的快慢不同，那么衛(wèi)星運(yùn)行的快慢與什么因素有關(guān)呢？

學(xué)生可能的答案：質(zhì)量、軌道半徑??

我們將不同軌道上的衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)都看成是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則有

可得：

結(jié)論：線速度、角速度、周期都與衛(wèi)星的質(zhì)量無(wú)關(guān)，僅由軌道半徑?jīng)Q定。

當(dāng)衛(wèi)星環(huán)繞地球表面運(yùn)行時(shí)，軌道半徑最小為地球半徑（r=R），此時(shí)線速度最大，角速度最大，周期最小。則

=7．9km/s

=1．24×10-3rad/s

=84min

即衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的最大速度為7．9km/s。

人造衛(wèi)星的發(fā)射速度與運(yùn)行速度

（播放嫦娥一號(hào)發(fā)射的模擬視頻，讓學(xué)生了解衛(wèi)星發(fā)射的全過(guò)程，學(xué)生也將對(duì)發(fā)射速度和運(yùn)行速度有一個(gè)了解。）

1．發(fā)射速度

發(fā)射速度是指衛(wèi)星在地面附近離開(kāi)發(fā)射裝置的初速度，一旦發(fā)射后再無(wú)能量補(bǔ)充，要發(fā)射一顆人造地球衛(wèi)星，發(fā)射速度不能小于第一宇宙速度。

2．運(yùn)行速度

運(yùn)行速度指衛(wèi)星在進(jìn)入運(yùn)行軌道后繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度。當(dāng)衛(wèi)星“貼著”地面飛行時(shí)，運(yùn)行速度等于第一宇宙速度，當(dāng)衛(wèi)星的軌道半徑大于地球半徑時(shí)，運(yùn)行速度小于第一宇宙速度。

夢(mèng)想成真

學(xué)生先閱讀，然后教師簡(jiǎn)述補(bǔ)充。（借助于多媒體，一邊向?qū)W生展示，一邊介紹，注意情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。）

其實(shí)早在六百多年前的明朝，一個(gè)名叫萬(wàn)戶的人就曾有“飛天”的壯舉，但最終未能成功，并為之付出了生命。萬(wàn)戶是世界上第一個(gè)利用火箭向太空搏擊的英雄。他的努力雖然失敗了，但他借助火箭推力升空的創(chuàng)想是世界上第一個(gè)，因此他被世界公認(rèn)為“真正的航天始祖”，為了紀(jì)念這位世界航天始祖，世界科學(xué)家將月球上的一座環(huán)形火山命名為“萬(wàn)戶山”。

19世紀(jì)中葉，俄羅斯學(xué)者，齊奧爾科夫斯基，提出利用噴氣推進(jìn)的多級(jí)火箭，運(yùn)載發(fā)射衛(wèi)星。

1957年10月4日，世界上第一顆人造衛(wèi)星成功在蘇聯(lián)發(fā)射成功。

1961年4月12日，世界上第一次載人飛行，蘇聯(lián)。

1969年7月16日，人類第一次登上月球，美國(guó)。

1070年，中國(guó)第一顆人造衛(wèi)星發(fā)射成功。

2003年10月15日，中國(guó)第一次載人飛行。

2007年，嫦娥一號(hào)成功發(fā)射。

然而人類對(duì)宇宙的探索并不是一帆風(fēng)順的，無(wú)數(shù)探索者用自己的汗水和生命鋪設(shè)了人類通往宇宙的道路。

1986年1月28日，美國(guó)，挑戰(zhàn)者號(hào)航天飛機(jī)升空后爆炸，七名宇航員遇難。

2003年2月1日，美國(guó)，哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)返航時(shí)爆炸，七名宇航員遇難。

第五篇：《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(jié)，重點(diǎn)講述了人造衛(wèi)星的發(fā)射原理，推導(dǎo)了第一宇宙速度,并介紹了第二、第三宇宙速度。人造衛(wèi)星是萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上應(yīng)用的一個(gè)實(shí)例，是人類征服自然的見(jiàn)證，體現(xiàn)了知識(shí)的力量，是學(xué)生學(xué)習(xí)了解現(xiàn)代科技知識(shí)的一個(gè)極好素材。教材不但介紹了人造衛(wèi)星中一些基本理論，更是在其中滲透了很多研究實(shí)際物理問(wèn)題的物理方法。因此，本節(jié)課是“萬(wàn)有引力定律與航天”中的重點(diǎn)內(nèi)容，是學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)研究天體物理問(wèn)題的理論基礎(chǔ)。另外，學(xué)生通過(guò)對(duì)人造衛(wèi)星、宇宙速度的了解，也將潛移默化地產(chǎn)生對(duì)航天科學(xué)的熱愛(ài)，增強(qiáng)民族自信心和自豪感。

二、教學(xué)目標(biāo)

