高中物理宇宙航行公開課教案

1、科目：物理班級：高一 10 授課教師：第七周 5 節(jié) 4 月 16 日【課題】宇宙航行【教學(xué)內(nèi)容分析】在萬有引力的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)下，逐漸揭開的宇宙中天體運動的秘密，星體的運動依靠萬有引力提供圓周運動的向心力。衛(wèi)星的發(fā)射與環(huán)繞都與此有關(guān)， 本節(jié)就是對此進行分析。【教學(xué)對象分析】學(xué)生圓周運動的掌握不是太牢固，對于萬有引力的公式應(yīng)用還不是太熟練。【教學(xué)目標(biāo)】1知識與技能 ：(1)了解三個宇宙速度意義。(2)能夠推導(dǎo)第一宇宙速度。(3)人造衛(wèi)星的運動規(guī)律。2過程與方法 ：(1)學(xué)習(xí)牛頓關(guān)于人造地球衛(wèi)星的設(shè)想的推理方法(2)學(xué)會推導(dǎo)第一宇宙速度的兩種方法3情感態(tài)度與價值觀：(1)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神。(2)

2、激發(fā)學(xué)生熱愛科學(xué)的熱情。【教學(xué)重點】第一宇宙速度的推導(dǎo)、衛(wèi)星運動規(guī)律?！緦W(xué)生學(xué)習(xí)難度預(yù)測】對第一宇宙的推導(dǎo)，對于發(fā)射速度和環(huán)繞速度易搞混淆?！窘虒W(xué)策略設(shè)計 (教學(xué)模式 )】講練結(jié)合、視頻展示【教學(xué)用具】教學(xué)平臺【教學(xué)過程設(shè)計】教學(xué)環(huán)節(jié)和教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖引入新課：播放“神舟” 10 號發(fā)射升空的視頻剪輯錄像。媒體報導(dǎo)： 12 年朝鮮發(fā)射了 “光明星 3 號”衛(wèi)星，但發(fā)射失敗，你能分析一下造成發(fā)射失敗的可能原因嗎？背景： 牛頓提出一個著名的思想實驗：從高山頂水平拋出一個鉛球，當(dāng)拋出速度足夠大時，鉛球?qū)h(huán)繞地球 運 動 ， 成 為 一 個 “ 小 月 亮 ”播放視頻引導(dǎo)學(xué)生理解牛頓猜

3、想學(xué)生思考： 可能是發(fā)射速度太小， 也可能是學(xué)生了解“牛頓的預(yù)言”學(xué)生思考：讓學(xué)生真正感受科學(xué)問題： 牛頓思想的基礎(chǔ)是什么？一第一宇宙速度人造衛(wèi)星就像一個小月亮，能在一定的軌道上繞地球運動。為簡化起見，假設(shè)衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動。問題：“什么力”提供衛(wèi)星作勻速圓周運動所需的向心力。假設(shè)衛(wèi)星地球和衛(wèi)星的質(zhì)量分別為 m 與 m，衛(wèi)星的軌道半徑為r，（如圖所示） 則衛(wèi)星在軌道上的運行速度是多少？問 題 ： 若 地 球 質(zhì) 量m約 為6 1024kg，地球平均半徑為6400km，人造衛(wèi)星的半徑約為地球半徑即近地 衛(wèi) 星 ， 則 其 運 動 速 度 是 多 少 ？（g=6.6710-11nm2/kg2

4、）22mmvgmrr衛(wèi)星運行速度gmvr代入數(shù)據(jù)： v=7.9km/s 問題： 近球衛(wèi)星所受的萬有引力即在地表所受的重力，則衛(wèi)星可以做圓周運動的向心力也可理解為重力提供向心力。 從這要方向試求近地衛(wèi)星的運行速度。1第一宇宙速度：物體在地面附近繞地球做勻速圓周運動的速度，叫做求解第一宇宙速度大小，并提出證明方法在地面上拋出速度較小時作平拋運動，但隨著速度增大， 平拋的水平位移增加，由于地球是圓形（球體），所謂的“水平位移” 實際上就變成了“弧長” ，如 果 速 度 再 增 加 ，“弧長” 將等于“周長” 即物體圍繞地球作圓周運動。學(xué)生解答：22mmvgmrr衛(wèi)星運行速度gmvr學(xué)生回答：2vmg

