2022-2023年度 名師 《宇宙航行》參考教案

1、PAGE10宇宙航行新課標要求（一）知識與技能1、了解人造衛(wèi)星的有關知識。2、知道三個宇宙速度的含義，會推導第一宇宙速度。（二）過程與方法通過用萬有引力定律推導第一宇宙速度，培養(yǎng)學生運用知識解決問題的能力（三）情感、態(tài)度與價值觀1、通過介紹我國在衛(wèi)星發(fā)射方面的情況，激發(fā)學生的愛國熱情。2、感知人類探索宇宙的夢想，促使學生樹立獻身科學的人生價值觀。教學重點第一宇宙速度的推導教學難點運行速率與軌道半徑之間的關系教學方法教師啟發(fā)、引導，學生自主閱讀、思考，討論、交流學習成果。教學工具有關練習題的投影片、計算機、投影儀等多媒體教學設備教學過程（一）引入新課教師活動：上節(jié)課我們學習了萬有引力的成就。現(xiàn)在

2、請同學們回憶下列問題：1、萬有引力定律在天文學上有何應用2、如何應用萬有引力定律計算天體的質(zhì)量能否計算環(huán)繞天體的質(zhì)量學生活動：經(jīng)過思考，回答上述問題：1、應用萬有引力定律可以估算天體的質(zhì)量；可以來發(fā)現(xiàn)未知天體。2、應用萬有引力定律求解天體質(zhì)量時，萬有引力充當向心力，結合圓周運動向心加速度的三種表述方式可得三種形式的方程，即GG=m2rG=m教師活動：點評、總結導入：這節(jié)課我們再來學習有關宇宙航行的知識。（二）進行新課1、宇宙速度教師活動：請同學們閱讀課文第一自然段，同時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)星學生活動：閱讀課文，從課文中找出相應的答案。1

3、、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、如果在地面上拋出一個物體時的速度足夠大，那么它將不再落回地面，而成為一個繞地球運轉的衛(wèi)星，這個物體此時就可認為是一顆人造地球衛(wèi)星。教師活動：引導學生深入探究1、月球也要受到地球引力的作用，為什么月亮不會落到地面上來2、物體做平拋運動時，飛行的距離與飛行的水平初速度有何關系3、若拋出物體的水平初速度足夠大，物體將會怎樣學生活動：分組討論，得出結論。1、由于月球在繞地球沿近似圓周的軌道運轉，此時月球受到的地球的引力（即重力），用來充當繞地運轉的向心力，故而月球并不會落到地面上來。2、由平拋物體的運動規(guī)律知：=v0th=聯(lián)立、

4、可得：=v0即物體飛行的水平距離和初速度v0及豎直高度h有關，在豎直高度相同的情況下，水平距離的大小只與初速度v0有關，水平初速度越大，飛行的越遠。3、當平拋的水平初速度足夠大時，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轉的衛(wèi)星。教師活動：總結、點評。課件演示人造衛(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，當速度足夠大時，成為一顆繞地運轉的衛(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現(xiàn)。今天，我們的科學家們把牛頓的猜想變成了現(xiàn)實。教師活動：過渡語從上面學習可知，當平拋物體的初速度足夠大時就可成為衛(wèi)星。那么，

5、大到什么程度就叫足夠大了呢下面我們來討論這一個問題。請同學們閱讀教材有關內(nèi)容，同時考慮下面幾個問題投影出示：1衛(wèi)星環(huán)繞地球運轉的動力學方程是什么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生活動：閱讀課文，找出相應答案。1、衛(wèi)星繞地球運轉時做勻速圓周運動，此時的動力學方程是：G2、向高軌道發(fā)射衛(wèi)星時，火箭須克服地球對它的引力而做更多的功，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動時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動時所具有的最大運轉速度叫第二宇宙速度。人造衛(wèi)星掙脫太陽引力的束

