運用信息技術(shù)構(gòu)建創(chuàng)新物理課堂教學(xué)設(shè)計教案

1、文檔編碼 : CR2K2F10T10A7 HS6V4C7Z4J4 ZJ5V10M8P8V7名師精編 優(yōu)秀教案運用信息技術(shù)構(gòu)建創(chuàng)新物理課堂教學(xué)設(shè)計教案課題：人造衛(wèi)星 宇宙速度石河子市第一中學(xué) 王奔 832022 教材分析 1學(xué)問特點： 人造衛(wèi)星是高一新教材第六章萬有引力定律中的最終一 節(jié)課的內(nèi)容,新教材的編排與原教材相比,稍有變動：由選修內(nèi)容改編 為必修內(nèi)容；刪掉了原材料中的“ 人造衛(wèi)星的應(yīng)用” 和“ 航天技術(shù)的發(fā) 展” 的內(nèi)容；加入了“ 向不同軌道發(fā)射衛(wèi)星,火箭克服地球引力而做功 v= gR的推導(dǎo)放入課后的習(xí)題中；不同” 問題的分析；把第一宇宙速度 新教材針對高一同學(xué)的基礎(chǔ)和接受才能,刪減了部

2、分內(nèi)容, 重點突出了“ 宇 宙速度” 的教學(xué),并加強了規(guī)律的嚴密性；2學(xué)問位置： 人造衛(wèi)星是萬有引力定律在天文學(xué)上應(yīng)用的一個實例,是人類戰(zhàn)勝自然的見證,表達了學(xué)問的力氣,是同學(xué)學(xué)習(xí)明白現(xiàn)代科技知 識的一個極好素材；教材不但介紹了人造衛(wèi)星中一些基本理論,更是在其 中滲透了很多爭辯實際物理問題的物理方法；因此,本節(jié)課是“ 萬有引力 定律” 中的重點內(nèi)容,是同學(xué)進一步學(xué)習(xí)爭辯天體物理問題的理論基礎(chǔ)；教學(xué)目標 ：一、學(xué)問目標 1、懂得人造衛(wèi)星的發(fā)射原理；2、知道三個宇宙速度的含義,會推導(dǎo)第一宇宙速度；3、明白人造衛(wèi)星的有關(guān)學(xué)問,正確懂得人造衛(wèi)星做圓周運動時,各物理量 之間的關(guān)系；二、才能目標1、培養(yǎng)同

3、學(xué)的科學(xué)探究才能 2、培養(yǎng)同學(xué)的分析推理才能 三、情感目標 介紹我國人造衛(wèi)星的進展史及航天事業(yè)進展的現(xiàn)狀,激發(fā)同學(xué)的求知 欲和民族自豪感,培養(yǎng)同學(xué)的愛國熱忱；設(shè)計思想 本節(jié)課是應(yīng)用課,同學(xué)已學(xué)過平拋運動、勻速圓周運動、萬有引力定 律等基本理論,具備明白決問題的基本工具；所以在設(shè)計中突動身揮同學(xué) 的主體作用；課堂中通過設(shè)疑摸索啟示引導(dǎo)這樣一條主線,讓同學(xué) 通過自己的分析爭辯來把握獵取相關(guān)的學(xué)問和方法；以多媒體技術(shù)為手段,以萬有引力與向心力的“ 供需平穩(wěn)” 關(guān)系為爭辯基準,以逐步提高發(fā)射速 度為思維主線,激發(fā)鼓勵同學(xué)的大膽摸索、積極參與充分拓展同學(xué)想象空 間,結(jié)合理性的數(shù)學(xué)運算,解決重點、難點問題

4、；教學(xué)重點 ：1、懂得人造衛(wèi)星所需的向心力由地球的萬有引力供應(yīng)；2、把握第一宇宙速度的推導(dǎo)；名師精編 優(yōu)秀教案教學(xué)難點 ：1、懂得人造衛(wèi)星的發(fā)射速度與圍繞速度的區(qū)分；2、應(yīng)用力學(xué)學(xué)問分析人造衛(wèi)星的運動 教學(xué)方法 ：啟示式教學(xué)；多媒體幫忙教學(xué) 教具：多媒體課件、投影儀 教學(xué)過程 ：一、新課引入：（老師）地球是人類的搖籃,但是人不能永久生活在搖籃中；自古以來,人類遠眺著廣袤而深邃的星空,期盼著有朝一日能離開地球,飛向太空；中國古代就有嫦娥奔月的美麗傳奇；早在十四世紀末,我國明朝一位名叫 萬虎的人就做過首次升空的嘗試；他在椅子上裝上 47 枚大火箭,讓人把自 己捆在椅子上,并兩手各拿一個大風(fēng)箏,試圖

