高一物理《人造卫星　宇宙速度》教学设计 新人教版

1、物理： 人造卫星宇宙速度教育设施修订一、设订的基本理念和特点学科教育活动要以学生为主体，促进学生知识、技能、道德三次元一体化的全面发展。 在这门课之前，学生已经掌握了平投运动、匀速圆周运动、万有引力定律等基本理论，具备了解决问题的基本工具。 教材以理解人造卫星发射原理为重点和难点，新课程的教育理念主要是培养学生分析为主题的解决问题能力，并且近年来的高考也以人造卫星的运动特征分析为重点。 因此，在本次课程的教学设施修订中，笔者大胆地改变了传统教材构想，首先分析了人造卫星的运行特点，说明了人造卫星的发射原理。 因此，课堂上对人造卫星运动规律的认识主要采用分析现象发现规律解释思考原理问题的构想，对人

2、造卫星发射原理主要采用疑问思考启发诱导这一主线，强调学生在修订中的主体作用，激励和积极参与学生的大胆思考二、教育背景分析(1)教材分析重点阐述了人造卫星 宇宙速度系列新课程教改版必修2第3章第4节、人造卫星发射原理，推导了第一宇宙速度，介绍了第二、第三逃逸速度。 人造卫星是万有引力定律应用于天文学的一个非常重要的实例，是人类征服自然的证据，体现了知识的力量，是学生学习现代科学技术知识的好极了材料。 教材不仅介绍了人造卫星的一些基本理论，其中还渗透了许多研究实际物理问题的物理方法。 由于学生通过行星运动的一节已经知道行星的运动规律，所以分析人造卫星的运动学特征和动力学特征可以采取类比的方法，近期

3、可以进一步理解应用万有引力定律分析天体运动的方法。 因此，本节课是万有引力定律与宇宙航行中的重点内容，是学生进一步学习、研究、探索天体物理问题的理论基础。 学生还通过了解人类在宇宙航行领域的伟大成就和中国在宇宙航行领域的成就，增强学生的民族自信心和骄傲。(2)学情分析学生掌握了运动的合成和分解、牛顿运动的规律、圆运动等章节的理论。 在本章之前学习天体的运动和万有引力定律的知识，使用万有引力定律明确天体的运动特征。 学生可以像行星运动的特征原理一样自己分析人造卫星的规律。 此外，学生还可以利用以前的知识和对宇宙奥秘的好奇心来探索人造卫星的发射和逃逸速度。 学生可以通过联想到上一章学到的对投掷物体

4、运动的处理方法来探索牛顿的思考，以地心为参考系投掷物体，可以从空间运动效果分解成指向地心的自由下落运动和围绕地心的匀速圆周运动。 无论哪种分运动都是变速运动，为了维持各自的运动状态需要对地心的力量。 所以，该引力定律具有使得发生自由下落加速度和方向加速度两者的两种运动状态改变的效果。 在引力定律仅能够提供向心力时，自由下落加速度为零，从而使得平扔的物体不减少，获得第一宇宙速度。 从圆周运动和机械运动的知识可以看出，速度更大的话，就会进行椭圆运动，从地球的约束中解放出来。 这样，人们就可以去更远的地方探索宇宙的奥秘(三)教育重点、难点；教育重点：卫星运行动力学特征规律，第一宇宙速度推导。教育难点

5、：卫星的运行速度和发射速度的不同第一宇宙速度是卫星发射的最小速度，也是卫星运行的最大速度。三、教育目标(一)知识和技能；(一)了解有关人造卫星的知识；(2)分析人造卫星的运动规律；(3)把握三个逃逸速度的物理意义；(4)引导第一宇宙速度(5)简单理解太空探索史(6)可以用学到的知识解决卫星的基本问题。(2)过程和方法(一)培养学生观察数据分析数据的能力；(2)培养学生的科学推理、探索能力；(3)学生在处理实际问题时，如何培养建构物理模型的能力(4)学习科学的思维方法，培养学生的归纳、分析和推导以及合理的表达能力。(3)情感态度和价值观介绍了世界和中国航天事业的发展现状，学习科学，激发爱恋的科学

