高中物理宇宙航行公開(kāi)課教案

1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載科目：物理班級(jí)：高一 10 授課教師：第七周 5 節(jié) 4 月 16 日【課題】宇宙航行【教學(xué)內(nèi)容分析】在萬(wàn)有引力的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)下，逐漸揭開(kāi)的宇宙中天體運(yùn)動(dòng)的秘密，星體的運(yùn)動(dòng)依靠萬(wàn)有引力提供圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。衛(wèi)星的發(fā)射與環(huán)繞都與此有關(guān)，本節(jié)就是對(duì)此進(jìn)行分析?！窘虒W(xué)對(duì)象分析】學(xué)生圓周運(yùn)動(dòng)的掌握不是太牢固，對(duì)于萬(wàn)有引力的公式應(yīng)用還不是太熟練。【教學(xué)目標(biāo)】1知識(shí)與技能 ： (1)了解三個(gè)宇宙速度意義。(2)能夠推導(dǎo)第一宇宙速度。(3)人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。2過(guò)程與方法 ： (1)學(xué)習(xí)牛頓關(guān)于人造地球衛(wèi)星的設(shè)想的推理方法(2)學(xué)會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度的兩種方法3情感態(tài)度與價(jià)值觀： (1)培養(yǎng)學(xué)生的

2、科學(xué)探索精神。(2)激發(fā)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)的熱情。【教學(xué)重點(diǎn)】第一宇宙速度的推導(dǎo)、衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)規(guī)律。【學(xué)生學(xué)習(xí)難度預(yù)測(cè)】對(duì)第一宇宙的推導(dǎo)，對(duì)于發(fā)射速度和環(huán)繞速度易搞混淆?！窘虒W(xué)策略設(shè)計(jì) (教學(xué)模式 )】講練結(jié)合、視頻展示【教學(xué)用具】教學(xué)平臺(tái)【教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)】教學(xué)環(huán)節(jié)和教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)引入新課：播放“神舟” 10 號(hào)發(fā)射升空的視播放視頻頻剪輯錄像。學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖媒體報(bào)導(dǎo)： 12 年朝鮮發(fā)射了 “光明星 3 號(hào)”衛(wèi)星， 但發(fā)射失敗，你能分析一下造成發(fā)射失敗的可能原因嗎？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，引導(dǎo)學(xué)生理當(dāng)拋出速度足夠大時(shí)， 鉛球?qū)h(huán)繞地解牛頓猜想球運(yùn)動(dòng)，成為一個(gè)“小月亮

3、”學(xué)生思考： 可能是發(fā)射速度太小， 也可能是 學(xué)生了解“牛頓的預(yù)言”讓學(xué)生真正感受科學(xué)學(xué)生思考：學(xué)習(xí)必備歡迎下載問(wèn)題： 牛頓思想的基礎(chǔ)是什么？一第一宇宙速度人造衛(wèi)星就像一個(gè)小月亮， 能在一定的軌道上繞地球運(yùn)動(dòng)。 為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，假設(shè)衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。在地面上拋出讓學(xué)生感受速度較小時(shí)作平拋科學(xué)家的思想運(yùn)動(dòng)，但隨著速度增之偉大。學(xué)習(xí)他大，平拋的水平位移們的科學(xué)的思增加，由于地球是圓維方法。形（球體），所謂的“水平位移” 實(shí)際上就變成了“弧長(zhǎng)” ，如果速度再增加，“弧長(zhǎng)” 將等于 “周長(zhǎng)”即物體圍繞地球作圓周運(yùn)動(dòng)。問(wèn)題：“什么力”提供衛(wèi)星作勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力。假設(shè)衛(wèi)星地球和衛(wèi)星的質(zhì)量分別為

4、 M 與 m，衛(wèi)星的軌道半徑為 r，（如圖所示） 則衛(wèi)星在軌道上的運(yùn)行速度是多少？問(wèn)題：若地球質(zhì)量 M 約為 6×1024kg ，地球平均半徑為 6400km ，人造衛(wèi)星的半徑約為地球半徑即近地衛(wèi)星，則其運(yùn)動(dòng)速度是多少？（ G=6.67×10-11N · m2/kg2 ）Mmv2G2mrr衛(wèi)星運(yùn)行速度求解第一宇宙速度大小，并提出證明方法學(xué)生解答：G Mmm v2r 2r衛(wèi)星運(yùn)行速度GMvr學(xué)生回答：v2mgmrvgr=7.9km/s讓學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，能夠根據(jù)自己所掌握的知識(shí)去解決問(wèn)題，教師可適當(dāng)?shù)靥崾尽⒅笇?dǎo)即可。強(qiáng)調(diào)：第一宇宙速度是發(fā)射速度中的最小值。GMvr代入數(shù)