5、mrvgr=7.9km/s 學(xué)生思考： 速度只有達到 7.9km/s 才能成為衛(wèi)星讓 學(xué) 生 感 受科學(xué)家的思想之偉大。學(xué)習(xí)他們的科學(xué)的思維方法。讓學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)， 能夠根據(jù)自己所掌握的知識去解決問題，教師可適當(dāng)?shù)靥崾?、指?dǎo)即可。強調(diào)：第一宇宙速度是發(fā)射速度中的最小值。第一宇宙速度，又叫環(huán)繞速度。2第一宇宙速度是發(fā)射速度中的最小值。 發(fā)射速度小于該值則物體定會因“平拋”而“落地” 。3第一宇宙速度是圍繞地球做圓周運動衛(wèi)星的運動速度中的最大值。問題：如果航天器的發(fā)射速度大于7.9km/s 將如何運動呢？理論研究指出，如果航天器的（近地）發(fā)射速度大于7.9km/s 而小于 11.2km/s，它的軌道

6、不再是圓而是圍繞地球運動的一個橢圓。速度越大，橢圓軌道越“扁”（如圖所示）當(dāng)發(fā)射速度達到11.2km/s 時就能脫離地球的引力束縛，“離開”地球。二第二宇宙速度：當(dāng)物體的速度等于或大于11.2km/s，它就會離開地球，我們把 11.2km/s 叫做第二宇宙速度，又叫脫離速度。三第三宇宙速度：在地面附近發(fā)射一個物體， 要使物體掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系外，必須使它的速度等于或大于16.7km/s，這個速度叫做第三宇宙速度。四人造衛(wèi)星運行規(guī)律1、第一宇宙速度是最大的環(huán)繞速度，衛(wèi)星離地心越遠(yuǎn)，它的運行速度就越小。2、第一宇宙速度是發(fā)射的最小速度，是環(huán)繞的最大速度。r 增大時，v、減小t 增大強調(diào)

7、其是發(fā)射的最小速度講解第二宇宙速度講解第三宇宙速度引導(dǎo)學(xué)生建立向心力和萬有引力之間的關(guān)系學(xué)生了解： 第二宇宙速度的意義學(xué)生了解第二宇宙速度讓 學(xué) 生 推 導(dǎo)r與 v、 的關(guān)系學(xué)生求解學(xué)生回答：有哪些軌道衛(wèi)星第二、 三宇宙速度作定性的了解，知道其物理意義。讓學(xué)生能夠區(qū)分發(fā)射速度和環(huán)繞速度公式的靈活應(yīng)用對衛(wèi)星有個全面的了解22mmvgmrr例題 1、發(fā)射一顆繞地球做圓周運動的人造衛(wèi)星,如果它的軌道半徑是地球半徑的4 倍,它的軌道速度多少？已知第一宇宙速度7.9km/s. 五、人造地球衛(wèi)星的運行軌道所有衛(wèi)星圓周運動的圓心和地球的地心重合。 存在三類人造地球衛(wèi)星軌道：赤道軌道，衛(wèi)星軌道在赤道平面，衛(wèi)星始終處于赤道上方極地軌道， 衛(wèi)星軌道平面與赤道平面垂直，衛(wèi)星通過兩極上空；一般軌道， 衛(wèi)星軌道和赤道成一定角度。提問給學(xué)生一些軌道猜測【教學(xué)反思】本節(jié)課能始終以學(xué)生為主體精心設(shè)計學(xué)習(xí)活動，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，及時把握時機，提問啟發(fā)誘導(dǎo)點撥，激勵學(xué)生積極參與，