物理②必修6.5《宇宙航行》教案

1、.6.5 宇宙航行教學(xué)目的一、知識和才能目的1理解人造地球衛(wèi)星的有關(guān)知識和航天開展史。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、過程與方法目的1在學(xué)習(xí)牛頓對衛(wèi)星發(fā)射的考慮過程的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究才能；培養(yǎng)學(xué)生在處理實(shí)際問題時(shí)，如何構(gòu)建物理模型的才能。2通過對衛(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)用知識分析解決實(shí)際問題的才能。三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀目的1通過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通過介紹我國在航天方面的成就，激發(fā)學(xué)生的愛國熱情，增強(qiáng)民族自信心和自豪感。3感知人類探

2、究宇宙的夢想，促使學(xué)生樹立獻(xiàn)身科學(xué)的人生觀和價(jià)值觀。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。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。教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課通過前面的學(xué)習(xí)我們知道了，人類通過站在地球上的觀測，認(rèn)識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究宇宙的奧秘。本節(jié)課，我們就來學(xué)習(xí)人類是如何走出地球，飛向宇宙，進(jìn)展宇宙航行的。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、新課教學(xué)一宇宙速度1. 第一宇宙速度推導(dǎo)：問題：牛頓實(shí)驗(yàn)中，炮彈至少要以多大的速度發(fā)射，才能在地面附近繞地球做

3、勻速圓周運(yùn)動(dòng)？地球半徑為6370km。分析：在地面附近繞地球運(yùn)行，軌道半徑即為地球半徑。由萬有引力提供向心力： 得：又結(jié)論：假如發(fā)射速度小于7.9km/s，炮彈將落到地面，而不能成為一顆衛(wèi)星；發(fā)射速度等于7.9km/s，它將在地面附近作勻速圓周運(yùn)動(dòng)；要發(fā)射一顆半徑大于地球半徑的人造衛(wèi)星，發(fā)射速度必須大于7.9km/s?？梢?，向高軌道發(fā)射衛(wèi)星比向低軌道發(fā)射衛(wèi)星要困難。意義：第一宇宙速度是人造衛(wèi)星在地面附近環(huán)繞地球作勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具有的速度，所以也稱為環(huán)繞速度。2. 第二宇宙速度大?。阂饬x：使衛(wèi)星掙脫地球的束縛，成為繞太陽運(yùn)行的人造行星的最小發(fā)射速度，也稱為脫離速度。注意：發(fā)射速度大于7.9k

4、m/s，而小于11.2km/s，衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的軌跡為橢圓；等于或大于11.2km/s時(shí)，衛(wèi)星就會(huì)脫離地球的引力，不再繞地球運(yùn)行。3. 第三宇宙速度。大?。阂饬x：使衛(wèi)星掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度，也稱為逃逸速度。注意：發(fā)射速度大于11.2km/s，而小于16.7km/s，衛(wèi)星繞太陽作橢圓運(yùn)動(dòng)，成為一顆人造行星。假如發(fā)射速度大于等于16.7km/s，衛(wèi)星將掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系以外的空間。二夢想成真學(xué)生先閱讀，然后老師簡述補(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)值觀目的的實(shí)現(xiàn)。其實(shí)早在六百多年前的明朝，一個(gè)名叫萬戶的人就曾有“飛天的壯舉，但最終未能成功，并為之付

5、出了生命。萬戶是世界上第一個(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。1070年，中國第一顆人造衛(wèi)星發(fā)射成功。2019年10月15日，中國第一次載人飛行。2019年，嫦娥一號成功發(fā)射。然而人類對宇宙的探

6、究并不是一帆風(fēng)順的，無數(shù)探究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，挑戰(zhàn)者號航天飛機(jī)升空后爆炸，七名宇航員遇難。2019年2月1日，美國，哥倫比亞號航天飛機(jī)返航時(shí)爆炸，七名宇航員遇難。三、課堂小結(jié)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。宇宙留給人們的考慮和疑問深邃而廣闊。宇宙有沒有邊界？有沒有起始和終結(jié)？地外文明在哪里？這些都是留給大家待以解決的問題。四、課堂練習(xí)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 7.9 km/s，要使衛(wèi)星脫離地

7、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 11.2 km/s，要使它飛行到太陽系以外的地方，它的速度必須等于或大于 16.7 km/s。2.關(guān)于人造地球衛(wèi)星與宇宙飛船，以下說法中正確的選項(xiàng)是 AB 。A. 假如知道人造地球衛(wèi)星的軌道半徑和它的周期，再利用萬有引力恒量，就可算出地球質(zhì)量B. 兩顆人造地球衛(wèi)星，只要它們的繞行速率相等，不管它們的質(zhì)量、形狀差異有多大，它們的繞行半徑和繞行周期一定是一樣的C. 原來在同一軌道上沿同一方向繞行的人造衛(wèi)星一前一后，假設(shè)要后一衛(wèi)星追上前一衛(wèi)星并發(fā)生碰撞，只要將后者速率增大一些即可D. 一艘繞火星飛行的宇宙飛船，宇航員從艙內(nèi)漸漸走出并分開飛船，飛船因質(zhì)量減小，所受萬有引力減小，故飛行速度減小3.一顆人造地球衛(wèi)星離地面高h(yuǎn)=3RR為地