宇宙速度物理教案

1、第5页 共5页宇宙速度物理教案宇宙速度教学设计文自jsfw8一、教材分析p 1.知识特点:教材针对高一学生的根底和承受才能,重点突出了“宇宙速度”的教学,并强调逻辑的严密性。2.知识地位:人造卫星是万有引力定律在天文学上应用的一个实例,是人类征服自然的见证,表达了知识的力量,是学生学习理解现代科技知识的一个极好素材。教材不但介绍了人造卫星中一些根本理论,更是在其中浸透了很多研究实际物理问题的物理方法。因此,本节课是“万有引力定律”中的重点内容,是学生进一步学习研究天体物理问题的理论根底。二、教学目的知识目的:理解人造卫星的开展历史;知道人造地球卫星的运行原理,会运用万有引力定律和圆周运动公式分

2、析p 解答有关卫星运行的原因;掌握三个宇宙速度,会推导第一宇宙速度;能用所学知识求解卫星根本问题。才能目的:培养学生科学探究才能;浸透物理方法教育,培养学生在处理实际问题时,如何忽略次要因素,抓住主要因素,抽象出物理模型的才能;培养学生归纳、分析p 和推导才能。情感目的:介绍我国航天事业的开展现状,激发学生的求知欲和民族自豪感,培养爱国热情。三、教学重点、难点1重点;(1)人造卫星的运行原理(2)第一宇宙速度的推导;(3)卫星做圆周运动时,各物理量的关系。2难点;人造卫星运行速度与发射速度的区别;3疑点;黑洞真的存在吗?四、教学方法启发式教学、多媒体辅助教学。1教师;通过多媒体将抽象的卫星运动

3、直观展示,加强学生的理解,并引导学生进展分析p ,最后对学生的结论进展补充和总结。2.学生:通过观察,分析p 原理,并主动参与得出自己的观点,并用练习加强结论的理解。五、教学准备:多媒体课件制作,六、教学流程引言人造卫星开展历史人造卫星运行原理卫星各个物理量与半径的关系第一宇宙速度的推导发射速度与运行速度的区别第二宇宙速度与第三宇宙速度七:教学过程(一)引课(牛顿的卫星遐想)1.历史:苏联在1957年10月4日成功发射了世界第一颗人造地球卫星。美国我国航天事业2.分类:天文学卫星通信卫星地球观察卫星导航卫星侦查卫星空间卫星3.过度:_年2月10日一家美国公司的商业卫星在与一颗已报废的俄罗斯军用

4、卫星发生的碰撞中遭到破坏。(二)人造地球卫星1.抛物演示实验:学生观察落地点的变化,落地点为什么会变化?2.牛顿的考虑与设想:抛出的速度v越大时,落地点越远,速度不断增大,将会出现什么结果?牛顿根据自己的设想草拟了一幅极富创意的人造卫星原理图。牛顿的设想由于受技术条件的限制,物体不可能到达这样的速度,但他的思想启发了后人,在太空探究中立了头功。引出人造地球卫星(简称人造卫星)的概念。(三)宇宙速度问题的提出:地球近似看成圆,那么人造卫星环绕地球旋转时做的是什么运动?人造卫星做匀速圆周运动的向心力由谁提供?公式推导:假设地球质量M,卫星质量为m,卫星到地心的间隔 为r,卫星运转的速度为v。根据万

5、有引力和圆周运动规律,引导学生分析p 、研究,并自己独立求出卫星运转速度:公式拓展(学生自我推导)角速度卫星运行周期公式分析p :不同的人造地球卫星,G、M是恒量,r是变量。人造卫星离地面越高,卫星环绕地球的运动线速度、角速度越小,周期T越大。学生考虑:将卫星送入低轨道和送入高轨道哪一个更容易?为什么?所需要的发射速度,哪一个更大?为什么?发射速度和卫星绕地旋转的速度是不是同一速度?发射速度大说明什么?卫星运转速度大又说明什么?近地轨道卫星分析p 方法:方法1:启发:靠近地面时,r的值近似等于多少?rR(地球半径)=6.37106mG=6.6710-11N.m2/kg2M地=5.891024k

6、g提问:近地轨道卫星的周期是多少?学生上台求解:T=23.14=85分钟再问:能否发射一颗周期为80分钟的卫星?为什么?让学生讨论、分析p ,叫学生答复,得出结果:不能方法2:启发:靠近地面时,r的值近似等于R地。万有引力学生文自jsfw8宇宙速度教学设计文自jsfw8分析p 出mg由=mg=v1=将数据代入求解v=v1=7.9km/s是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度,叫第一宇宙速度。学生考虑:我们刚研究过,当卫星的轨道半径越大时,卫星绕地球旋转时的速度越小,卫星发射时越难,送入轨道需要消耗的能量越多,发射的速度必须越大,由此我们可以得出要将人造卫星送入轨道运行速度必须

7、大于多少?学生分析p 得出v7.9km/s引导:发射速度越大,人造卫星就进入更高的轨道,当速度大到某一值时,卫星就会脱离地球的引力,不再绕地球运动我们把这个速度叫第二宇宙速度,它的大小为v2=11.2km/s。同时分析p 飞到太阳系以外的宇宙空间,速度必须等于或大小16.7km/s,这个速度叫第三宇宙速度。(四)知识稳固例1一位同学根据向心力公式F=,假设人造卫星质量m不变,当轨道半径r增大2倍时,人造卫星需要的向心力减小为原来的。另一位同学根据卫星的向心力绕地球行,由公式F=G推断,当r增大2倍时,人造卫星需要的向心力减小为原来的,哪位同学的说法对?说错的错在哪里?例2地球同步卫星是相对于地面静止的和地球具有一样