《物理（医药卫生类）》教案 高职 3.6万有引力定律与宇宙速度

第三章曲线运动与万有引力教案名称：3.6万有引力定律与宇宙速度教学目标：1.通过有关史实了解万有引力定律的发现过程，构建万有引力普遍适用性的观念。从力的视角探究行星运动的原因，强化运动与相互作用观。了解人造卫星的有关知识，了解三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。（物理观念与应用）2.了解万有引力定律的建立过程，渗透科学规律发现过程中大胆猜想与严格求证的思维方法。（科学思维与创新）3.了解人造卫星由思想实验变为现实的过程，了解人类如何利用多级火箭克服地球引力实现宇宙航行的科学探究过程。（科学探究与实践）4.了解人类对太空探索和我国在航空航天和宇宙探索方面的成就与进展，认识人类太空探索科学成就，感受人类对客观世界不断探究的精神和情感，激发爱科学、学科学、用科学的兴趣。增强学生的民族自豪感与文化自信。（科学态度与责任）教学重点：万有引力定律内容及宇宙速度。教学难点：万有引力定律的应用教学方法：讲授法、自主学习法、讨论法、归纳法教学准备：实验器材：多媒体材料：PPT课件教学过程：一、导入新课：情景创设：展示“嫦娥奔月”等图片，观看嫦娥二号卫星发射升空精彩的瞬间视频，提问为什么人类能成功发射卫星，为什么宇宙飞船能升空能绕地球旋转?为何还能挣脱地球束缚飞向月球?引出新课二、新课讲解：（一）万有引力定律1.概念引入：使用PPT介绍人类对行星运动的认识历程。地心说、日心说、开普勒行星运动定律。历史背景：学生讲述开普勒发现行星运动规律的历史故事。开普勒是德国近代著名的天文学家、数学家、物理学家和哲学家。是继哥白尼之后第一个站出来捍卫太阳中心说、并在天文学方面有突破性成就的人物，被后世的科学史家称为"天上的立法者"。同时他对光学、数学也做出了重要贡献，是现代光学的奠基人。（2）信息速递：结合PPT动画演示开普勒行星运动三大定律的基本内容。2.科学探究（1）建立模型：把行星绕太阳的运动简化为匀速圆周运动（2）理论探究：太阳与行星间的引力（匀速圆周运动与牛顿运动定律）（3）定律内容：天地统一，得出万有引力定律。内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与两个物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们之间的距离r的二次方成反比。公式：单位：质量——Kg、距离——m、力——N比例系数G叫做引力常量，普遍适用。（4）活动讨论：对万有引力定律的理解（普遍性、相互性、独立性宏观性）3.巩固练习：例题分析：估算太阳和地球间的万有引力大小。已知太阳的质量约为2.0×1030kg,地球的质量约为6.0×1024kg,太阳和地球之间的平均距离约为1.5×1011m,太阳和地球间的万有引力有多大?强调：引力在天体与天体间,天体与物体间比较显著,但通常物体间的引力可忽略不计（课后自主验证）。5.应用拓展：万有引力定律发现的重要意义，进一步展示了引力在宇宙中的普适性和重要性。（二）宇宙速度1.人造卫星规律的探究（1）活动探究：人造卫星发射原理探究，牛顿的“平抛石头”思想实验。学生上台演示平抛物体（2）历史背景：讲述人类发射卫星的历史。图片展示各种人造卫星（3）规律探寻：学生观察几颗不同轨道卫星运行数据，发现人造卫星运行运动学规律（卫星绕地运转轨道半径越大，速度越小、角速度越小、周期越大）。2.宇宙速度：结合PPT动画推导第一宇宙速度具体数值，注意区分发射速度与运行速度。第一宇宙速度：人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的最低发射速度，也是最大的运行速度。第二宇宙速度：当发射速度大于11.2km/s时，卫星将脱离地球的吸引，绕太阳运动。第三宇宙速度：当发射速度大于16.7km/s时，卫星将脱离太阳的吸引，进入银河系。3.拓展航天应用：学生分组上台展示我国航天科技发展情况。（1）人造卫星:通过学生讨论探究同步卫星的运行及轨道特点、培养学生的语言表达能力和归纳能力。（2）载人航天（3）深空探测了解我国航天发展情况，增强爱国情怀。4.太空中的失重：自主学习太空失重知识，尝试设计一种在宇宙飞船上进行微重力失重条件下的实验方案。5.巩固练习：例题分析：巩固第一宇宙速度是人造地球卫星最大的运行速度。卫星定位导航系统使人们可以更顺利地到达目的地，我国“北斗三号”导航系统的收官之星是地球静止轨道卫星，其轨道半径约为地球半径的7倍，则该地球静止轨道卫星（）A．发射速度一定大于11.2km/s B．线速度一定小于7.9km/sC．轨道可能是椭圆 D．可以经过苏州正上空强调：地球同步卫星是相对地面静止的卫星，卫星的运行方向与地球自转方向相同，运行轨道为位于地球赤道平面上的圆形轨道，运行周期与地球自转周期相等。人造卫星随着轨道半径增大，线速度减小，因此静止轨道卫星线速度一定小于7.9km/s。三、课堂小结：知识梳理：总结万有引力定律内容及宇宙速度。重点强调：强调科学探究和归纳推理的重要性。可引导学生回顾是否达到本节的核心素养目标。四、课后练习及作业布置：1.2020年中国计划发射火星探测器，探测器发射升空后首先绕太阳转动一段时间再调整轨道飞向火星。火星探测器的发射速度（）A．等于7.9km/sB．大于7.9km/s且小于11.2km/sC．大于11.2km/s且小于16.7km/sD．大于16.7km/s2.北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的卫星导航系统，建成后的北斗卫星导航系统包括5颗同步卫星和多颗其他地球其他人造卫星组网而成。关于这些卫星，以下说法正确的是()A．5颗同步卫星的轨道半径不都相同B