6、的热情，增强民族的自信心和骄傲。【教法】示范、讲义和联合交流。【教学手段】多媒体设备，清华同方物理课件。四、教学过程和教学资源设置修订第一阶段：引进新课程人民教师： (关于ppt嫦娥奔月、万户、宇宙苍天的摄影图片)有的传说悲惨而美丽，有的假说大胆而无知，有的追求持续了好几代学生：欣赏摄影图片。仰望星空，浩瀚的宇宙苍穹给予无限的思念，千百年来，人类一直插着翅膀飞出地球，希望探索宇宙的奥秘，直到今天这个梦想成真了吗？学生：实现了(学生的饶有兴趣)人民教师：世界上第一颗人造卫星的发射，揭开了人类探索宇宙的新篇章。问题(1):1 .世界上第一颗人造卫星是哪一年从哪个国家发射的？2 .我国是哪一年发射自

7、己的人造卫星的？到目前为止，我国一共发射了多少颗人造卫星？学生：热情地回答教员：从1970年4月24日发射东方红1号到2007年10月24日发射嫦娥1号我国将发射人造卫星和其他探测器60多个，它们分别在通讯、气象、探测、导航仪表等多个领域发挥着重要作用。通过展示摄影图片，介绍中国发射人造卫星的基本情况。 包括数量、种类、用途。 中所述)学生：看摄影图片，了解我国航天技术的发展情况本部分的设定修订目的：1 .通过人民教师语言的魅力和摄影图片，刺激学生的学习兴趣2 .介绍我国宇宙航行技术的发展激发学生的爱国热情3 .随着网际网络的普及，学生可以通过网际网络了解新的事情，所以对人造卫星的介绍过多是要

8、不得。 可以作为课堂上研究性学习的工作安排给学生。 这里的介绍只是为了提高学生的兴趣。在简单的环境中引进新课程。第二阶段：人造卫星规律的探索过渡人民教师：现在我们地球上空有这么多卫星。 他们是以同样的速度运行吗他们是怎样发射的这个问题我们今天正在为了解决这个问题而学习。人民教师：这是我国目前正在发射的部分卫星运行规律的数据。问题观察数据思考：1 .不同卫星的运行轨道是否相同？2 .不同的卫星运行时有什么规则？3 .用你所学到的知识，试着说明一下为什么会有这样的规律。卫星名称卫星质量公斤轨道近地点定轨道远地点定运行周期(h )反馈型遥感卫星21002053151.48东方红2号甲通讯卫星4413

9、57863586323.9二号东方红试验通讯卫星461354693578223.76反馈型遥感卫星21001754001.5风云一号7509009011.7巴达尔1502109921.57大气一号8739001.712学生：1.观察数据，发现规则。2 .分析合作交流、阿纳计程仪行星运动特征人造卫星的运行特征。3 .试着从力量和运动的角度分析问题。人民教师引导学生去发现。人造卫星运行特征运动学特征：(板书)1 .轨迹：有椭圆的接近圆2 .人造卫星的半径不同，运行周期也不同，而且半径越大周期越大。3 .对行星运动的原因进行计程仪分析，卫星绕地球匀速圆周运动，需要向心力。地球和卫星之间的引力提供向心

10、力。4 .学生自身应用前引力定律知识分析卫星和地球之间的引力定律提供了向心力(板书)(1)由得，r越大，v越小。(2)由得，r越大，w越小。(3)由得，r越大，t越大。总结人民教师：卫星环绕的轨道半径越大，速度越小，角速度越小，周期越大(板书)演示课件：几个不同的轨道卫星在云同步上环绕漫动画位置，直观判断这些个的变化关系本部分的设定修订目的：通过学生观察数据对卫星运动具有形象认识，具有在云同步培养学生观察数据、提供有用数据、分析数据的能力。使学生模仿行星运动的特征分析卫星运动规律，使科学的思维方法得以渗透。以学生之间的交流、讨论的形式，使学生积极参加课堂教学。 培养学生从物理学角度思考问题的能

11、力和表现力为云同步。最后学生自己可以发现卫星运动规律，应用物理知识解决实际生活中的问题。第三阶段：应用知识解决问题人民教师：我学到了有关卫星的知识，判断了以下几个轨道中哪一个是可能的想想看1 :在下图中，有三个人造地球卫星围绕地球运行，它们的轨道也许是，但不是。学生：在小组讨论中发表意见人民教师：结合学生的讨论，让学生从动力学的角度解决问题。卫星近似于匀速圆周运动，需要向心力，向心力总是指向圆心。 因此，指向地球和卫星之间的地心的引力定律提供向心力，卫星进行圆周运动的圆心应该是地心。想想看2 :如该图所示，a、b、c是在地球大气圈以外的圆轨道上运动的3个卫星1 .比较三颗卫星的线速度、角速度、

