高中物理第三章萬有引力定律4人造衛(wèi)星宇宙速度教案4教科版必修

1、第4節(jié) 人造衛(wèi)星 宇宙速度教學(xué)過程： 過程1設(shè)計問題情境，復(fù)習(xí)知識，應(yīng)用萬有引力定律解決問題 觀看視頻資料“土星的光環(huán)” 教師提問：“試用力學(xué)方法判定土星的光環(huán)究竟是土星物質(zhì)的外延還是繞土星的衛(wèi)星帶？” 這個問題由學(xué)生討論，分別請學(xué)生提出自己的方案并加以解釋： 如果是連續(xù)物， 則這些物體做勻速圓周運動的線速度與半徑成正比，如果是衛(wèi)星，則這些物體做勻速圓周運動的線速度與半徑的平方根成反比 教師給出結(jié)論：通過觀察，發(fā)現(xiàn)光環(huán)是土星的衛(wèi)星帶 設(shè)計意圖：通過這一環(huán)節(jié)，學(xué)生利用已有知識解決教師設(shè)定的問題，即復(fù)習(xí)了萬有引力定律，為新課打好知識基礎(chǔ)，又激發(fā)起學(xué)生學(xué)習(xí)知識、解決問題的欲望過程2：創(chuàng)設(shè)情境，合理分

2、析，激發(fā) 觀看視頻“萬戶奔月” 地球的天然衛(wèi)星是月亮，人們自古就有“奔月”的夢想，我國古代的萬戶就是其中一個，他曾經(jīng)將自己用 47 枚火箭捆綁，嘗試飛天，點火后火箭爆炸，萬戶不幸犧牲 教師提問：萬戶問什么沒有成功？ 學(xué)生分析回答 一次次的失敗并沒有阻止人類進(jìn)行太空探索活動終于，第一顆人造衛(wèi)星于 1957 年 10 月 4 日 在前蘇聯(lián)升空，中國也于 1970 年發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星特別是去年 10 月 15 日至 16 日，中國第一次實現(xiàn)載人航天，宇航員楊利偉乘坐“神舟五號”繞地飛行 14 圈，順利返回，圓了中國人盼望已久的飛天之夢，這是每一個中國人的驕傲和自豪！ 教師提問：“那么人類是怎樣把

3、物體發(fā)射出去，送入太空的呢？” 觀察動畫 “牛頓的設(shè)想” 1 、 2 、 3 步 教師提問：為什么都落回了地面？ 學(xué)生回答，因為受到萬有引力，有的說是重力的作用 教師提問：觀察和比較不同速度的物體運動軌跡，你能發(fā)現(xiàn)什么？學(xué)生觀察、思考討論，得出物體的初速度越大，飛得越遠(yuǎn) 教師提問：從剛才的結(jié)論，你還能想到什么？學(xué)生回答物體會圍繞地球轉(zhuǎn)動，速度大到一定程度，物體將做離心運動，可能飛出太陽系 觀察動畫 “牛頓的設(shè)想” 4 、 5 、 6 步 師生小結(jié)：牛頓設(shè)想的運動是完全可能的當(dāng)拋出物體的初速度足夠大時，物體將圍繞地球做勻速圓周運動，成為一顆人造地球衛(wèi)星（出示課題：人造衛(wèi)星 宇宙速度） 設(shè)計意圖：

4、學(xué)生在教師設(shè)計的問題情境中進(jìn)一步思考、討論、推理，在愉快的觀察、思考中獲得成功的喜悅學(xué)生能用圓周運動的特點從已知理論的角度證明這種可能性，從而引導(dǎo)學(xué)生掌握科學(xué)的思維方法 過程3：應(yīng)用定律，合理探究，研究宇宙速度： 推導(dǎo)第一宇宙速度 教師提問：要有足夠大的速度才能使拋出的物體成為人造衛(wèi)星，這個速度是多大呢？ 已知地球和人造衛(wèi)星質(zhì)量分別為 M 和 m ，地球半徑為 R 學(xué)生進(jìn)行推導(dǎo)，在正確的解題思路引導(dǎo)下得出結(jié)果讓一個學(xué)生在黑板上推導(dǎo)教師觀察其他同學(xué)解題指導(dǎo)答疑，大多數(shù)學(xué)生能推導(dǎo)得出公式，完成舊知的遷移構(gòu)建，課件再現(xiàn)推導(dǎo)過程，幫助全體學(xué)生達(dá)標(biāo) 師生共同合作，得出第一宇宙速度 v1 7.9km /s