6、縛，飛到太陽系以外的宇宙中去時，所必須具有的速度叫第三宇宙速度。教師活動：引導學生深入探究1、衛(wèi)星繞地球運轉的最小半徑是多少2、結合衛(wèi)星運轉的動力學方程，推導第一宇宙速度。學生活動：分組討論，得出答案。1、衛(wèi)星運轉的最小半徑近似等于地球的半徑，即在地球表面繞地運轉。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=s教師活動：總結、點評。課件演示三個宇宙速度2、夢想成真教師活動：引導學生閱讀有關內(nèi)容，讓學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)學生的愛國熱情和愿為科學獻

7、身的精神。視頻展示：我國載人飛船“神州五號”升空實況。學生活動：閱讀課本，發(fā)表感想。（三）課堂總結、點評教師活動：讓學生概括總結本節(jié)的內(nèi)容。請一個同學到黑板上總結，其他同學在筆記本上總結，然后請同學評價黑板上的小結內(nèi)容。學生活動：認真總結概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結和自己的小結，看誰的更好，好在什么地方。點評：總結課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學生概括總結能力。教師要放開，讓學生自己總結所學內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構建他們自己的知識框架。（四）實例探究例從地球發(fā)出的光訊號垂直于地面發(fā)射，訊號到達月球表面時正好能垂直射向水平月面，經(jīng)反射返回地球被吸收，光速為c，光訊號往復經(jīng)歷

8、的時間為t，地球的半徑為R，月球的半徑為r，月球繞地球轉動的周期為T，試求地球的質(zhì)量。解析：設地球質(zhì)量為M，月球質(zhì)量為m，則：G=mr所以M=而r=Rrc所以M=2R2rct3課余作業(yè)1、課后完成/s，要使衛(wèi)星脫離地球引力不再繞地球運行，必須使它的軌道速度等于或大于_m/s，要使它飛行到太陽系以外的地方，它的速度必須等于或大于_m/s2關于第一宇宙速度，下面說法正確的是（）A它是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度B它是近地圓形軌道上人造地球衛(wèi)星的運行速度C它是使衛(wèi)星進入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度D它是衛(wèi)星在橢圓軌道上運行時在近地點的速度3某行星的衛(wèi)星在靠近行星的軌道上飛行，若要計算行星的密度，需

9、要測出的物理量是A行星的半徑B衛(wèi)星的半徑C衛(wèi)星運行的線速度D衛(wèi)星運行的周期4關于人造地球衛(wèi)星與宇宙飛船的下列說法中，正確的是A如果知道人造地球衛(wèi)星的軌道半徑和它的周期，再利用萬有引力恒量，就可算出地球質(zhì)量B兩顆人造地球衛(wèi)星，只要它們的繞行速率相等，不管它們的質(zhì)量、形狀差別有多大，它們的繞行半徑和繞行周期一定是相同的C原來在同一軌道上沿同一方向繞行的人造衛(wèi)星一前一后，若要后一衛(wèi)星追上前一衛(wèi)星并發(fā)生碰撞，只要將后者速率增大一些即可D一艘繞火星飛行的宇宙飛船，宇航員從艙內(nèi)慢慢走出并離開飛船，飛船因質(zhì)量減小，所受萬有引力減小，故飛行速度減小=3RR為地球半徑若已知地球表面的重力加速度為g,則衛(wèi)星做勻速圓周運動的速度是_，角速度是_，周期是_，若已知地球質(zhì)量為M，萬有引力常量為G，則衛(wèi)星做勻速圓周運動的速度是_，角速度是_，周期是_參考答案：；教學建議隨著航天事業(yè)的飛速發(fā)展，人造地球衛(wèi)星的應用也越來越廣泛從高考命題的指導思想來看，要求高考試題具有時代氣息，反映現(xiàn)代科技的發(fā)展和動向，因此有關衛(wèi)星的問題將繼續(xù)是高考的熱點問題。解決衛(wèi)星的運動問題，其依據(jù)都是萬有引力提供向心力，列出相應的方程，就可得出向心加速度、線速度、角速度、周期跟軌道半徑的關系通過例題和練習，幫助學生掌握這一基本方法。對于衛(wèi)星的軌道，