12、加速度、周期、引力定律的关系。2 .如果c的速度增加，能否与同轨道的b碰撞。学生：思考答案适用卫星环绕的轨道半径越大，速度越小，角速度越小，周期越大。 比较其关系，重点指出引力定律质量不确定，不能比较。3 .介绍美俄两国卫星冲突的原因。动态视频资料：美俄两国卫星相撞的原因。 指出宇宙垃圾的危害。本部分的设定修订目的：在学生小组讨论这三个思维问题，培养学生的语言表达能力。 培养学生从物理角度分析实际生活的能力。 准确理解人造卫星的动力学特征和运动学特征。第四环节：卫星发射原理人民教师：过渡：卫星的速度因轨道而异。 人类是怎样把卫星送入指定轨道的呢？介绍牛顿的卫星构想(FLASH )人民教师指南:

13、我们怎样才能把东西扔出去？讨论：据平投运动的学生说，速度越大，原来如此越远，其速度在一盏茶就越大，你知道有什么现象吗？学生检讨：统一结论：不返回地球。人民教师总结：这个时候有重力，卫星想掉到地面上，即使有一定的速度，如果不掉到地面上，会变成卫星吗？想一想：物体贴着地面旋转需要多少发射速度？学生讨论拨号人民教师：此时(r=R )学生得到7.9公里/秒的第一宇宙速度第五节：逃逸速度1 .第一宇宙速度7.9公里/秒定义：人造卫星在地面附近等速环绕地球所需的速度。思考：发射什么卫星最简单？学生讨论统一结论高轨发射卫星比低轨发射卫星困难。 因为在高轨道发射卫星的情况下，火箭必须克服地球重力，做更多的工作

14、。用第一宇宙速度发射卫星的时候，如果正好可以在地球表面附近进行匀速圆周运动的卫星的速度比第一宇宙的速度小的话，卫星就会掉到地面上，无法围绕地球旋转进入半径越大的轨道，所需的发射v越大。想一想：刚才得到的半径越大的轨道，是否不符点所需的运行速度v越小？讨论：人造卫星的发射速度和运行速度是两个不同的概念。(1)发射速度发射速度是指被发射物在地面附近离开发射装置时的初始速度，发射后没有能量补充，被发射物只靠自己的初始动能克服地球的引力上升到一定的高度，进入运动轨道。 发射人工地球卫星时，发射速度不能小于第一宇宙速度。 发射速度等于第一宇宙速度的话，卫星只能靠近地面运行。 人造卫星要想在离地面很高的轨

15、道上运行，发射速度必须大于第一宇宙速度。(2)运行速度：卫星进入运行轨道后绕地球等速圆周运动的线速度。 卫星“紧贴”地面运行时，运行速度等于第一宇宙速度。 人造卫星离地面越高(即轨道半径r越大)，运行速度越小。 事实上，由于人造卫星的轨道半径都大于地球半径，所以卫星的实际运行速度必须小于发射速度。介绍(板书)运行速度是指卫星在稳定的轨道上绕地球运行的线速度发射速度是指被发射物体离开地面时的水平初始速度据安娜计程仪报道(板书)2.第二宇宙速度(脱离速度)；意义：将卫星从地球引力的束缚中解放出来，使其达到围绕太阳转动的人造行星的最小发射速度。当人造天体的速度大于11.2km/s小于16.7km/s时，其运行轨道相对于太阳呈椭圆，太阳成为其椭圆轨道的焦点。PPT图像介绍其他行星的卫星。(板书)3.第三逃逸速度(脱离速度)；意义：把卫星从太阳引力的束缚中解放出来的最小发射速度。人造天体具有这样的速度，如果地球向绕太阳公转的方向发射的话，就能够从地球和太阳的引力的束缚中解放出来，邀请他们去宇宙玩耍。这个速度现在可以吗？ 人民教师介绍了以第三速度发射的探测器，先行者1号。