2024-2025學(xué)年高中物理第三章萬有引力定律4人造衛(wèi)星宇宙速度教案教科版必修2

PAGE5-人造衛(wèi)星宇宙速度【教材分析】本節(jié)是教科版《必修2》萬有引力定律一章的最終一節(jié)，是引導(dǎo)萬有引力定律的綜合應(yīng)用，是學(xué)生利用所學(xué)學(xué)問解決實際問題的內(nèi)容．新教材增加了人造地球衛(wèi)星從提出設(shè)想到勝利放射的歷程，并且揭示了人造地球衛(wèi)星在通信、導(dǎo)航、收集氣象數(shù)據(jù)和其他很多領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，加強(qiáng)了學(xué)生生活與現(xiàn)代社會及科技發(fā)展的聯(lián)系，使學(xué)生更加關(guān)注物理學(xué)的技術(shù)應(yīng)用所帶來的社會問題，更加關(guān)注科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢可以增加學(xué)生的求知欲，發(fā)展科學(xué)探究的愛好，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法，發(fā)展自主學(xué)習(xí)實力，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，體現(xiàn)了新課標(biāo)的總體目標(biāo)要求．了解人造衛(wèi)星的有關(guān)學(xué)問；知道三個宇宙速度的含義，會推導(dǎo)第一宇宙速度．新課程標(biāo)準(zhǔn)要求：了解人造衛(wèi)星的放射與運行原理，知道三個宇宙速度的含義，會推導(dǎo)第一宇宙速度；通過了解人造衛(wèi)星的運行原理，相識萬有引力定律對科學(xué)發(fā)展所起的作用，培育學(xué)生科學(xué)服務(wù)于人類的意識．【學(xué)情分析】學(xué)生應(yīng)當(dāng)知道什么是環(huán)繞速度，會通過公式計算人造衛(wèi)星的環(huán)繞速度，知道為什么人造衛(wèi)星不會從天上掉下來，分析衛(wèi)星的運行規(guī)律．學(xué)生還應(yīng)當(dāng)知道什么是其次宇宙速度和第三宇宙速度，衛(wèi)星達(dá)到其次宇宙速度和第三宇宙速度時將會怎樣運動．【教學(xué)目標(biāo)】通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)探究，你應(yīng)當(dāng)：通過課內(nèi)溝通、小組探討、老師點評，理解駕馭人造衛(wèi)星的線速度、角速度、周期及向心加速度與軌道半徑的關(guān)系。通過小組探討、計算，知道三個宇宙速度的含義，會推導(dǎo)第一宇宙速度。了解人造衛(wèi)星的相關(guān)學(xué)問及我國衛(wèi)星放射的狀況，激發(fā)學(xué)生的愛國熱忱。【教學(xué)打算】視頻、動畫、網(wǎng)上資源、多媒體技術(shù)．【教學(xué)重點難點】第一宇宙速度的推導(dǎo)、運行速率與軌道半徑之間的關(guān)系．【教學(xué)方式】講授、探討．【教學(xué)過程】【活動一】知道人造衛(wèi)星、推導(dǎo)人造衛(wèi)星v、ω、a、T和半徑的關(guān)系活動目標(biāo)活動形式活動過程設(shè)計意圖知道人造衛(wèi)星、推導(dǎo)人造衛(wèi)星v、ω、a、T和半徑的關(guān)系觀看動畫討論交流交流評價教師點評交流評價教師點評牛頓猜想：視察動畫“牛頓的設(shè)想”1、2、3步．老師提問：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．老師提問：視察和比較不同速度的物體運動軌跡，你能發(fā)覺什么？學(xué)生視察、思索探討，得出物體的初速度越大，飛得越遠(yuǎn)．老師提問：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，速度大到肯定程度，物體將做離心運動，可能飛出太陽系．視察動畫“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）1．人造衛(wèi)星（１）．衛(wèi)星繞地球做圓周運動的動力學(xué)依據(jù)：萬有引力供應(yīng)向心力．（２）．衛(wèi)星軌道平面都過地心。2．人造衛(wèi)星a、v、ω、T和半徑的關(guān)系（１）．推導(dǎo)a、v、ω、T和半徑的關(guān)系：（２）．找尋規(guī)律：①v、ω、a、T和＿半徑＿有關(guān)；②半徑越大，＿v、ω、a、越小，＿＿T＿越大。此結(jié)論在＿中心天體質(zhì)量肯定條件下成立。（３）．拓展：行星繞太陽運行模型①角速度比地球大的行星哪些？②周期大于一年的有哪些行星?學(xué)生在老師設(shè)計的問題情境中進(jìn)一步思索、探討、推理，在開心的視察、思索中獲得勝利的喜悅．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)生駕馭科學(xué)的思維方法．“提出問題，學(xué)生探討”的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)思維引導(dǎo)，使學(xué)生能建立正確的思維方式，努力形成正確的分析思路，理清各物理量之間的關(guān)系，【活動二】宇宙速度活動目標(biāo)活動形式活動過程設(shè)計意圖掌握宇宙速度自主計算課內(nèi)交流學(xué)生互評自主閱讀教師點評1.運行速度與放射速度理解：放射速度：從地球表面放射人造衛(wèi)星，一般運用三級火箭。我們把最終一級火箭脫離時衛(wèi)星的速度稱為放射速度。運行速度：衛(wèi)星在進(jìn)入軌道后繞地球運動的線速度.若地面旁邊重力加速度g=9.8m/s2,地球質(zhì)量M=5.98×1024kg，引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2，對于靠近地面運行的人造衛(wèi)星,可認(rèn)為r近似等于地球半徑R=6.37×106m，計算衛(wèi)星運行速度大小V？G=m或mg=m師生共同合作，得出第一宇宙速度v1＝7.9km/s，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)第一宇宙速度了解其次宇宙速度和第三宇宙速度的意義。老師提問：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？培育學(xué)生的計算實力學(xué)生獨立思索、發(fā)言衛(wèi)星的運行速度大于第一宇宙速度的可能．老師通過教材第54頁圖3-4-3，引導(dǎo)學(xué)生得出其次、第三宇宙速度的含義．培育閱讀概括實力。課堂總結(jié)活動目標(biāo)活動形式活動過程設(shè)計意圖知識小結(jié)交流討論人造衛(wèi)星宇宙速度培育學(xué)生的概括實力課后鞏固學(xué)以致用活動目標(biāo)活動形式活動過程設(shè)計意圖鞏固知識學(xué)情檢查習(xí)題鞏固已知月球質(zhì)量約為地球質(zhì)量的1/81，月球半徑約為地球半徑的1/4，地球上的第一宇宙速度約為7.9km/s,則月球上的第一宇宙速度大小約為多少？培育學(xué)生的計算實力課外探究、布置作業(yè)①課堂小結(jié)．人造地球衛(wèi)星的放射原理、宇宙速度、衛(wèi)星的放射速度與運行速度、同步衛(wèi)星．②完成教材“發(fā)展空間”的試驗室和物理在線的內(nèi)容，完成一篇小論文．設(shè)計思想：理科的學(xué)生要重視理科小論文寫作，注意對學(xué)生進(jìn)行這方面的訓(xùn)練，是每位物理老師應(yīng)盡的責(zé)任．教學(xué)流程圖：探究發(fā)覺人造衛(wèi)星v、ω探究發(fā)覺人造衛(wèi)星v、ω、a、T和半徑的關(guān)系。情景再現(xiàn)牛頓的猜想：讓學(xué)生利用萬有引力定律。激趣引入中國航天事業(yè)的發(fā)展，培