5、 ，并簡要說明其意義 帶領(lǐng)學(xué)生完成教材第 54 頁“活動”，推導(dǎo)第一宇宙速度了解第二宇宙速度和第三宇宙速度的意義 教師提問：當(dāng)衛(wèi)星的運行速度大于第一宇宙速度時，衛(wèi)星又會怎樣運動呢？ 學(xué)生獨立思考、發(fā)言衛(wèi)星的運行速度大于第一宇宙速度的可能教師通過教材第 54 頁圖 3-4-3 ，引導(dǎo)學(xué)生得出第二、第三宇宙速度的含義 設(shè)計意圖： 讓學(xué)生充分參與課堂教學(xué)，真正成為課堂的主體 過程4熟悉思路和方法，研究衛(wèi)星運行規(guī)律 觀看視頻了解我國航天技術(shù) 教師提問：“ 神舟六號”運行圓軌道高度為 343 公里 ，周期 90 分鐘，根據(jù)這些數(shù)據(jù)我們能分析出衛(wèi)星的運行速度、周期等物理量嗎？學(xué)生探究人造衛(wèi)星運行規(guī)律，討論

6、發(fā)言，教師總結(jié)歸納 不同軌道有不同的線速度，軌道半徑 r 越大，線速度 v 越小； 不同軌道有不同的角速度，軌道半徑 r 越大，角速度越??； 不同的軌道有不同的運行周期，軌道半徑 r 越大，周期 T 越大； 不同軌道有不同的向心加速度，軌道半徑 r 越大，向心加速度越小 探討人造衛(wèi)星的發(fā)射速度和環(huán)繞地球的運行速度的不同 設(shè)計意圖：學(xué)生通過對人造衛(wèi)星的加速度、速度、角速度、周期跟軌道半徑關(guān)系的討論，進(jìn)一步學(xué)習(xí)利用圓周運動規(guī)律和萬有引力定律分析問題的方法，了解中國的航天事業(yè)的發(fā)展，激發(fā)愛國熱情 過程5學(xué)習(xí)教材“發(fā)展空間”，研究同步衛(wèi)星 觀看視頻材料“同步衛(wèi)星” 教師提問：什么樣的衛(wèi)星叫同步衛(wèi)星？我

7、們北京的上空會不會有一顆同步衛(wèi)星呢？ 學(xué)生觀看視頻，分析資料，在教師的引領(lǐng)下總結(jié)歸納同步衛(wèi)星的特點 周期一定、角速度一定、軌道一定、環(huán)繞速度大小一定、向心加速度大小一定 閱讀教材第 56 頁“發(fā)展空間”的材料 教師提問：大家能不能根據(jù) 材料畫出衛(wèi)星的不同的發(fā)射軌道，并分析兩種發(fā)射方法的優(yōu)缺點？學(xué)生動手畫出軌跡并分析討論教師利用 flash 動畫歸納概括 設(shè)計思想：同步衛(wèi)星的兩種發(fā)射方法，開拓了學(xué)生的視野，發(fā)展了學(xué)生的好奇心；結(jié)合圓周運動的知識對同步衛(wèi)星的變軌發(fā)射做進(jìn)一步討論，可以增強(qiáng)學(xué)生的求知欲，發(fā)展科學(xué)探索的興趣，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法，發(fā)展自主學(xué)習(xí)的能力，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣 過程6：課外探究、布置作業(yè) 課堂小結(jié) 人造地球衛(wèi)星的發(fā)射