5、據(jù)： v=7.9km/s問(wèn)題： 近球衛(wèi)星所受的萬(wàn)有引力即在地表所受的重力， 則衛(wèi)星可以做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力也可理解為重力提供向心力。 從這要方向試求近地衛(wèi)星的運(yùn)行速度。1第一宇宙速度：物體在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度，叫做學(xué)生思考： 速度只有達(dá)到 7.9km/s 才能成為衛(wèi)星第二、三宇學(xué)習(xí)必備歡迎下載第一宇宙速度，又叫環(huán)繞速度。2第一宇宙速度是發(fā)射速度中的最小值。發(fā)射速度小于該值則物體定會(huì)因“平拋”而“落地” 。3第一宇宙速度是圍繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)速度中的最大值。問(wèn)題：如果航天器的發(fā)射速度大于7.9km/s 將如何運(yùn)動(dòng)呢？理論研究指出，如果航天器的（近地）發(fā)射速度大于7.9km/

6、s 而小于 11.2km/s，它的軌道不再是圓而是圍繞地球運(yùn)動(dòng)的一個(gè)橢圓。速度越大，橢圓軌道越“扁” （如圖所示）當(dāng)發(fā)射速度達(dá)到 11.2km/s 時(shí)就能脫離地球的引力束縛， “離開(kāi)”地球。強(qiáng)調(diào)其是發(fā)射的最小速度學(xué)生了解： 第二宇宙速度的意義學(xué)生了解第二宇宙速度讓 學(xué) 生 推 導(dǎo)r與 v、 的關(guān)系宙速度作定性的了解，知道其物理意義。讓學(xué)生能夠區(qū)分發(fā)射速度和環(huán)繞速度公式的靈活應(yīng)用二第二宇宙速度：當(dāng)物體的速度等于或大于 11.2km/s ，它就會(huì)離開(kāi)地球，我們把 11.2km/s 叫做第二宇宙速度，又叫脫離速度。三第三宇宙速度：在地面附近發(fā)射一個(gè)物體， 要使物體掙脫太陽(yáng)引力的束縛，飛到太陽(yáng)系外，必

7、須使它的速度等于或大于 16.7km/s ，這個(gè)速度叫做第三宇宙速度。四人造衛(wèi)星運(yùn)行規(guī)律G Mmm v2r 2r1、第一宇宙速度是最大的環(huán)繞速度，衛(wèi)星離地心越遠(yuǎn)，它的運(yùn)行速度就越小。2、第一宇宙速度是發(fā)射的最小速度，是環(huán)繞的最大速度。r 增大時(shí)，v、 減小講解第二宇對(duì)衛(wèi)星有個(gè)全宙速度面的了解講解第三宇宙速度學(xué)生求解引導(dǎo)學(xué)生建立向心力和萬(wàn)有引力之間的關(guān)系學(xué)生回答：有哪些軌道衛(wèi)星T 增大學(xué)習(xí)必備歡迎下載例題 1、發(fā)射一顆繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星,如果它的軌道半提問(wèn)徑是地球半徑的4 倍 ,它的軌道速度多少？已知第一宇宙速度7.9km/s.五、人造地球衛(wèi)星的運(yùn)行軌道所有衛(wèi)星圓周運(yùn)動(dòng)的圓心和地球的地心重合。 存在三類人造地球衛(wèi)星軌道：赤道軌道，衛(wèi)星軌道在赤道平面，衛(wèi)星始終處于赤道上方給學(xué)生一些極地軌道， 衛(wèi)星軌道平面與赤道平面垂直，衛(wèi)星通過(guò)兩極上空；軌道猜測(cè)一般軌道， 衛(wèi)星軌道和赤道成一定角度?！窘虒W(xué)反思】本節(jié)課能始終以學(xué)生為主體精心設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，及時(shí)把握時(shí)機(jī)，提問(wèn)啟發(fā)誘導(dǎo)點(diǎn)撥，激勵(lì)學(xué)生積極參與，大