宇宙航行教学设计

1、- 专业文档 - 可编辑 -宇宙航行教学设计教学目标（一）知识和能力1了解人造地球卫星的有关知识和航天发展史。2知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一宇宙速度。3理解卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系。（二）过程与方法1在学习牛顿对卫星发射的思考过程的同时，培养学生科学探索能力；培养学生在处理实际问题时，如何构建物理模型的能力。2通过对卫星运行的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系的讨论，培养学生运用知识分析解决实际问题的能力。（三）情感态度与价值观1通过展示人类在宇宙航行领域中的伟大成就，激发学生学习物理的热情。2通过介绍我国在航天方面的成就，激发学生的爱国热情，增强民族自信心和自

2、豪感。教学重点1第一宇宙速度的推导。2卫星运行的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系。教学难点卫星的发射速度与运行速度的关系。教学方法探究、讲授、讨论。教学过程教 学教师活动学生活动教学意图环节引入（展示视频片断，教师讲述）引导学生思人类一直梦想能够在天空中遨游，古代就有人尝试用各种方法观看视频考，激发学生飞向天空，但均以失败告终，伴随着科技的发展，现代人类终兴趣。于实现了梦想。那么，现代人成功的奥秘在哪里呢？通过本节课的学习，你们能否找到答案呢？新 课（一）宇宙速度教学1人造卫星原理（ 1 ）牛顿对人造地球卫星原理的描绘让学生了解提问：怎样才能使得一个物体绕着地球做圆周运动？学生思考人造地球

3、卫在高山上物体作平抛运动的初速度越大，落地点高山脚越远，讨论回答星的最初构当抛出速度足够大时，物体就不会落到地面上，成为绕地球旋并总结想和人造地转的人造地球卫星球卫星的发（展示人造卫星发射原理动画视频）射原理为第问题：人造地球卫星绕地球运行的动力学原因是什么？观看并思一宇宙速度（ 2 ）人造地球卫星绕地球运行的动力学原因考的教学作好地球给人造地球卫星的万有引力提供了它绕地球作匀速圆周运铺垫。动所需的向心力- 专业文档 - 可编辑 -G Mmm v 2m2rm 4 2rr 2rT 22宇宙速度探究：以多大的速度发射这个物体，物体就刚好不落回地面，成为一颗绕地球表面做匀速圆周运动的卫星呢？（ 1）

4、第一宇宙速度突出难点， 使推导：学生会推导M 和 m，卫星到地心的距离为第一宇宙速设地球和卫星的质量分别为r 卫度星的运行速度为v，由于卫星做圆周运动由万有引力提供向心学 生 板G Mmm v2演，教师纠偏力得r 2rGM6.67 10 115.89 10243v67.9 10 m/s 7.9km/sr6.37 10v7.9第一宇宙速度（环绕速度）：1km/s意义：它是人造卫星地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具备的速度如果卫星的速度小于第一宇宙速度，卫星将落到地面而不能绕地球运转；等于这个速度卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动；如果大于7.9km/s ，而小于 11.2km/s （第二宇

5、宙速度），卫星将沿椭圆轨道绕地球运行，地心就成为椭圆轨道的一个焦点（ 2 ）第二宇宙速度（脱离速度）：v22v 111.2km/s意义：使卫星挣脱地球的引力束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度如果人造天体的速度大于 11.2km/s 而小于 16.7km/s ，则它的运行轨道相对于太阳将是椭圆，太阳就成为该椭圆轨道的一个焦点（ 3）第三宇宙速度（逃逸速度）v16.7km/s：3意义：使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度如果人造天体具有这样的速度并沿着地球绕太阳的公转方向发射时，就可以摆脱地球和太阳引力的束缚而邀游太空了通过思考学习，使学生真切感受到用自己所学的物理知识能解决天体问题，能