5、借助火箭的推力和風(fēng)箏飛上 天,當(dāng)火箭被點燃噴火后,這只被稱為“ 飛龍” 的座椅一下沖出山頭,并 急速上升,但沒過多久,當(dāng)火光消散后,飛龍突然下墜,撞毀在山下；萬 虎的嘗試雖然失敗,但他以自己的鮮血和生命,勇敢和聰慧,宣告了人類 航天活動的開頭,并鼓勵后人去進行新的嘗試,為了紀念這位航天先驅(qū),在二十世紀六十歲月,國際天文聯(lián)合會以“ 萬虎山” 來命名月球上的一座 環(huán)形山,以表彰他對航天事業(yè)的貢獻；今日,人類已經(jīng)實現(xiàn)了登上月球的理想,我國也將在 2022 年實施登月 的“ 嫦娥工程” ,人類已進入新的航天時代,這節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)有關(guān)衛(wèi)星 的一些學(xué)問；（板書）第五節(jié) 人造衛(wèi)星 宇宙速度 二、新課教學(xué)：

6、1 人造衛(wèi)星（介紹） 1957 年 10 月,前蘇聯(lián)發(fā)射了世界上第一顆人造地球衛(wèi)星,從今,開創(chuàng)了人類航天時代的新紀元我國在 1970 年 4 月 20 日發(fā)射了第一顆人 造地球衛(wèi)星,現(xiàn)在已成為世界上第五個依靠自己力氣研制成火箭發(fā)射衛(wèi)星、第三個把握衛(wèi)星回收技術(shù)、第四個用一枚火箭發(fā)射多顆衛(wèi)星的國家（課件出現(xiàn)）我國所發(fā)射的各種功能的衛(wèi)星；（老師）人造地球衛(wèi)星在各個領(lǐng)域中應(yīng)用越來越廣泛和深化,那么人造地 球衛(wèi)星是怎樣發(fā) 射升空的,它為什么繞地球運行而不會掉下來？（爭辯）我們知道在地面上確定高度以初速度 0 向水 平方向拋射出的物 體由于重力作用, 將會沿一條不斷向下彎的曲線拋 物線運動, 最終落到地面

7、上, 物體的運動可以看作是它 同時參與了兩個各自獨立的分運動：沿水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動,運算：其射程可以這樣名師精編 優(yōu)秀教案s = 0t h1 gt 22假如物體的初速度增大一倍,就它的射程也增大一倍,人們普遍認為,不論初速度多大,物體總會落到地面,這是由于地球引力作用的結(jié)果；但是同樣在地球旁邊的月球,也受到地球引力作用,為什么不掉向地球 呢？在上面的分析中,我們總是把地球表面看成是 理想平面,重力的大小和方向都是不變的, 當(dāng)物體初 速度較小,射程不大時,這樣處理是可以的,但是,地球?qū)嶋H上是一個球體,假如物體的初速度比較大,射程比較遠, 上述處理就不精確了, 這是由于

8、當(dāng)拋出 的物體沿曲線軌跡下落時,地面也沿著球面對下彎 曲,重力的方向也跟著轉(zhuǎn)變了, 牛頓對物體的運動作 了進一步設(shè)想： 假如物體拋出的初速度更大些, 物體 就能拋的更遠些,運動曲線向下彎曲的程度也小些,只要初速度足夠大,使物體運動曲線的彎曲程度恰好和地球表面相同,就物體就永久落不到地面上；它將圍繞地球旋轉(zhuǎn),成為一顆繞地球運動 的人造地球衛(wèi)星；（多媒體動畫出現(xiàn)牛頓假想圖）那么人造衛(wèi)星圍繞地球轉(zhuǎn)動時的速度究竟要有多大呢？2、宇宙速度：問題的提出 ： 地球近似看成圓,就人造衛(wèi)星圍繞地球旋轉(zhuǎn)時做的是 什么運動？人造衛(wèi)星做勻速圓周運動的向心力由誰供應(yīng)？（1）第一宇宙速度 M,半徑為 R；人造地球衛(wèi)星在圓

