2022年萬有引力應用教學設計

1、學習必備歡迎下載宇宙航行教學設計一、教學目標（一）知識和能力目標1了解人造地球衛(wèi)星的有關知識和航天發(fā)展史。2知道三個宇宙速度的含義和數(shù)值，會推導第一宇宙速度。3理解衛(wèi)星的線速度、角速度、周期與軌道半徑的關系。（二）過程與方法目標1在學習牛頓對衛(wèi)星發(fā)射的思考過程的同時，培養(yǎng)學生科學探索能力；培養(yǎng)學生在處理實際問題時，如何構建物理模型的能力。2通過對衛(wèi)星運行的線速度、角速度、周期與軌道半徑的關系的討論，培養(yǎng)學生運用知識分析解決實際問題的能力。（三）情感態(tài)度與價值觀目標1通過展示人類在宇宙航行領域中的偉大成就，激發(fā)學生學習物理的熱情。2通過介紹我國在航天方面的成就，激發(fā)學生的愛國熱情，增強民族自信心

2、和自豪感。3感知人類探索宇宙的夢想，促使學生樹立獻身科學的人生觀和價值觀。二、教學重點1第一宇宙速度的推導。2衛(wèi)星運行的線速度、角速度、周期與軌道半徑的關系。三、教學難點衛(wèi)星的發(fā)射速度與運行速度的關系。四、教學方法探究、講授、討論。五、教學準備精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 頁，共 5 頁 - - - - - - - - -學習必備歡迎下載多媒體課件。六、教學過程（一）引入新課通過前面的學習我們知道了， 人類通過站在地球上的觀測， 認識到了天體做什么樣的運動， 并進一步弄清了天體為什么要做這樣的運動。然而人類并不滿足于只站在地球上

3、探索宇宙的奧秘。本節(jié)課，我們就來學習人類是如何走出地球，飛向宇宙，進行宇宙航行的。 （利用幻燈片，向?qū)W生展示一些航天類的圖片，以激發(fā)學生的學習興趣。）（二）推進新課牛頓的思考探究：怎樣才能使得一個物體繞著地球做圓周運動？先讓學生思考、討論，教師可根據(jù)學生情況引導學生思考。我們知道，在地面上將一個物體水平拋出，若拋出時速度越大， 則落地點距拋出點的水平距離越大。 如果拋出速度很大時， 我們還能將地面看作平面嗎？ （不能）精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 頁，共 5 頁 - - - - - - - - -學習必備歡迎下載早在 16 世紀

4、道的牛頓就曾思考過這個問題。（播放衛(wèi)星發(fā)射原理動畫，并向?qū)W生分析）從地球上最高的山峰上將物體水平拋出，速度越大， 落地點就越遠。 如果拋出的速度足夠大， 物體就不在落回地面， 它將繞地球運動， 成為一顆人造地球衛(wèi)星。宇宙速度探究：以多大的速度發(fā)射這個物體， 物體就剛好不落回地面， 成為一顆繞地球表面做勻速圓周運動的衛(wèi)星呢？1第一宇宙速度物體最終繞地球表面做勻速圓周運動，引力為其做圓周運動提供向心力。代入數(shù)據(jù)得 v=79km/s 這就是物體在地面附近做勻速圓周運動的速度，叫做第一宇宙速度。如果發(fā)射速度大于第一宇宙速度，結果會怎樣呢？2第二宇宙速度當拋出物體的速度繼續(xù)增大，地球引力將不足以為其做圓

5、周運動提供向心力，物體將會脫離地球引力，離開地球。這個速度為v=112km/s。我們把v=112km/s 叫做第二宇宙速度。如果發(fā)射速度大于第一宇宙速度，而小于第二宇宙速度，它繞地球運行的軌跡就不是圓，而是橢圓。3第三宇宙速度物體脫離地球引力的束縛后， 還會受到太陽引力的束縛。 若拋出的速度足夠大，物體還將脫離太陽引力的束縛，飛向太陽系之外的宇宙空間。這個速度v=167vkm/s。這個速度叫做第三宇宙速度。衛(wèi)星運行的線速度、角速度、周期與軌道半徑的關系。探究：目前為止， 人類發(fā)射的人造地球衛(wèi)星已經(jīng)有幾千顆了，這些衛(wèi)星運行的快慢不同，那么衛(wèi)星運行的快慢與什么因素有關呢？精品學習資料 可選擇p d