6、解决实际问题，增强学生学习物理的热情3、卫星运行的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系。探究：目前为止，人类发射的人造地球卫星已经有几千颗了，这些卫星运行的快慢不同，那么卫星运行的快慢与什么因素有关呢？我们将不同轨道上的卫星绕地球运动都看成是匀速圆周运学生思考掌握卫星运与合作探行的规律。究- 专业文档 - 可编辑 -动，则有可得：结论：线速度、角速度、周期都与卫星的质量无关，仅由轨道半径决定。当卫星环绕地球表面运行时，轨道半径最小为地球半径（ r=R），此时线速度最大为 7 9km/s 。，角速度最大，周期最小。4、人造卫星的发射速度与运行速度（播放嫦娥一号发射的模拟视频。）1发射速度发射速度

7、是指卫星在地面附近离开发射装置的初速度，一旦发射后再无能量补充，要发射一颗人造地球卫星，发射速度不能小于第一宇宙速度。2运行速度运行速度指卫星在进入运行轨道后绕地球做圆周运动的线速度。当卫星“贴着”地面飞行时，运行速度等于第一宇宙速度，当卫星的轨道半径大于地球半径时，运行速度小于第一宇宙速度。提问：人造卫星的发射速度与运行速度之间有什么关系？解答：人造卫星的发射速度与运行速度之间的大小关系是：11.2km/sv 发射7.9km/sv 运（二）、梦想成真其实早在六百多年前的明朝， 一个名叫万户的人就曾有 “飞天”的壮举，但最终未能成功，并为之付出了生命。万户是世界上第一个利用火箭向太空搏击的英雄

8、。 他的努力虽然失败了，但他借助火箭推力升空的创想是世界上第一个，因此他被世界公认为“真正的航天始祖”，为了纪念这位世界航天始祖，世界科学家将月球上的一座环形火山命名为“万户山”。19 世纪中叶，俄罗斯学者，齐奥尔科夫斯基，提出利用喷气推进的多级火箭，运载发射卫星。1957 年 10 月 4 日，世界上第一颗人造卫星成功在苏联发射成功。1961 年 4 月 12 日，世界上第一次载人飞行，苏联。1969 年 7 月 16 日，人类第一次登上月球，美国。1970 年，中国第一颗人造卫星发射成功。学生通过激发兴趣的视频了解同时，了解发卫星发射射速度和运的全过程行速度。使学生加深对第一宇宙速度的确切

9、理解认清发射速度与运行速度的关系，突思考、讨破难点。论与交流增强民族自信心和自豪感 .学生阅读激发热爱科学，热爱祖国的情感，- 专业文档 - 可编辑 -2003 年 10 月 15 日，中国第一次载人飞行。2007 年，嫦娥一号成功发射。然而人类对宇宙的探索并不是一帆风顺的，无数探索者用自己的汗水和生命铺设了人类通往宇宙的道路。1986 年 1 月 28 日，美国，挑战者号航天飞机升空后爆炸，七名宇航员遇难。2003 年 2 月 1 日，美国，哥伦比亚号航天飞机返航时爆炸，七名宇航员遇难。（三）课堂展示(1) 、世界航天发展史(2) 、我国航天发展史(3) 、伟大的宇航员(4) 、黑洞之谜(5

10、) 、航天器介绍（例1 ）：利用所学知识，推导第一宇宙速度的另一表达式 : vgR体验对科学献身的精神。培养生团结合作能力，锻炼学生收集总结资料的课前，每动手能力，一组围绕丰富知识面，本组的主激发热爱科题查找相学，热爱祖国关资料制的情感。通过作海报进小组合作方行展示。式。(例 2) ：若取地球的第一宇宙速度为8km/s ，某行星的质量是地球质量的 6 倍，半径是地球的 1.5 倍，则此行星的第一宇宙速度约为：A 、 16 km/s B、 32 km/sC4km/sD 、 2km/s小1、卫星绕地球做匀速圆周运动所需的向心力由万有引力提供结：的。v1v211.2km/s ，2三种宇 宙速 度7.9km/s ，v316.7km/s 3、尽管人类已经跨入太空，登上月球，但是，相对于宇宙之宏大，地球和月亮不过是茫茫宇宙中的两粒尘埃；相对于宇宙之久长，人类历史不过是宇宙年轮上一道小小的刻痕。宇宙留给人们的思考和疑问深邃而广阔。宇宙有没有边界？有没有起始和终结？地外文明在哪里？这些都是留给大家待以解决的问题。强化第一宇学生板演宙速度的理过