人教版 高中物理宇宙航行教案

宇宙航行教一、教案背景1、面向?qū)W生：高 4、課前準(zhǔn)備：提前兩天布置學(xué)習(xí)任《宇宙航行》為高中物理人教版必修2第七章的第五節(jié)，重點(diǎn)講述了人造衛(wèi)是萬有引力定律在天文學(xué)上應(yīng)用的一個(gè)重要實(shí)例，是人類征服自然的見證，體現(xiàn)了知識(shí)的力量，是學(xué)生學(xué)習(xí)了解現(xiàn)代科學(xué)知識(shí)的一個(gè)極好素材。教材不但介三、教學(xué)目1、知識(shí)與技第三宇宙速度及其意義。起關(guān)于各種衛(wèi)星運(yùn)行狀況的正確圖景。通過用萬有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)推導(dǎo)第一宇宙速度，提高學(xué)生用所學(xué)知識(shí)分析和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力通過對(duì)衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究，培養(yǎng)學(xué)生歸納、分析、推導(dǎo)及表達(dá)能力3、情感態(tài)度與價(jià)值通過對(duì)我國航天事業(yè)的了解，參透愛國主義教育。學(xué)生樹立獻(xiàn)身科學(xué)的人生觀和價(jià)值觀。認(rèn)識(shí)到天體運(yùn)動(dòng)問題實(shí)質(zhì)是牛頓第二定律的應(yīng)用，能對(duì)已有知識(shí)進(jìn)行織和歸類，學(xué)會(huì)構(gòu)建知識(shí)體系第一宇宙速度的推導(dǎo)，了解第二、第三宇宙速度理論，具備了解決問題的基本工具。因此教案設(shè)計(jì)上采用“問題探究”法，在教學(xué)過程一、引入新播放神舟七號(hào)點(diǎn)火發(fā)射視頻片段[百度搜索播放神舟七號(hào)出艙視頻片段[百度搜索二、新課教學(xué)1、引導(dǎo)學(xué)生猜想、提出“牛頓的設(shè)想地球可近似看成個(gè)球體如果拋出的速度很大地面還能看成是水平面嗎學(xué)生：不能？應(yīng)是球面牛頓說過“沒有大膽的猜測就沒有偉大的發(fā)現(xiàn)你能作出怎樣的猜想呢？學(xué)生：思考并回答教師：同學(xué)們今天的想法居然與牛頓當(dāng)年的想法是一樣的，這是牛頓在1687年出版的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中的衛(wèi)星發(fā)射原理播放牛頓關(guān)于衛(wèi)星發(fā)射原理設(shè)想的視頻[百度搜索什么呢？因?yàn)榘l(fā)射衛(wèi)星的速度太大了當(dāng)時(shí)人類的科技水平還不能制造這么高的物體。那么，最少以多大的速度將物體拋出，它才會(huì)繞地球運(yùn)動(dòng)不會(huì)落下來（提示：將衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)近似看成勻速圓周運(yùn)動(dòng)學(xué)生自主推導(dǎo)設(shè)地球和人造衛(wèi)星的質(zhì)量分別為Mm，衛(wèi)星到地心的距離為R，衛(wèi)星的運(yùn)行速度為V。萬有引力提供向心力，則代入數(shù)據(jù)得那么何使物體的速度達(dá)到7.9ｓ呢利用三級(jí)火箭為運(yùn)載工具使衛(wèi)星飛出地球是目前普遍采用的、有效的方法，但這種方法已經(jīng)用了幾十年了、危險(xiǎn)性大、代價(jià)高，有沒有更好的方法呢？希望大家今天努力學(xué)習(xí)，撐握好科學(xué)知識(shí)，將來發(fā)明更安全，更高性能的發(fā)射系統(tǒng)，為人類作出更大的貢獻(xiàn)。教師提出問題：如果衛(wèi)星的發(fā)射速度比.s大一點(diǎn)，衛(wèi)星會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)學(xué)生思考并回答如果衛(wèi)星的發(fā)射速度比.s大一點(diǎn)，地球的引力將不足以為其提供做圓教師補(bǔ)充：同學(xué)們回答得不錯(cuò)！