高中物理宇宙航行教案人教新課標(biāo)版必修2（通用）

1、5宇宙航行教案 一、教學(xué)目標(biāo)：1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（3）會(huì)解決涉及人造地球衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的簡單問題（4）通過實(shí)例了解人類對太空的探索歷程。2過程與方法：(1)通過航天事業(yè)的發(fā)展史，說明物理學(xué)的發(fā)展對于自然科學(xué)的促進(jìn)作用(2)通過用萬有引力定律推導(dǎo)第一宇宙速度，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力3情感態(tài)度與價(jià)值觀：(1)通過對我國航天事業(yè)發(fā)展的了解，進(jìn)行愛國主義教育(2)關(guān)心國內(nèi)外航空事業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，有將科學(xué)技術(shù)服務(wù)于人類的意識(shí)。二、重點(diǎn)難點(diǎn)：1教學(xué)重點(diǎn)：會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度，了解第二、第三宇宙速度2教學(xué)難點(diǎn)：人造地球衛(wèi)星的軌道特

2、點(diǎn)、運(yùn)行特點(diǎn)及對同步衛(wèi)星的理解三、教學(xué)方法：以啟發(fā)式教學(xué)為指導(dǎo)思想，采用以問題為中心的課堂教學(xué)模式，結(jié)合多媒體輔助教學(xué)。四、主要教學(xué)活動(dòng)：新課引入：（幻燈片展示圖片）浩瀚的宇宙、閃爍的星空，一直牽引著人類無限的遐想。遨游太空是炎黃子孫們很久以來的夢想。在中國古代，流傳著“嫦娥奔月”“玉兔搗藥”，以及“鯤鵬展翅”“ 九天攬?jiān)隆钡膫髡f。炎黃子孫們用他們富有激情的超凡的想象力，簡單地刻繪著炎黃飛天夢?，F(xiàn)在夢圓了，神舟五號成功飛天，讓我們激動(dòng)地告訴全世界：千年夢，今朝圓了！ 神舟六號安全返回，讓我們自豪地告訴全世界：千年夢，今朝再圓！嫦娥一號順利升空，讓我們驕傲地告訴全世界：千年夢，今朝又圓！楊利偉飛

3、向太空，翟志剛太空漫步，那是我們國人的驕傲和自豪，今天我們也來一次宇宙航行之旅，進(jìn)一步探究宇宙的奧妙，同學(xué)們你們準(zhǔn)備好了嗎？課前預(yù)習(xí)：1.行星運(yùn)動(dòng)向心力的來源和關(guān)系式？2.v、w、T與軌道半徑r的關(guān)系新課教學(xué)問題進(jìn)一步深化問題1：小球從同一高度做平拋運(yùn)動(dòng)，隨初速度的增大，軌跡將如何變化？問題2地球是個(gè)球體，如果拋出速度很大時(shí)，我們還能將地面看作平面嗎？（不能）問題3如果速度繼續(xù)一直增大，會(huì)出現(xiàn)什么情況呢？教師：牛頓曾說過：“沒有大膽的猜測就不可能作出偉大的發(fā)現(xiàn)?！痹谝延惺聦?shí)的基礎(chǔ)上，合理地外推、科學(xué)地假設(shè)，是認(rèn)識(shí)未知事物的一種科學(xué)的方法。由以上事實(shí)基礎(chǔ)，你能作出怎樣的猜想呢？學(xué)生：思考并回答。

4、教師：將學(xué)生的回答與牛頓的設(shè)想作對比，作出肯定，使學(xué)生體驗(yàn)思考的快樂。牛頓的設(shè)想：從高山上用不同的水平速度拋出物體，速度一次比一次大，落地點(diǎn)也就一次比一次離山腳遠(yuǎn)。如果沒有空氣阻力，當(dāng)速度足夠大時(shí)，物體就永遠(yuǎn)不會(huì)落到地面上來。它將圍繞地球旋轉(zhuǎn)，成為一顆永遠(yuǎn)繞地球運(yùn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)星。（幻燈片展示學(xué)生的猜測和牛頓的衛(wèi)星發(fā)射設(shè)想圖并用多媒體動(dòng)畫模擬簡易發(fā)射過）演示“牛頓關(guān)于人造衛(wèi)星的設(shè)想”Flash課件。引入宇宙速度發(fā)射速度v運(yùn)動(dòng)情況v7.9km/s物體落回地面v=7.9km/s物體在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)7.9km/s v 11.2km/s物體繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)動(dòng)軌跡是橢圓。11.2km/sv

