《2020-2021學(xué)年高一下學(xué)期物理人教版必修二第六章第五節(jié) 宇宙航行 教案.doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020-2021學(xué)年高一下學(xué)期物理人教版必修二第六章第五節(jié) 宇宙航行 教案.doc（19頁珍藏版）》請?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、宇宙航行【教學(xué)目標(biāo)】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(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度。3通過實(shí)例，了解人類對太空的探索歷程。二、過程與方法1能通過航天事業(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)用知識解決問題的能力。三、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)行愛國主義的教育。2關(guān)心國內(nèi)外航空航天事業(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?！窘虒W(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?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】運(yùn)行速率與軌道半徑之間的關(guān)系?！窘虒W(xué)過程】【第一課時(shí)】案例一導(dǎo)入新課故事導(dǎo)入2007年10月24

2、日經(jīng)火箭發(fā)射，“常娥一號衛(wèi)星”首先進(jìn)入環(huán)繞地球的軌道，然后加速，脫離地球軌道后，慣性滑行，進(jìn)入環(huán)繞月球的軌道，最后進(jìn)行科學(xué)探測。 結(jié)合登月航線討論：為什么飛船能圍繞地球旋轉(zhuǎn)？飛船在什么條件下能掙脫地球的束縛？教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖一、宇宙速度師組織學(xué)生觀看常娥一號發(fā)射并到達(dá)月球的全過程flash動(dòng)畫和閱讀“宇宙速度”。呈現(xiàn)問題一：1拋出的石頭會(huì)落地，為什么衛(wèi)星、月球沒有落下來？2衛(wèi)星、月球沒有落下來必須具備什么條件？師：演示拋物實(shí)驗(yàn)，提出問題。牛頓的思考與設(shè)想：（1）拋出的速度v越大時(shí)，落地點(diǎn)越遠(yuǎn)，速度不斷增大，將會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果？（2）牛頓根據(jù)自己的設(shè)想草擬了一幅極富創(chuàng)意的人造衛(wèi)星原理圖。

3、（3）牛頓的設(shè)想由于受技術(shù)條件的限制，物體不可能達(dá)到這樣的速度，但他的思想啟發(fā)了后人，在太空探索中立了頭功。呈現(xiàn)問題二：1平拋物體的速度逐漸增大，物體的落地點(diǎn)如何變化？2速度達(dá)到一定值后，物體能否落回地面？3若不能，此速度必須滿足什么條件？4若此速度再增大，又會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？5此拋出的物體速度增大何種程度才能繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)？師：（1）由上面的第5問求得的拋出的物體速度v=79km/s時(shí)才能繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，這一速度就是第一宇宙速度，也是發(fā)射衛(wèi)星能繞地球做環(huán)繞飛行的最低發(fā)射速度。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

4、大小。意義：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79km/s，而小于112km/s，衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的軌跡為橢圓；等于或大于112km/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?。骸Ｒ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112km/s，而小于167km/s，衛(wèi)星繞太陽作橢圓運(yùn)動(dòng)，成為一顆人造行星。如果發(fā)射速度大于等于167km/s，衛(wèi)星將掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系以外的空間。人造衛(wèi)星的發(fā)射速度與運(yùn)行速度（1）發(fā)射速度：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，

5、一旦發(fā)射后再無能量補(bǔ)充，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。（2）運(yùn)行速度：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。當(dāng)衛(wèi)星“貼著”地面飛行時(shí)，運(yùn)行速度等于第一宇宙速度，當(dāng)衛(wèi)星的軌道半徑大于地球半徑時(shí)，運(yùn)行速度小于第一宇宙速度。3同步衛(wèi)星所謂同步衛(wèi)星，是相對于地面靜止的，和地球具有相同周期的衛(wèi)星，T=24h，同步衛(wèi)星必須位于赤道上方距地面高h(yuǎn)處，并且h是一定的。同步衛(wèi)星也叫通訊衛(wèi)星。由得：h= （T為地球自轉(zhuǎn)周期，M、R分別為地球的質(zhì)量，半徑）。代入數(shù)值得h=。二、夢想成真呈現(xiàn)問題 師：探索宇宙的奧秘，奔向廣闊而遙遠(yuǎn)的太空，是人類自古以來的夢想，那么夢想成真了嗎

6、?請同學(xué)們閱讀 “夢想成真”部分組織學(xué)生討論猜測：1平拋物體的速度逐漸增大，物體的落地點(diǎn)逐漸變大。2速度達(dá)到一定值后，物體將不再落回地面。3物體不落回地面時(shí)環(huán)繞地面做圓周運(yùn)動(dòng)，所受地面的引力恰好來提供向心力，滿足4若此速度再增大，物體不落回地面，也不再做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬有引力不能提供所需要的向心力，從而做離心運(yùn)動(dòng)，軌道為橢圓軌道5根據(jù)萬有引力與向心力公式得=79km/s生：1957年10月4日，世界上第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功 1961年4月12日，蘇聯(lián)空軍少校加加林進(jìn)入了“東方一號”載人飛船火箭點(diǎn)火起飛繞地球飛行一圈，歷時(shí)108min，然后重返大氣層，安全降落在地面上，鑄就了人類進(jìn)入太空的豐