如果衛(wèi)星的發(fā)射速度比.s大一點(diǎn)，地球軌跡是橢圓而不是圓，至于軌道為什么是橢圓，將來可結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)證明（介紹近地點(diǎn)、遠(yuǎn)地點(diǎn)），且衛(wèi)星做變速率運(yùn)動(dòng)，發(fā)射速度越大，橢圓越扁教師：如果物體的發(fā)射速度再大，橢圓更扁，遠(yuǎn)地點(diǎn)離地球太遠(yuǎn)，以至地球物體的引力太小，物體將擺脫地球引力的束縛，離開地球。若物體的發(fā)射速度達(dá)到或超過ss這個(gè)速度稱為第二宇宙速度。物體脫離地球引力束縛后，還會(huì)受到太陽引力的束縛。如果發(fā)射物體的速度更大，達(dá)到或超過s外宇宙空間，我們把s這個(gè)速度稱為第三宇宙速度。3、衛(wèi)星運(yùn)行規(guī)教師剛才我們討論了三個(gè)宇宙速度道如何把衛(wèi)星送上天了?，F(xiàn)在天空中已有許多不同用途的人造衛(wèi)星際上這些衛(wèi)星并不是貼著地球表面運(yùn)行的，而是用火箭把衛(wèi)星送到一定高度的軌道后再繞地球運(yùn)行的提出問題將衛(wèi)星送入低軌道和高軌道所需的速度哪一個(gè)更大？哪一個(gè)更容易？為什么？衛(wèi)星在不同軌道繞地球運(yùn)動(dòng)的速度又怎樣算？它與衛(wèi)星的發(fā)射速度是同一個(gè)速度嗎？為簡化問題們將不同軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星看成勻速度圓周運(yùn)動(dòng)學(xué)生探究可得學(xué)生總結(jié)，教師適當(dāng)補(bǔ)充發(fā)射速度是指衛(wèi)星在地面附近離開發(fā)射裝置的初速度，一旦發(fā)射后再無能量軌道。運(yùn)行速度是指衛(wèi)星在進(jìn)入軌道后繞地球運(yùn)行的線速度向高軌道發(fā)射衛(wèi)星需要的速度大，將衛(wèi)星送入軌道越不容易，因向高軌道發(fā)射衛(wèi)星，要克服地球?qū)λ囊ψ龉Ω嘈l(wèi)星運(yùn)動(dòng)的速度、角速度、周期都與衛(wèi)星質(zhì)量無關(guān)，僅由軌道半徑?jīng)Q定。當(dāng)衛(wèi)星環(huán)繞地球表面運(yùn)行時(shí)，軌道半徑最小，運(yùn)行速度最大，此時(shí)發(fā)射速度與運(yùn)行速度相等。故第一宇宙速度既是衛(wèi)星最小的發(fā)射速度也是最大運(yùn)行速度。4、課堂練地球同步衛(wèi)星是人為發(fā)射的一種衛(wèi)星，它相對(duì)于地球靜止于赤道上空。從地球之外看，衛(wèi)星與地球共同轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度與地球自轉(zhuǎn)角速度相同，故稱地球同步衛(wèi)星，設(shè)地球表面的重力加速度為g，地球半徑為R，請(qǐng)大家根據(jù)所學(xué)知識(shí)估算它的軌道高度。5、夢想成真學(xué)生閱讀并匯報(bào)通過網(wǎng)絡(luò)查閱的人類航天發(fā)展史中的主要標(biāo)志性事件1957104日晚：蘇聯(lián)成功發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)196141227歲的宇航員尤里·1969720日：美國“阿波羅”11號(hào)上的宇航員奧爾德林、阿姆斯特朗200310159時(shí)整，我國自行研制的“神舟”五號(hào)載人飛船在中國酒載人飛船執(zhí)行任務(wù)的航天員是38歲的楊利偉。20071024日，我國首顆探月衛(wèi)星“嫦娥一號(hào)”在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)教師介紹我國的探月計(jì)劃2004年－2007“繞”的階段，主要目標(biāo)是發(fā)射“嫦娥一號(hào)”探測衛(wèi)星，對(duì)月球進(jìn)行為期1年的全球性、整體性和綜合性探測。這一計(jì)劃已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)。2007年－2012“落”的階段，主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)月球表面軟著陸與月球2012年－2017只有完成了這三個(gè)階段后，中國才有可能考慮和實(shí)施載人登月以我們今天的努力學(xué)習(xí)。情況，知道三種宇宙速度的含義。最后請(qǐng)同學(xué)們欣賞我國“嫦娥一號(hào)發(fā)射的3D視頻[百度搜索8、布置作閱讀教科書上P42