（一）知識(shí)與技能

（1）知道人造地球衛(wèi)星的運(yùn)行原理，會(huì)運(yùn)用萬(wàn)有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)公式分析解答有關(guān)衛(wèi)星運(yùn)行的原因；

（2）掌握三個(gè)宇宙速度，會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度；（3）簡(jiǎn)單了解航天發(fā)展史。

（4）能用所學(xué)知識(shí)求解衛(wèi)星基本問(wèn)題。

（二）過(guò)程與方法

（1）培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探索能力；

（2）培養(yǎng)學(xué)生在處理實(shí)際問(wèn)題時(shí)，如何 構(gòu)建物理模型的能力；（3）學(xué)習(xí)科學(xué)的思維方法培養(yǎng)學(xué)生歸納、分析和推導(dǎo)及合理表達(dá)能力。

（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀

介紹我國(guó)航天事業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，激發(fā)學(xué)習(xí)科學(xué)，熱愛(ài)科學(xué)的激情，增強(qiáng)民族自信心和自豪感。課時(shí)安排：一節(jié)課

教 具：多媒體課件、計(jì)算機(jī)

三、設(shè)計(jì)理念

學(xué)科教學(xué)活動(dòng)以學(xué)生為主體，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)、能力、品德三維一體的全面發(fā)展，這是本課件設(shè)計(jì)的基本理念。學(xué)生已學(xué)過(guò)平拋運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)、萬(wàn)有引力定律等基本理論，具備了解決問(wèn)題的基本工具。本節(jié)課的難點(diǎn)在于對(duì)人造衛(wèi)星原理的理解，因此教學(xué)設(shè)計(jì)上采用理論探究法：在設(shè)計(jì)中突出發(fā)揮學(xué)生的主體作用，課堂中通過(guò)設(shè)疑→思考→啟發(fā)→引導(dǎo)這樣一條主線，激發(fā)鼓勵(lì)學(xué)生的大膽思考、積極參與，讓學(xué)生通過(guò)自己的分析研究來(lái)掌握獲取相關(guān)的知識(shí)和方法。

四、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

（1）第一宇宙速度的推導(dǎo)；

（2）人造衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)的環(huán)行速度與衛(wèi)星發(fā)射速度的區(qū)別；

五、教學(xué)方法

啟發(fā)探究式教學(xué)、多媒體輔助教學(xué)。

六、教學(xué)準(zhǔn)備：

多媒體制作，計(jì)算機(jī)。

七、教學(xué)過(guò)程

（一）創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)情感，引入新課

1.利用多媒體播放視頻：神七問(wèn)天

2.導(dǎo)入語(yǔ)：探索宇宙的奧秘，奔向廣闊而遙遠(yuǎn)的太空，是人類自古以來(lái)的夢(mèng)想。“嫦娥奔月”“神七問(wèn)天”標(biāo)志著我國(guó)具有世界上最先進(jìn)的航天技術(shù)。那么，衛(wèi)星是如何上天的？是如何到達(dá)指定高度的？會(huì)掉下來(lái)嗎？是什么力使衛(wèi)星能繞地球飛行？?

本節(jié)課我們就利用萬(wàn)有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)對(duì)宇宙航行做一個(gè)初步的了解和研究。

3.提出問(wèn)題：拋出的石頭會(huì)落地，為什么衛(wèi)星、月亮沒(méi)有落下來(lái)？衛(wèi)星、月亮沒(méi)有落下來(lái)必須具備什么條件？

（二）人造地球衛(wèi)星

1．拋物演示實(shí)驗(yàn)：學(xué)生觀察落地點(diǎn)的變化，落地點(diǎn)為什么會(huì)變化？ 2．牛頓的思考與設(shè)想：

△拋出的速度v越大時(shí)，落地點(diǎn)越遠(yuǎn)，速度不斷增大，將會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果？

△牛頓根據(jù)自己的設(shè)想草擬了一幅極富創(chuàng)意的人造衛(wèi)星原理圖。

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

△展示牛頓的設(shè)想過(guò)程。

引出人造地球衛(wèi)星（簡(jiǎn)稱人造衛(wèi)星）的概念。

（三）宇宙速度

1、問(wèn)題的提出：人造衛(wèi)星為什么不掉下來(lái)，人造衛(wèi)星的線速度有多大。進(jìn)行提示想想雜技水流星，水到了最高點(diǎn)為什么不掉來(lái)，一起探索原因，直到得出結(jié)論。圍繞線速度問(wèn)題，讓學(xué)生猜測(cè)高軌道還是低軌道的人造衛(wèi)星線速度更大。

利用這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)，力求真正的體現(xiàn)學(xué)生的主體地位和老師的主導(dǎo)作用。強(qiáng)調(diào)學(xué)生自己探究、自行分析的能力，得出結(jié)論：