5、16.7km/s物體繞太陽運(yùn)動(dòng)16.7km/s v物體飛出太陽系教師講述三個(gè)宇宙速度，進(jìn)一步提問：第一宇宙速度如何導(dǎo)出的呢？推導(dǎo)：地球半徑為R=6.37106m，質(zhì)量為M=6.01024kg，地面附近的重力加速度為g=9.8m/s2，萬有引力常量為G=6.6710-11Nm2/kg2，則靠近地面運(yùn)轉(zhuǎn)的人造地球衛(wèi)星環(huán)繞速度?引導(dǎo)學(xué)生建模，分析?；舅悸?:萬有引力提供向心力?；舅悸?：重力提供向心力進(jìn)一步加深討論不同天體的第一宇宙速度相同嗎？練習(xí)：已知地球是月球質(zhì)量的81倍，地球半徑為月球半徑的3.8倍，在地球表面上發(fā)射衛(wèi)星，至少需要7.9km/s的速度，求在月球上發(fā)射一顆環(huán)繞月球表面運(yùn)行的飛

6、行物至少需要多大的速度？1.74km/s過度小結(jié)：教師：實(shí)際上衛(wèi)星并不是在地表水平發(fā)射的，而是用火箭送到一定高度的軌道后，再沿以地心為圓心的圓周的切線運(yùn)行的。(多媒體展示：)發(fā)射速度是指衛(wèi)星在地面附近離開發(fā)射裝置的初速度，一旦發(fā)射后再無能量補(bǔ)充，被發(fā)射物僅依靠自己的初動(dòng)能克服地球引力上升一定的高度、進(jìn)入運(yùn)動(dòng)軌道；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。所以，第一宇宙速度是發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度，也是衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的最大速度。3、人造地球衛(wèi)星問題1：衛(wèi)星的軌道圓心在哪兒？講述衛(wèi)星的分類。衛(wèi)星的分類：(多媒體課件展示不同國家的衛(wèi)星)問題2：比較兩顆人造地球衛(wèi)星，都在圓形軌道上

7、運(yùn)行，它們的質(zhì)量相等，軌道半徑不同,比較它們的向心加速度an、線速度v、角速度 、周期T。為簡單起見，如果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)，請同學(xué)們利用已學(xué)的知識(shí)，探究衛(wèi)星繞地球的運(yùn)行速度、周期與軌道半徑的關(guān)系。學(xué)生3分析： abc師生總結(jié)：衛(wèi)星的運(yùn)行快慢與其本身質(zhì)量無關(guān)，僅由軌道半徑?jīng)Q定。軌道半徑越大，運(yùn)行速度越??；軌道半徑越小，運(yùn)行速度越大。即越高越慢。問題3若有一顆衛(wèi)星相對地球靜止，你能否形象的描述它的軌道？教師：講述同步衛(wèi)星的特點(diǎn)及分布：練習(xí)：如圖所示，a、b、c三軌道中可以作為衛(wèi)星軌道的是哪一條？ 這三條軌道中哪一條軌道中的衛(wèi)星可能和地球自轉(zhuǎn)同步？5.夢想成真借助

8、多媒體，邊展示邊介紹航天事業(yè)的發(fā)展以及中國載人航天事業(yè)的發(fā)展歷程并展望未來的航天事業(yè)。千年的敦煌壁畫留下了古人飛天的夢想。從寰宇響徹的“東方紅”到太空漫步的翟志剛；從神一到神七，從無人到有人；從嫦娥奔月到載人飛行，中國在為太空添色！對同學(xué)們提出希望。三、課堂小結(jié) 1. 三種宇宙速度： v1=7.9km/s（會(huì)推導(dǎo)）；v2=11.2 km/s； v3=16.7 km/s2. 衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力由萬有引力提供:盡管人類已經(jīng)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；相對于宇宙之久長，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和疑問深邃而廣闊。宇宙有沒有邊界？有沒有起始和終結(jié)？地外文明在哪里？這些都是留給大家將來去解決的問題。四、布置作業(yè)1閱讀教材中的“科學(xué)漫步”和