重慶市開(kāi)縣中學(xué)高中物理 65.6 宇宙航行 經(jīng)典力學(xué)的局限性學(xué)案 新人教版必修2.doc

課題名稱6.5宇宙航行6.6經(jīng)典力學(xué)的局限性課時(shí)數(shù)2課時(shí)課型問(wèn)題解決課課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo)1、通過(guò)實(shí)例感受萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的重要應(yīng)用。2、會(huì)用萬(wàn)有引力定律計(jì)算天體質(zhì)量。3、通過(guò)學(xué)習(xí)初步感知經(jīng)典力學(xué)的局限性4、通過(guò)航天事業(yè)的發(fā)展史說(shuō)明物理學(xué)的發(fā)展對(duì)于自然科學(xué)的促進(jìn)作用。5、通過(guò)萬(wàn)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(shí)解決問(wèn)題的能力。6、 經(jīng)歷科學(xué)家建立相對(duì)論和粒子論的思維探索過(guò)程，認(rèn)識(shí)科學(xué)家思維的意義7、 7、通過(guò)航天事業(yè)的了解，進(jìn)行愛(ài)國(guó)主義教育。8、關(guān)心國(guó)內(nèi)外航空航天事業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)。9、了解科學(xué)理論的相對(duì)性，通過(guò)時(shí)間與空間的問(wèn)題激勵(lì)學(xué)生對(duì)未來(lái)的探索。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：推導(dǎo)第一宇宙速度，了解第二、第三宇宙速度；了解經(jīng)典力學(xué)的局限性。難點(diǎn)：運(yùn)行速率與半徑之間的關(guān)系；了解相對(duì)論、量子力學(xué)與經(jīng)典力學(xué)的關(guān)系。學(xué)習(xí)過(guò)程評(píng)價(jià)任務(wù)（內(nèi)容、問(wèn)題、試題）學(xué)習(xí)活動(dòng)（方式、行為策略）導(dǎo)入新課 1957年10月4日，蘇聯(lián)用三級(jí)火箭發(fā)射了世界上的第一顆人造地球衛(wèi)星“旅行者”1號(hào)，人類開(kāi)始邁入航天時(shí)代。 人類步入太空得益于物理學(xué)中的萬(wàn)有引力定律的貢獻(xiàn)，它不僅解決了天上行星的運(yùn)行問(wèn)題，也為人們開(kāi)辟了上天的理論之路。2003年10月15日，“神舟”5號(hào)飛船載著中國(guó)第一位航天員楊利偉成功升空，標(biāo)志著我國(guó)進(jìn)入了載人航天時(shí)代。2007年10月24日“嫦娥一號(hào)衛(wèi)星”奔月而去。【呈現(xiàn)問(wèn)題】結(jié)合登月航線討論：為什么飛船能圍繞地球旋轉(zhuǎn)？飛船在什么情況下能掙脫地球的束縛？一、宇宙速度背景：牛頓提出一個(gè)著名的思想實(shí)驗(yàn)：從高山頂水平拋出一個(gè)鉛球，當(dāng)拋出速度足夠大時(shí)，鉛球?qū)h(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)，成為一個(gè)“小月亮”【呈現(xiàn)問(wèn)題】【問(wèn)題1】拋出的石頭會(huì)落地，為什么衛(wèi)星、月亮沒(méi)有落下來(lái)？【問(wèn)題2】衛(wèi)星、月亮沒(méi)有落下來(lái)必須具備什么條件？【問(wèn)題3】平拋物體的速度逐漸增大，物體的落點(diǎn)如何變化？【問(wèn)題4】速度達(dá)到一定值后，物體能否落回地面？【問(wèn)題5】若不能，此速度必須滿足什么條件？【問(wèn)題6】若此速度再增大，又會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？【問(wèn)題7】此拋出的物體速度增大到何種程度才能繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)？【提煉升華】【第一宇宙速度】推導(dǎo)：?jiǎn)栴}：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(wàn)有引力提供向心力： ， 得：又結(jié)論：如果發(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?jiàn)，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。【第二宇宙速度】大小。意義：使衛(wèi)星掙脫地球的束縛，成為繞太陽(yáng)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7.9km/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?！镜谌钪嫠俣取看笮。?。意義：使衛(wèi)星掙脫太陽(yáng)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(yáng)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16.7km/s，衛(wèi)星將掙脫太陽(yáng)引力的束縛，飛到太陽(yáng)系以外的空間。二、飛出地球三、從低速到高速【呈現(xiàn)問(wèn)題】【問(wèn)題1】在經(jīng)典力學(xué)和狹義相對(duì)論中，物體的質(zhì)量有何不同？【問(wèn)題2】狹義相對(duì)論中，物體的質(zhì)量的表達(dá)式是怎樣的？【問(wèn)題3】在經(jīng)典力學(xué)和狹義相對(duì)論中，位移和時(shí)間的測(cè)量在不同參考系中有何區(qū)別？四、從宏觀到微觀【呈現(xiàn)問(wèn)題】經(jīng)典力學(xué)的適用范圍是什么？五、從弱引力到強(qiáng)引力【呈現(xiàn)問(wèn)題】【問(wèn)題1】經(jīng)典力學(xué)與行星軌道的矛盾是什么？【問(wèn)題2】經(jīng)典力學(xué)與行星軌道的矛盾說(shuō)明了什么？【問(wèn)題3】歸納牛頓萬(wàn)有引力定律與愛(ài)因斯坦引力理論的主要差異?！締?wèn)題4】經(jīng)典力學(xué)和相對(duì)論及量子力學(xué)的關(guān)系如何？【多媒體展示】播放“神舟”5號(hào)發(fā)射升空的視頻剪輯錄像。【多媒體展示】學(xué)生觀看錄像，了解航天器發(fā)射升空的過(guò)程變化?！拘〗M