《宇宙航行》教学设计_宇宙航行教案

《宇宙航行》教学设计由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“宇宙航行教案”。

《宇宙航行》教学设计

一、教材分析

“宇宙航行”是人教版普通高中《物理》教材·必修2—第六章“万有引力与航天”的第五节内容，介绍了万有引力的实践性成就，万有引力理论使人类实现“飞天”梦想。本节课是一节知识应用与扩展的课程，所以设计时注意加大知识含量，引起学生兴趣。同时注意方法的培养，让学生养成用万有引力是天体运动的向心力这一基本方法研究问题的习惯，避免套公式的不良习惯。围绕第一宇宙速度的讨论，让学生形成较正确的卫星运动图景。

二、学情分析

在日常生活，学生对宇宙航行有粗浅的了解，且对这块内容有一定的学习兴趣。而在前面的学习中，学生对匀速圆周运动的规律和万有引力定律基本掌握，为这节课的顺利开展做了铺垫。但学生的画图能力，理论推导能力不强，需要教师在课堂上加以引导。

三、教学目标 知识与技能：

1、知道三个宇宙速度的含义和数值。

2、能区分发射速度和运行速度。

3、了解人造卫星的轨道特征。过程与方法：

1、联系曲线运动的拱桥，推导第一宇宙速度。

2、会分析人造卫星的受力和运动情况，掌握人造卫星的运动规律（线速度，角速度，周期和轨道半径的关系）。情感态度与价值观：

1、养成用万有引力是天体运动的向心力这一基本方法研究问题的习惯，避免套公式的不良习惯。

2、围绕第一宇宙速度和人造卫星的运动规律的讨论，让学生形成较正确的卫星运动图景。

四、教学重难点

重点：

1、联系曲线运动中拱桥的例子，结合万有引力定律和匀速圆周运动的规律，推导第一宇宙速度。

2、用万有引力是天体运动的向心力这一基本思路，掌握人造卫星的运动规律（线速度，角速度，周期和轨道半径的关系）

难点：

1、联系曲线运动中拱桥的例子，结合万有引力定律和匀速圆周运动的规律，推导第一宇宙速度。

五、教学过程(一)引入新课

播放将近2min《地心引力》电影片段，提出宇宙航行的话题，激发学生的学习兴趣。教师：同学们，咱们先来欣赏一段视频（播放视频）。

知道这是哪部电影吗？ 没错，《地心引力》！现在有很多和宇宙航行有关的电影，那么这节课咱们就一起来学习和研究一下关于宇宙航行的知识。（3min）

（二）人造卫星的发射原理 用两种方法推导第一宇宙速度，简单介绍第二宇宙速度和第三宇宙速度，区别发射速度和运行速度。

1、联系曲线运动的拱桥，推导第一宇宙速度

教师：自古以来，人类就有飞天的梦想，那么地面上的物体抛出后，怎样才能不落回地球？早在300多年前，牛顿就在思考这个问题。根据平抛运动的规律，高度一定，物体抛出的速度v越大，落地点越远，那么他猜想：当速度增大到一定程度，物体就不再落回地面。教师：那至少以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地球运动不落回地球，成为一颗人造卫星？

（学生思考讨论；预设：若学生直接回答7.9km/s，则提问如何计算？）

提示：解决问题的本质是转化，就是把新的问题与我们曾经学过的模型相对比，找到他们的联系，再解决问题。这个问题与我们学过的哪个问题有相似性呢？

联系在曲线运动中，一辆汽车过拱桥的安全速度（最大速度）的计算，可将地球看成一个巨大的拱桥，那么地球的半径就是拱桥的半径。

这个问题转化成：质量为m的汽车通过一个半径为R的拱桥，求拱桥对它的支持力恰好为0时，汽车的速度v？

教师：和学生一起推导（重力全部提供向心力，说明v与物体自身质量无关）。

6v2 vgR9.86.410m/smgmR 7.9km/s

说明这就是物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，也是让物体抛出后不落回地球的最小速度，叫做第一宇宙速度。

教师提问：若已知地球的质量M，半径R，第一宇宙速度又该如何计算？（提示：近地面万有引力近似等于重力，注重公式推导过程，由于课堂时间有限，最后数据可直接告诉学生，请某位同学起立回答）可以问学生这样计算的结果是否与前面的一样？为什么？

GMmR2mv2Rv

GMR6.6710115.8910246.4106m/s7.9103m/s7.9km/s（12min）

2、简单介绍第二宇宙速度和第三宇宙速度

教师：（演示动画）当物体以7.9km/s在近地面被抛出，它将绕地球做匀速运动圆周运动，那如果在地面附近发射速度大于7.9km/s呢？物体还能做匀速圆周运动吗？为什么？（提示所需要的向心力大于万有引力，物体做离心运动）。进而简单介绍第二宇宙速度和第三宇宙速度。

（预设：若此时学生追问第二宇宙速度和第三宇宙速度如何计算，以及椭圆轨道的问题，则提示：目前以我们所学知识还无法计算，或者可以和同学们一起课后再交流）（3mim）第二宇宙速度是人造行星绕太阳的发射速度，与太阳有关，也与物体在地球出发有关，情况复杂。有兴趣的同学可以在学了大学物理之后进行进一步的探究。

3、区别发射速度和运行速度 教师：直接讲解

发射速度：是指被发射物在地面附近离开发射装置时的速度。①宇宙速度均指发射速度

②第一宇宙速度是在地面发射人造卫星的最小速度

运行速度：是指发射物进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的速度。（2min）

（三）人造卫星的轨道（亮点：学生活动）教师：在我们地球上空环绕着很多人造卫星，它们在预设的轨道上执行着各自的任务。（展示人造卫星图片），给出地球和地轴，请一个学生（容易出错，物理基础相对薄弱）上台在一体机上画多个人造卫星轨道（其他同学在我事先发的纸上画），提问：人造卫星有这么多轨道，这些轨道有什么共同的特征？（轨道圆心是地心，并提问为什么？）（8min）

（四）人造卫星的运动规律

教师：在不同轨道上，围绕地球做匀速圆周运动的人造卫星的向心加速度、线速度、角速度及周期是多少呢？（和学生一起推导，一起讨论随轨道半径增大，向心加速度减小，线速度减小，角速度减小，周期增大。点明第一宇宙速度是人造卫星环绕地球运行的最大速度。）（10min）

根据时间酌情安排2个选择题，并进行简单小结，预告下节课讲地球同步卫星。（2min）

六、板书设计