宇宙航行教案

1、7.5 宇宙航行新課標(biāo)要求（一）知識與技能1、了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識。2、知道三個(gè)宇宙速度的含義，會推導(dǎo)第一宇宙速度。（二）過程與方法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)用知識解決問題的能力（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀1、通過介紹我國在衛(wèi)星發(fā)射方面的情況，激發(fā)學(xué)生的愛國熱情。2、感知人類探索宇宙的夢想，促使學(xué)生樹立獻(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)過程（一）引入新課教師活動：上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了萬有引力的成就。現(xiàn)在請同

2、學(xué)們回憶下列問題：1、萬有引力定律在天文學(xué)上有何應(yīng)用？2、如何應(yīng)用萬有引力定律計(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：經(jīng)過思考，回答上述問題：1、應(yīng)用萬有引力定律可以估算天體的質(zhì)量；可以來發(fā)現(xiàn)未知天體。2、應(yīng)用萬有引力定律求解天體質(zhì)量時(shí)，萬有引力充當(dāng)向心力，結(jié)合圓周運(yùn)動向心加速度的三種表述方式可得三種形式的方程，即GG=m2·rG=m 教師活動：點(diǎn)評、總結(jié)導(dǎo)入：這節(jié)課我們再來學(xué)習(xí)有關(guān)宇宙航行的知識。（二）進(jìn)行新課1、宇宙速度教師活動：請同學(xué)們閱讀課文第一自然段，同時(shí)思考下列問題投影出示：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：閱讀課文，從課文

3、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：引導(dǎo)學(xué)生深入探究1、月球也要受到地球引力的作用，為什么月亮不會落到地面上來？2、物體做平拋運(yùn)動時(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，物體將會怎樣？學(xué)生活動：分組討論，得出結(jié)論。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），用來充當(dāng)繞地運(yùn)轉(zhuǎn)的向心力，故而月球并不會落到地面上來。2、由平拋物體的運(yùn)動

4、規(guī)律知：x=v0th=聯(lián)立、可得： x=v0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：總結(jié)、點(diǎn)評。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：過渡語從上面學(xué)習(xí)可知，當(dāng)平拋物體的初

5、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？下面我們來討論這一個(gè)問題。請同學(xué)們閱讀教材有關(guān)內(nèi)容，同時(shí)考慮下面幾個(gè)問題投影出示：1.衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的動力學(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：閱讀課文，找出相應(yīng)答案。1、衛(wèi)星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)做勻速圓周運(yùn)動，此時(shí)的動力學(xué)方程是：G2、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?，對火箭的要求更高一些，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)動時(shí)所具有的最

6、大運(yùn)轉(zhuǎn)速度叫第二宇宙速度。人造衛(wèi)星掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽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：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)的動力學(xué)方程，推導(dǎo)第一宇宙速度。學(xué)生活動：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、由萬有引力定律和牛頓第二定律，得： G=m 由于萬有引力近似等于物體的重力，得： G=mg 由、兩式得 v=代入數(shù)據(jù)得 v=7.9km/s教師活動：總結(jié)、點(diǎn)評。課件演示三個(gè)宇宙速度2、夢想成真教師活動：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

7、會我國在征服宇宙太空的過程中所取得的偉大成就，培養(yǎng)學(xué)生的愛國熱情和愿為科學(xué)獻(xiàn)身的精神。視頻展示：我國載人飛船“神州五號”升空實(shí)況。學(xué)生活動：閱讀課本，發(fā)表感想。（三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評教師活動：讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請一個(gè)同學(xué)到黑板上總結(jié)，其他同學(xué)在筆記本上總結(jié)，然后請同學(xué)評價(jià)黑板上的小結(jié)內(nèi)容。學(xué)生活動：認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰的更好，好在什么地方。點(diǎn)評：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，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)建他們自己的知識框架。（四）實(shí)例探究例從地球發(fā)出的光訊號垂直于地面發(fā)射，訊號到達(dá)月球

8、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)動的周期為T，試求地球的質(zhì)量。解析：設(shè)地球質(zhì)量為M，月球質(zhì)量為m，則：G=m·r所以M=而r=R+r+c所以M= (2R+2r+ct)3課余作業(yè)1、課后完成P78“問題與練習(xí)”中的問題。2、閱讀教材76頁“科學(xué)漫步”欄目中的短文黑洞和77頁“STS”欄目中的短文航天事業(yè)改變著人類生活教學(xué)體會思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學(xué)的根本；親自實(shí)踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵，離開了思維方法和實(shí)踐活動，物理教學(xué)就成了無源之水、無本之木。學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)

9、就成了鏡中花，水中月。附：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_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，下面說法正確的是（ ）A.它是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度B.它是近地圓形軌道上人造地球衛(wèi)星的運(yùn)行速度C.它是使衛(wèi)星進(jìn)入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度D.它是衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)行時(shí)在近地點(diǎn)的速度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，需要測出的物理量是( )A.行星的半徑B.衛(wèi)星的半徑C.衛(wèi)星運(yùn)行的線速度D.衛(wèi)星運(yùn)行

10、的周期4.關(guān)于人造地球衛(wèi)星與宇宙飛船的下列說法中，正確的是( )A.如果知道人造地球衛(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、形狀差別有多大，它們的繞行半徑和繞行周期一定是相同的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，若要后一衛(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)慢慢走出并離開飛船，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)動的速度是_，角速度是_，周期是_，若已知地球質(zhì)量為M，萬有引力常量為G，則衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動的速度是_，角速度是_，周期是_.參考答案：1.7.9；11.2；16.72.BC3.D 4.AB5.；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)用也越來越廣泛.從高考命題的指導(dǎo)思想來看，要求高考試題具有時(shí)代氣息，反映現(xiàn)代科技的發(fā)展和動向，因此有關(guān)衛(wèi)星的問題將繼續(xù)是高考的熱點(diǎn)問題。解決衛(wèi)星的運(yùn)動問題，其依據(jù)都是萬有引力提供向心力，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.通過例題和練習(xí)，幫助學(xué)生掌握