物理 《宇宙航行》教学设计（新人教版必修）

《物理 《宇宙航行》教学设计（新人教版必修）》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、《宇宙航行》教学设计陕西西安市田家炳中学　简波　　一、设计思想　　宇宙航行不但介绍了人造卫星中一些基本理论，更是在其中渗透了很多研究实际物理问题的物理方法。因此，本节课是“万有引力定律与航天”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基础。另外，学生通过对人造卫星、宇宙速度的了解，也将潜移默化地产生对航天科学的热爱，增强民族自信心和自豪感。　　学生已学过平抛运动、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。　　本节重点讲述了人造卫星的发射原理，推导了第一宇宙速度，并介绍了第二、第三宇宙速度。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，体

2、现了知识的力量，是学生学习了解现代科技知识的一个极好素材。　　本节课的难点在于对人造卫星原理的理解，因此教学设计上采用理论探究法，在设计中突出发挥学生的主体作用，课堂中通过设疑→思考→启发→引导这样一条主线，激发鼓励学生的大胆思考、积极参与，让学生通过自己的分析研究来掌握获取相关的知识和方法。　　二、教学目标　　（一）知识和能力目标　　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）过程与方法目标　　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

3、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）情感态度与价值观目标　　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豪感。　　3．感知人类探索宇宙的梦想，促使学生树立献身科学的人生观和价值观。　　三、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。　　四、教学难点　　卫星的发射速度与运行速度的关系。　　五、教学方法　　探究、讲授、讨论。　　六

4、、教学准备　　多媒体课件。　　七、教学过程　　（一）引入新课　　通过前面的学习我们知道了，人类通过站在地球上的观测，认识到了天体做什么样的运动，并进一步弄清了天体为什么要做这样的运动。然而人类并不满足于只站在地球上探索宇宙的奥秘。本节课，我们就来学习人类是如何走出地球，飞向宇宙，进行宇宙航行的。（利用幻灯片，向学生展示一些航天类的图片，以激发学生的学习兴趣。） 　　（二）推进新课　　牛顿的思考 　　探究：怎样才能使得一个物体绕着地球做圆周运动？ 　　先让学生思考、讨论，教师可根据学生情况引导学生思考。 　　我们知道，在地面上将一个物体水平抛出，若抛出时速度越大，则落地点距抛出点的水平距离越大

5、。如果抛出速度很大时，我们还能将地面看作平面吗？（不能）  　　早在16世纪道的牛顿就曾思考过这个问题。（播放卫星发射原理动画，并向学生分析） 　　从地球上最高的山峰上将物体水平抛出，速度越大，落地点就越远。如果抛出的速度足够大，物体就不在落回地面，它将绕地球运动，成为一颗人造地球卫星。 　　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．第一宇宙速度 　　物体最终绕地球表面做匀速圆周运动，引力为其做圆周运动提供向心力。　　 　　 　　代入数据得v=7．9km/s 　　这就是物体在地面附近做匀速圆周运动的速度，叫做第一宇

6、宙速度。 　　如果发射速度大于第一宇宙速度，结果会怎样呢？ 　　2．第二宇宙速度 　　当抛出物体的速度继续增大，地球引力将不足以为其做圆周运动提供向心力，物体将会脱离地球引力，离开地球。这个速度为v=11．2km/s。我们把v=11．2km/s叫做第二宇宙速度。如果发射速度大于第一宇宙速度，而小于第二宇宙速度，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。 　　3．第三宇宙速度 　　物体脱离地球引力的束缚后，还会受到太阳引力的束缚。若抛出的速度足够大，物体还将脱离太阳引力的束缚，飞向太阳系之外的宇宙空间。这个速度v=16．7vkm/s。这个速度叫做第三宇宙速度。 　　卫星运行的线速度、角速度、周期与

7、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？ 　　学生可能的答案：质量、轨道半径…… 　　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），