高中物理专题6.5宇宙航行教学设计必修

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1、宇宙航行教材分析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。学情分析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。设计思想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

2、见证，体现了知识的力量，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。（1）宇宙速度教学中需要说明的是，第一宇宙速度是发射卫星的最小速度，发射速度低于它，卫星将不能环绕地球做圆周运动而落回地面，但是，在环绕地球做匀速圆周运动的所有可能的速度中，第一宇宙速度是最大的环绕速度，因为，r越大，v越小，轨道半径的最小值为地球半

3、径，对应的环绕速度为最大值，即第一宇宙速度。关于第二宇宙速度和第三宇宙速度，让学生了解它们的物理含义，不作定量的计算，以此拓展学生想像和思考的空间，问题留给学生，对此有兴趣的同学可以在课余时间研究。另外，结合前面学过的匀速圆周运动的知识，还可以适当补充对于人造地球卫星运行周期T、向心加速度、线速度、角速度等的讨论，并强调跟轨道的一一对应关系。（2）梦想成真教材简述了人类航天事业的发展史，特别例举了成功发射的人造地球卫星的几个实例，在这部分内容里，建议教师结合前面的理论分析，带领学生对于实例中的卫星进行一些定量的计算，比如：“1957年10月4

4、日，世界上第一颗人造地球卫星在苏联发射成功。卫星重83.6kg，每96min绕地球飞行一圈。”可以问学生：这颗卫星的轨道半径是多少？卫星距地面的高度是多少？卫星运行的角速度多大？既巩固了匀速圆周运动运动学和动力学知识在人造卫星问题方面的实际运用，还增加学生对于这类问题的兴趣。在“问题与练习”中，就2003年我国成功发射的神舟5号宇宙飞船有类似的计算。这节内容，既介绍了航天成就，又谈到人类为此付出的代价。全文最后说：“一个人最完美和最强烈的情感来自面对不解之谜”。以激励1．地球同步卫星的特点【例题】已知地球半径R＝6400km，运转周期T＝24

5、h＝24×3600s，地球质量M＝5.98×1024kg，求同步卫星的轨道高度h？解析：同步卫星作匀速圆周运动所需的向心力同万有引力提供，根据向心力公式有：代入数值解得：h＝3.6×107m。（说明：可以用GM＝R2g来计算）【巩固练习】①所有地球同步卫星的线速度v、轨道半径r（距地面高度h）、周期T、角速度ω等是否相同？②用m表示同步卫星的质量，h表示它离地面的高度，R0表示地球半径，g0表示地球表面的重力加速度，ω0表示地球自转角速度，则同步卫星所受地球对它的万有引力大小是A．mω0R0　　　　　　　B．mR20g0/(R0＋h)2C．D

6、．mω20(R0＋h)答案：BCD（用多媒体放映“航天技术的发展和宇宙航行”的录像资料，使学生了解我国在航天技术上所取得的巨大成就）2．地球同步卫星的“五定”定周期（运转周期与地球自转周期相同）；定轨道平面（轨道平面与赤道平面重合）；定高度（离地高度为36000km），定速度（线速度均为3.1×103m/s）；定点（每颗同步卫星都定点在世界卫星组织规定的位置上）。四、梦想成真探索宇宙的奥秘，奔向广阔而遥远的太空，是人类自古以来的梦想。地球是人类的摇篮，但是人类不会永远生活在摇篮里。——齐奥尔科夫斯基1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫

7、星在苏联发射成功。卫星重83.6kg，每96min绕地球飞行一圈。几年之后，1961年4月12日，苏联空军少校加加林进入了东方一号载人飞船。火箭点火起飞，飞船绕地球飞行一圈，历时108min，然后重返大气层，安全降落在地面，铸就了人类进入太空的丰碑。1969年7月16日9时32分，阿波罗11号飞船在美国卡纳维拉尔角点火升空，拉开人类登月这一伟大历史事件的帷幕。7月19日，飞船进入月球轨道。7月20日，指挥长阿姆斯特朗和驾驶员奥尔德林进入登月舱，与母船分离后于下午4时17分在月面着陆。10时56分，阿姆斯特朗小心翼翼地踏上月面，并说出了那句载入

8、史册的名言：“对个人来说，这不过是小小的一步，但对人类而言，却是巨大的飞跃。”人们祝贺说：“由于你们的成功，天空已成为人类世界的一部分。”1992年，中国载人航天工