2022年人教版必修二.《宇宙航行》教案 2

1、名師精編優(yōu)秀教案年月日高中物理課堂教學(xué)教案課 題 教 學(xué) 目 6.5 宇宙航行課 型新授課（ 2 課時(shí)）知識(shí)與技能 1了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識(shí)2知道三個(gè)宇宙速度的含義，會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度過(guò)程與方法 通過(guò)用萬(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)題的能力情感、態(tài)度與價(jià)值觀1通過(guò)介紹我國(guó)在衛(wèi)星發(fā)射方面的情況激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情標(biāo)教 學(xué) 重 點(diǎn)、難 點(diǎn)2感知人類(lèi)探索宇宙的夢(mèng)想促使學(xué)生樹(shù)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) 方探究、講授、討論、練習(xí)法教學(xué)教具準(zhǔn)備 錄像資料、多媒體課件手段教 學(xué) 活 動(dòng)名師精編優(yōu)秀教案學(xué) 生 活 動(dòng)（一）引入新課

2、1957 年前蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星，開(kāi)創(chuàng)了人類(lèi)航天時(shí)代的新紀(jì)元。我 國(guó)在 70 年代發(fā)射第一顆衛(wèi)星以來(lái)，相繼發(fā)射了多顆不同種類(lèi)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(hào)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(shí)。（二）進(jìn)行新課 1、牛頓的設(shè)想（1）牛頓對(duì)人造衛(wèi)星原理的描繪。設(shè)想在高山上有一門(mén)大炮，水平發(fā)射炮彈，初速度越大，水平射程就越大，可以想象當(dāng)初速度足夠大時(shí)，這顆炮彈將不會(huì)落到地面，將和月球一樣成為地球的一顆衛(wèi)星。（2）人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的動(dòng)力學(xué)原因。人造衛(wèi)星在繞地球運(yùn)行時(shí)，只受到地球?qū)λ娜f(wàn)有引力作用，人造衛(wèi)星作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由萬(wàn)

3、有引力提供。（3）人造衛(wèi)星的運(yùn)行速度。設(shè)地球質(zhì)量為M ，衛(wèi)星質(zhì)量為m，軌道半徑為r，由于萬(wàn)有引力提供向心力，則GMmmv2，r2rvGM，r可見(jiàn)：高軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星，線速度小。提出問(wèn)題：角速度和周期與軌道半徑的關(guān)系呢？TvGM，rr322r3GM可見(jiàn)：高軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星，角速度小，周期長(zhǎng)。引入：高軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星速度小，速度，而不是運(yùn)行速度 2、宇宙速度（1）第一宇宙速度 推導(dǎo)：是否發(fā)射也容易呢？這就需要看衛(wèi)星的發(fā)射問(wèn)題：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 。軌道半徑即為地球半徑。由萬(wàn)有引力提供向心力：分析：在地面附近繞地球運(yùn)行，

4、GMmmV2，2 RR得：vGM名師精編優(yōu)秀教案R又mg G Mm2Rgr 7 . 9 km / s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。可見(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(chēng)為環(huán)繞速度。（2）第二宇宙速度大小v 211.2 km s。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(chēng)為脫離速度。注意：發(fā)射速

5、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。（3）第三宇宙速度。大?。簐 316.7 km s。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(chēng)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 太陽(yáng)系以外的空間。16.7km/s，衛(wèi)星將掙脫太陽(yáng)引力的束縛，飛到3、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(kāi)發(fā)射裝置的初速度，一旦發(fā)射后再無(wú)能量補(bǔ)充，要發(fā)射一顆人造地球衛(wèi)星，

6、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(duì)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 處，并且 h 是一定的。同步衛(wèi)星也叫通訊衛(wèi)星。2由 G Mm2 m ( 2 ) 2 ( R h ) 得： h= 3 GMT2 R（T 為地球自轉(zhuǎn)周期，( R h ) T 47M 、R 分別為地球的質(zhì)量，半徑）。代入數(shù)值得 h= 3 . 6 10 m。例題分析名師精編

7、 優(yōu)秀教案【例題 1】有兩顆人造衛(wèi)星，都繞地球做勻速圓周運(yùn)行，已知它們的軌道半徑之比 r1：r24：1，求這顆衛(wèi)星的：線速度之比；角速度之比；周期之比；向心加速度之比。2解：由 G Mm2 m v得 v GMr r r所以 v 1 : v 2 1: 2由 G Mmr 2 m 2r 得 GMr 3所以 1 : 2 1:82由 T 得 T 1 : T 2 8:1由 G Mm2 ma 得 a 1 : a 2 1:16r【例題 2】地球半徑為 6400km，在貼近地表附近環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星速度為 7.9 10 3m/s，則周期為多大？估算地球的平均密度。解： T 2 R5087 s 84.8

8、min；v2由 G Mm2 m 42 RR T得：4 MR3 GT 32 5.4 10 3kg m 33思考：能否發(fā)射一顆周期為 80min 的人造地球衛(wèi)星？（三） .夢(mèng)想成真(展示問(wèn)題 ) 師：探索宇宙的奧秘，奔向廣闊而遙遠(yuǎn)的太空，是人類(lèi)自古以來(lái)的夢(mèng)想，那么夢(mèng)想成真了嗎 ?請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材“ 夢(mèng)想成真” 部分生： 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(hào)” 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(lèi)進(jìn)入太空的豐碑1969 年 7 月 16 日

9、9 時(shí) 32 分，“ 阿波羅 11 號(hào)” 成功登臨月球，蛾人航天技術(shù)迅速發(fā)展1992 年，中國(guó)載人航天工程正式啟動(dòng)20XX 年 10 月 15 日 9 時(shí)，我國(guó)“ 神舟”五號(hào)宇宙飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，把中國(guó)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(chǎng)這次成功發(fā)射實(shí)現(xiàn)了中華民族千年的飛天夢(mèng)想，標(biāo)志著中國(guó)成為世界上第三個(gè)能夠獨(dú)立開(kāi)展載人航天活動(dòng)的國(guó)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(hào)的發(fā)射成功，中國(guó)已正式啟動(dòng)“ 嫦娥工程”，開(kāi)始了宇宙探索的名師精編 優(yōu)秀教案新征程（四）課堂小結(jié)人造地球衛(wèi)星的

10、動(dòng)力學(xué)原因。宇宙速度。發(fā)射速度與運(yùn)行速度。例題分析【例題 1】有兩顆人造衛(wèi)星，都繞地球做勻速圓周運(yùn)行，已知它們的軌道半徑之比 r1：r24：1，求這顆衛(wèi)星的：線速度之比；角速度之比；周期之比；向心加速度之比。解：由 G Mmr2 m vr 2得 v GMr所以 v 1 : v 2 1: 2由 G Mmr2 m2r 得 GMr 3所以 1 : 2 1:8由 T 2得 T 1 : T 2 8:1由 G Mm2 ma 得 a 1 : a 2 1:16r【例題 2】地球半徑為 6400km，在貼近地表附近環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星速度為 7.9 10 3m/s，則周期為多大？估算地球的平均密度。解： T 2 R5087 s 84.8min；v2由 G Mm2 m 42 RR T得：4 MR3 GT 32 5.4 103kg m33思考：能否發(fā)射一顆周期為 80min 的人造地球衛(wèi)星？名師精編 優(yōu)秀教案作業(yè)教材 78 頁(yè) 1、2、3 1、宇宙速度板 書(shū)7.9km/s