7、碑 1969年7月16日9時(shí)32分，“阿波羅11號”成功登臨月球，蛾人航天技術(shù)迅速發(fā)展 1992年，中國載人航天工程正式啟動(dòng)2003年10月15日9時(shí)，我國“神舟”五號宇宙飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，把中國第一位航天員楊利偉送人太空飛船繞地球飛行14圈后，于10月16日6時(shí)23分安全降落在內(nèi)蒙古主著陸場這次成功發(fā)射實(shí)現(xiàn)了中華民族千年的飛天夢想，標(biāo)志著中國成為世界上第三個(gè)能夠獨(dú)立開展載人航天活動(dòng)的國家，為進(jìn)一步的空間科學(xué)研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 伴隨著“神舟五號的發(fā)射成功，中國已正式啟動(dòng)“嫦娥工程”，開始了宇宙探索的新征程激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)與理論的結(jié)合，對物理現(xiàn)象進(jìn)行大膽科學(xué)猜測的能

8、力。使學(xué)生樹立獻(xiàn)身科學(xué)的人生觀和價(jià)值觀?！窘虒W(xué)總結(jié)】1萬有引力定律和向心力公式相結(jié)合，可以推導(dǎo)出衛(wèi)星繞行的線速度、角速度、周期和半徑的關(guān)系，記住三種宇宙速度的數(shù)值，結(jié)合航天知識可以進(jìn)行實(shí)際的計(jì)算。同步衛(wèi)星是眾多衛(wèi)星當(dāng)中較特殊的一種，認(rèn)識它的特點(diǎn)和規(guī)律可以用來求解很多題目。2萬有引力定律應(yīng)用于衛(wèi)星問題，是牛頓第二定律在天體運(yùn)行中的具體應(yīng)用，把握好萬有引力定律、牛頓第二定律、勻速圓周運(yùn)動(dòng)及其他力學(xué)知識的綜合，是解答本節(jié)問題的關(guān)鍵?！景鍟O(shè)計(jì)】宇宙航行1宇宙速度 79km/s 112km/s 167km/s 第一宇宙速度是衛(wèi)星發(fā)射的最小速度，是在軌道上運(yùn)行的最大速度2人造地球衛(wèi)星3同步衛(wèi)星 定點(diǎn)在赤

9、道上空，周期T、高度h、線速度v一定。4夢想成真（1）世界的成就（2）中國的成就【第二課時(shí)】案例二一、引入新課1957年前蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星，開創(chuàng)了人類航天時(shí)代的新紀(jì)元。我國在70年代發(fā)射第一顆衛(wèi)星以來，相繼發(fā)射了多顆不同種類的衛(wèi)星，掌握了衛(wèi)星回收技術(shù)和“一箭多星”技術(shù)，99年發(fā)射了“神舟”號試驗(yàn)飛船。這節(jié)課，我們要學(xué)習(xí)有關(guān)人造地球衛(wèi)星的知識。二、新課教學(xué)1宇宙速度教師活動(dòng)：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(dòng)： 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

10、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(dòng)：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(huì)落到地面上來？2物體做平拋運(yùn)動(dòng)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(huì)怎樣？學(xué)生活動(dòng)：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(huì)落到地面上來。2由平拋物體的運(yùn)動(dòng)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

11、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(dòng)：總結(jié)、點(diǎn)評。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(dòng)：過渡語從上面學(xué)習(xí)可知，當(dāng)平拋物體的初速度足夠大時(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)們考慮下面幾個(gè)問題：1衛(wèi)星環(huán)繞地球

12、運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)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(dòng)：閱讀找出答案。1衛(wèi)星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，此時(shí)的動(dòng)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(dòng)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(dòng)時(shí)所具有的最大運(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(dòng)：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)

13、合衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力學(xué)方程，推導(dǎo)第一宇宙速度。學(xué)生活動(dòng)：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=79km/s教師活動(dòng)：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(dòng)：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，體會(huì)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(dòng)：閱讀課本，發(fā)表感想。【教學(xué)總結(jié)】人造地球衛(wèi)星的動(dòng)力學(xué)原因。宇宙速度。發(fā)射速度與運(yùn)行速度?！景鍟O(shè)計(jì)】宇宙航行一、宇宙速度第一宇宙速度1第一宇宙速度（環(huán)繞速度） v1=79km/s2第二宇宙速度（脫離速度） v2=