9、軌道上運行,公式推導(dǎo)： 設(shè)地球質(zhì)量為 質(zhì)量為 m,軌道半徑為 r；依據(jù)萬有引力和圓周運動規(guī)律,引導(dǎo)同學(xué)分析、爭辯,并自己獨立求出衛(wèi)星運轉(zhuǎn)速度：2 GM m m v 2 r r由此得出 v GM（ 1）r從（1）式可以看出：衛(wèi)星離地心越遠,它運行的速度越慢；（提問爭辯） 靠近地面時, r 的值近似等于多少？此時衛(wèi)星運行速度是多 少？（同學(xué)在下面算） r R（地球半徑） =6.37 10 6m,在（ 1）中把 r 用地球 半徑代入,可以求出v1名師精編優(yōu)秀教案（2）GMRv 1GM6 .6710115 . 8910 24m/s7 9.km/sR6 . 37106這就是人造衛(wèi)星在地面鄰近繞地球做勻速

10、圓周運動所必需具有的速度,叫 第一宇宙速度；（爭辯表達）第一宇宙速度的意義：a、人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度；b、衛(wèi)星圍繞地球做勻速圓周運動的最大速度；（同學(xué)活動）請同學(xué)們利用所學(xué)過的學(xué)問來推導(dǎo)第一宇宙速度的另一表 達式：v1 Rg（）爭辯比較第（）、（）、（）三個表達式,明確各自的含義： （）表達式為人造衛(wèi)星線速度的運算式,適合任何情形,（）（）兩個表達 式只適合近地衛(wèi)星線速度的運算；假如衛(wèi)星的速度小于第一宇宙速度,衛(wèi) 星將落到地面而不能繞地球運轉(zhuǎn)；等于這個速度衛(wèi)星剛好能在地球表面附 近作勻速圓周運動；假如大于 7.9km/s,而小于 11.2km/s,衛(wèi)星將沿橢圓軌 道繞地球運行,地心就成為

11、橢圓軌道的一個焦點（）其次宇宙速度（脫離速度） ：（多媒體課件出現(xiàn)） 當(dāng)發(fā)射速度大于 7.9km/s 時衛(wèi)星的運行情形；（表達）v=11.2km/s,是使物體擺脫地球引力束縛, 成為繞太陽運行的 人造衛(wèi)星或飛到其他行星上去的最小發(fā)射速度；當(dāng) 11.2km/sv16.7km/s 時,衛(wèi)星脫離地球束縛,成為太陽系的一顆“ 小行星”；（）第三宇宙速度（逃逸速度） ：（表達）v=16.7km/s,是使物體擺脫太陽引力的束縛,飛到太陽系以外的宇 宙空間去的最小發(fā)射速度； 當(dāng) v16.7km/s 時,假如人造天體具有這樣的速 度并沿著地球繞太陽的公轉(zhuǎn)方向發(fā)射時,就可以擺脫地球和太陽引力的束 縛而邀游太空了

12、即跑到太陽系以外的宇宙空間中去；a、意義：使衛(wèi)星擺脫地球的引力束縛,成為繞太陽運行的人造行星的 最小發(fā)射速度b、假如人造天體的速度大于 11.2km/s而于 16.7km/s,就它的運行軌道相對于太陽將橢圓,太陽就成為該橢圓軌道的一個焦點動畫出現(xiàn)三個宇宙速度 見右圖 小 是3人造衛(wèi)星的發(fā)射速度和運行速度人造衛(wèi)星的發(fā)射速度與運行速度是兩個 不名師精編 優(yōu)秀教案同的概念（1）發(fā)射速度：所謂發(fā)射速度是指被發(fā)射物在地面鄰近離開發(fā)射裝置時的初速度,并且一旦發(fā)射后就再無能量補充,被發(fā)射物僅依靠自己的初動能克服地球引力上升確定的高度,進入運動軌道要發(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如發(fā)射速度