由此解出

學(xué)生證實(shí)了剛才的猜測(cè)，在這一基礎(chǔ)上，讓同學(xué)們自己研究ω、T 和半徑r的關(guān)系，每位同學(xué)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(wù)就是如何導(dǎo)出第一宇宙速度，在點(diǎn)評(píng)公式時(shí)，提示學(xué)生，半徑是不是有什么特殊的情況，運(yùn)行的最小半徑為多少？讓學(xué)生以小組為單位進(jìn)行探究。在理想情況下，運(yùn)行的半徑最小就是靠近地面的人造衛(wèi)星，半徑近似等于地球半徑，也就是最大的線速度，學(xué)生得出：

可以近似認(rèn)為r=R，將此代入，地球質(zhì)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(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具有的速度，叫第一宇宙速度。學(xué)生思考：

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

（3）發(fā)射速度和衛(wèi)星繞地旋轉(zhuǎn)的速度是不是同一速度？發(fā)射速度大說(shuō)明什么？衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)速度大又說(shuō)明什么？

從能的角度，圓周運(yùn)動(dòng)的公式引導(dǎo)學(xué)生分析二者的不同。學(xué)生思考：

我們剛研究過(guò)，當(dāng)衛(wèi)星的軌道半徑越大時(shí)，衛(wèi)星繞地球旋轉(zhuǎn)時(shí)的速度越小，衛(wèi)星發(fā)射時(shí)越難，送入軌道需要消耗的能量越多，發(fā)射的速度必須越大，由此我們可以得出要將人造衛(wèi)星送入軌道的發(fā)射速度必須大于多少？學(xué)生分析得出v≥7.9km/s

引導(dǎo)：發(fā)射速度越大，人造衛(wèi)星就進(jìn)入更高的軌道，當(dāng)速度大到某一值時(shí)，衛(wèi)星就會(huì)脫離地球的引力，不再繞地球運(yùn)動(dòng)我們把這個(gè)速度叫第二宇宙速度，它的大小為v2=11.2km/s。

同時(shí)分析飛到太陽(yáng)系以外的宇宙空間，速度必須等于或大于16.7km/s，這個(gè)速度叫第三宇宙速度。動(dòng)畫(huà)展示三個(gè)宇宙速度

（四）夢(mèng)想成真。讓學(xué)生具有振興中華的使命感與責(zé)任感

播放一段世界和中國(guó)的航天史實(shí)。讓同學(xué)感想到：我們是祖國(guó)的未來(lái)的希望，現(xiàn)在需要努力學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識(shí)，將來(lái)為祖國(guó)的航天事業(yè)做貢獻(xiàn)。要培養(yǎng)學(xué)生堅(jiān)韌不撥、勇于探索、協(xié)力合作的科學(xué)精神以及嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、謙虛謹(jǐn)慎、勇于質(zhì)疑科學(xué)態(tài)度；也要培養(yǎng)學(xué)習(xí)者熱愛(ài)科學(xué)、熱愛(ài)祖國(guó)的情感；努力學(xué)習(xí)、振興中華的責(zé)任感。這些策略在本案例中得到了體現(xiàn)。

（五）練習(xí)反饋，拓展延伸：

例1 設(shè)地球的質(zhì)量不變,而地球半徑增加為原來(lái)的2倍,那么從地球發(fā)射的第一宇宙速度的大小應(yīng)為原來(lái)的()

A.倍

B.倍

C.? 倍

D.2倍

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

（六）小結(jié)與作業(yè)布置作業(yè)

1.航天事業(yè)正改變著人類的生活，請(qǐng)你到網(wǎng)上查閱，近幾年的航天大事的資料，闡述你的觀點(diǎn)，與同學(xué)交流。2.課本44頁(yè)1、3題。結(jié)束語(yǔ)

盡管人類已經(jīng)跨入太空，登上月球，但是，相對(duì)于宇宙之宏大，地球和月亮不過(guò)是茫茫宇宙中的兩粒塵埃；相對(duì)宇宙之久長(zhǎng)，人類歷史不過(guò)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(méi)有邊界？有沒(méi)有起始和終結(jié)？地外文明在哪里？愛(ài)因斯坦曾經(jīng)說(shuō)過(guò):“一個(gè)人最完美和最強(qiáng)烈的情感來(lái)自面對(duì)不解之謎。”你想加入破解他的行列嗎？努力學(xué)習(xí)吧！

八、綜合評(píng)價(jià)：

這節(jié)課始終以學(xué)生為主體精心設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)。沒(méi)有讓學(xué)生機(jī)械的記憶，而且給學(xué)生主動(dòng)探索、自主學(xué)習(xí)的空間，通過(guò)學(xué)生的思考、動(dòng)手、觀察、討論，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生由被動(dòng)接受知識(shí)轉(zhuǎn)化為主動(dòng)的獲取知識(shí)，讓學(xué)生真正學(xué)會(huì)如何學(xué)習(xí)，使學(xué)生的創(chuàng)新潛能得到最大發(fā)揮。