6、 f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 頁，共 5 頁 - - - - - - - - -學習必備歡迎下載學生可能的答案：質(zhì)量、軌道半徑我們將不同軌道上的衛(wèi)星繞地球運動都看成是勻速圓周運動，則有可得：結論：線速度、角速度、周期都與衛(wèi)星的質(zhì)量無關，僅由軌道半徑?jīng)Q定。當衛(wèi)星環(huán)繞地球表面運行時，軌道半徑最小為地球半徑（r=r），此時線速度最大，角速度最大，周期最小。則=7 9km/s =1 2410-3rad/s =84min 即衛(wèi)星繞地球運行的最大速度為79km/s。人造衛(wèi)星的發(fā)射速度與運行速度（播放嫦娥一號發(fā)射的模擬視頻，讓學生了解衛(wèi)星發(fā)射的全過程，學生也將對發(fā)射速

7、度和運行速度有一個了解。）1發(fā)射速度發(fā)射速度是指衛(wèi)星在地面附近離開發(fā)射裝置的初速度，一旦發(fā)射后再無能量補充，要發(fā)射一顆人造地球衛(wèi)星，發(fā)射速度不能小于第一宇宙速度。2運行速度運行速度指衛(wèi)星在進入運行軌道后繞地球做圓周運動的線速度。當衛(wèi)星“貼著”地面飛行時， 運行速度等于第一宇宙速度，當衛(wèi)星的軌道半徑大于地球半徑時，運行速度小于第一宇宙速度。夢想成真學生先閱讀，然后教師簡述補充。 （借助于多媒體，一邊向?qū)W生展示，一邊介紹，注意情感態(tài)度與價值觀目標的實現(xiàn)。）精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 頁，共 5 頁 - - - - - - - -

8、-學習必備歡迎下載其實早在六百多年前的明朝，一個名叫萬戶的人就曾有“飛天”的壯舉，但最終未能成功， 并為之付出了生命。 萬戶是世界上第一個利用火箭向太空搏擊的英雄。他的努力雖然失敗了， 但他借助火箭推力升空的創(chuàng)想是世界上第一個，因此他被世界公認為“真正的航天始祖”，為了紀念這位世界航天始祖，世界科學家將月球上的一座環(huán)形火山命名為“萬戶山”。19 世紀中葉，俄羅斯學者，齊奧爾科夫斯基，提出利用噴氣推進的多級火箭，運載發(fā)射衛(wèi)星。1957年 10月 4 日，世界上第一顆人造衛(wèi)星成功在蘇聯(lián)發(fā)射成功。1961年 4 月 12日，世界上第一次載人飛行，蘇聯(lián)。1969年 7月 16 日，人類第一次登上月球，美國。1070年，中國第一顆人造衛(wèi)星發(fā)射成功。20xx年 10月 15日，中國第一次載人飛行。20xx年，嫦娥一號成功發(fā)射。然而人類對宇宙的探索并不是一帆風順的，無數(shù)探索者用自己的汗水和生命鋪設了人類通往宇宙的道路。1986年 1月 28 日，美國，挑戰(zhàn)者號航天飛機升空后爆炸， 七名宇航員遇難。20xx年 2月 1 日，美國，哥倫比亞號航天飛機返航時爆炸，七名宇航員遇難。（三）課堂小結盡管人類已經(jīng)跨入太空，登上月球，但是，相對于宇宙之宏大，地球和月亮不過是茫茫宇宙中的兩粒塵埃； 相對于宇宙之久長， 人類歷史不過是宇宙年輪上一