13、等于第一宇宙速度,衛(wèi)星只能“ 貼著”地面近地運行假如要使人造衛(wèi)星在距地面較高的軌道上運行,就必需使發(fā)射速度大于第一宇宙速度（2）運行速度：是指衛(wèi)星在進入運行軌道后繞地球做勻速圓周運動的線速度當(dāng)衛(wèi)星“ 貼著” 地面運行時,運行速度等于第一宇宙速度依據(jù)可知,人造衛(wèi)星距地面越高（即軌道半徑 r 越大）,運行速度越小實際上,由于人造衛(wèi)星的軌道半徑都大于地球半徑,所以衛(wèi)星的實際運行速度確定小于發(fā)射速度（3）人造衛(wèi)星的發(fā)射速度與運行速度之間的大小關(guān)系是：例 1：怎樣正確懂得第一宇宙速度？【解析】第一宇宙速度也叫圍繞速度它是在地面鄰近繞地球做勻速圓周運動所必需具備的速度它即是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度,也是

14、人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的最大速度名師精編 優(yōu)秀教案第一宇宙速度既可由所以也可由由于地球自轉(zhuǎn)所造成的物體所受的重力跟萬有引力間的差異很小,可略去不計,所以因此第一宇宙速度的兩種表達式是一樣的例：甲、乙兩個人造地球衛(wèi)星都繞地球做勻速圓周運動,如它們的軌道半徑之比為 9：1,它們的線速度之比是多少？【解析】當(dāng)衛(wèi)星在軌道上運轉(zhuǎn)時,地球?qū)πl(wèi)星的引力是衛(wèi)星做勻速圓周運動的向心力對衛(wèi)星甲有對衛(wèi)星乙有以上兩式相除化簡化得名師精編 優(yōu)秀教案例：有兩個人造地球衛(wèi)星,都繞地球做勻速圓周運動,已知它們的軌道半徑之比,求這兩個衛(wèi)星的：（ 1）線速度之比；（ 2）角速度之比；（ 3）向心加速度之比；（ 4）運動

15、周期之比【解析】（ 1）1：2 得（2）1：8 （3）1：16 （4）8：1 （1）由可以看出衛(wèi)星的線速度與軌道半徑的次方成反比,衛(wèi)星的軌道半徑越大, 線速度越小； 全部地球衛(wèi)星的 都相同（2）由得可以看出衛(wèi)星的角速度與軌道半徑的次方成反比,衛(wèi)星的軌道半徑越大, 角速度越小； 全部地球衛(wèi)星的 都相同（3）由 可以看出衛(wèi)星的向心加速度與軌道半徑的平方成反比,衛(wèi)星的軌道半徑越大,向心加速度越小（4）由得衛(wèi)星的運行周期與軌道半徑的次方成正比,衛(wèi)星的軌道半徑越大,周期越大；全部衛(wèi)星的 都相同小結(jié)：衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動所需的向心力由萬有引力供應(yīng)的,三種宇宙速度,名師精編 優(yōu)秀教案同學(xué)摸索： 將衛(wèi)星送

16、入低軌道和送入高軌道哪一個更簡潔？為什么？所需要的發(fā)射速度,哪一個更大？為什么？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)射速度大說明什么？衛(wèi)星運轉(zhuǎn)速度大又說明什么？從能的角度,圓周運動的公式引導(dǎo)同學(xué)分析二者的不同；同學(xué)摸索： 我們剛爭辯過,當(dāng)衛(wèi)星的軌道半徑越大時,衛(wèi)星繞地球旋轉(zhuǎn)時 的速 度越慢,但向高軌道發(fā)射衛(wèi)星卻比向低軌道發(fā)射衛(wèi)星 要難,由于向高軌道發(fā)射衛(wèi)星,火箭要克服地球引力做更多的 功,需要消耗更多的能量學(xué)問鞏固練習(xí) 、關(guān)于第一宇宙速度,下面說法中正確選項（、它是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度 、它是近地圓形軌道上人造地球衛(wèi)星的運行速度bc）、它是能使衛(wèi)星進入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度 、它是衛(wèi)星在橢圓軌道上運行時在近地點的速度 、某宇航局試圖發(fā)射一顆繞地球做圓周運動的衛(wèi)星,設(shè)地球表面的重力 加速度 9.8m/s2,以下設(shè)想中哪些是可以實現(xiàn)的？（bc）、圍繞速度為 9.7km/s 、圍繞速度為 6.5km/s C、周期為 12h 、周期為 1h 2 m v3、一位同學(xué)依據(jù)向心力公式F=R,如人造衛(wèi)星質(zhì)量m不變,當(dāng)軌道半徑 r 增大 2 1時