宇宙速度物理教案

1、第5頁 共5頁宇宙速度物理教案宇宙速度教學設計文自jsfw8一、教材分析p 1.知識特點:教材針對高一學生的根底和承受才能,重點突出了“宇宙速度”的教學,并強調邏輯的嚴密性。2.知識地位:人造衛(wèi)星是萬有引力定律在天文學上應用的一個實例,是人類征服自然的見證,表達了知識的力量,是學生學習理解現(xiàn)代科技知識的一個極好素材。教材不但介紹了人造衛(wèi)星中一些根本理論,更是在其中浸透了很多研究實際物理問題的物理方法。因此,本節(jié)課是“萬有引力定律”中的重點內容,是學生進一步學習研究天體物理問題的理論根底。二、教學目的知識目的:理解人造衛(wèi)星的開展歷史;知道人造地球衛(wèi)星的運行原理,會運用萬有引力定律和圓周運動公式分

2、析p 解答有關衛(wèi)星運行的原因;掌握三個宇宙速度,會推導第一宇宙速度;能用所學知識求解衛(wèi)星根本問題。才能目的:培養(yǎng)學生科學探究才能;浸透物理方法教育,培養(yǎng)學生在處理實際問題時,如何忽略次要因素,抓住主要因素,抽象出物理模型的才能;培養(yǎng)學生歸納、分析p 和推導才能。情感目的:介紹我國航天事業(yè)的開展現(xiàn)狀,激發(fā)學生的求知欲和民族自豪感,培養(yǎng)愛國熱情。三、教學重點、難點1重點;(1)人造衛(wèi)星的運行原理(2)第一宇宙速度的推導;(3)衛(wèi)星做圓周運動時,各物理量的關系。2難點;人造衛(wèi)星運行速度與發(fā)射速度的區(qū)別;3疑點;黑洞真的存在嗎?四、教學方法啟發(fā)式教學、多媒體輔助教學。1教師;通過多媒體將抽象的衛(wèi)星運動

3、直觀展示,加強學生的理解,并引導學生進展分析p ,最后對學生的結論進展補充和總結。2.學生:通過觀察,分析p 原理,并主動參與得出自己的觀點,并用練習加強結論的理解。五、教學準備:多媒體課件制作,六、教學流程引言人造衛(wèi)星開展歷史人造衛(wèi)星運行原理衛(wèi)星各個物理量與半徑的關系第一宇宙速度的推導發(fā)射速度與運行速度的區(qū)別第二宇宙速度與第三宇宙速度七:教學過程(一)引課(牛頓的衛(wèi)星遐想)1.歷史:蘇聯(lián)在1957年10月4日成功發(fā)射了世界第一顆人造地球衛(wèi)星。美國我國航天事業(yè)2.分類:天文學衛(wèi)星通信衛(wèi)星地球觀察衛(wèi)星導航衛(wèi)星偵查衛(wèi)星空間衛(wèi)星3.過度:_年2月10日一家美國公司的商業(yè)衛(wèi)星在與一顆已報廢的俄羅斯軍用

4、衛(wèi)星發(fā)生的碰撞中遭到破壞。(二)人造地球衛(wèi)星1.拋物演示實驗:學生觀察落地點的變化,落地點為什么會變化?2.牛頓的考慮與設想:拋出的速度v越大時,落地點越遠,速度不斷增大,將會出現(xiàn)什么結果?牛頓根據(jù)自己的設想草擬了一幅極富創(chuàng)意的人造衛(wèi)星原理圖。牛頓的設想由于受技術條件的限制,物體不可能到達這樣的速度,但他的思想啟發(fā)了后人,在太空探究中立了頭功。引出人造地球衛(wèi)星(簡稱人造衛(wèi)星)的概念。(三)宇宙速度問題的提出:地球近似看成圓,那么人造衛(wèi)星環(huán)繞地球旋轉時做的是什么運動?人造衛(wèi)星做勻速圓周運動的向心力由誰提供?公式推導:假設地球質量M,衛(wèi)星質量為m,衛(wèi)星到地心的間隔 為r,衛(wèi)星運轉的速度為v。根據(jù)萬

5、有引力和圓周運動規(guī)律,引導學生分析p 、研究,并自己獨立求出衛(wèi)星運轉速度:公式拓展(學生自我推導)角速度衛(wèi)星運行周期公式分析p :不同的人造地球衛(wèi)星,G、M是恒量,r是變量。人造衛(wèi)星離地面越高,衛(wèi)星環(huán)繞地球的運動線速度、角速度越小,周期T越大。學生考慮:將衛(wèi)星送入低軌道和送入高軌道哪一個更容易?為什么?所需要的發(fā)射速度,哪一個更大?為什么?發(fā)射速度和衛(wèi)星繞地旋轉的速度是不是同一速度?發(fā)射速度大說明什么?衛(wèi)星運轉速度大又說明什么?近地軌道衛(wèi)星分析p 方法:方法1:啟發(fā):靠近地面時,r的值近似等于多少?rR(地球半徑)=6.37106mG=6.6710-11N.m2/kg2M地=5.891024k

6、g提問:近地軌道衛(wèi)星的周期是多少?學生上臺求解:T=23.14=85分鐘再問:能否發(fā)射一顆周期為80分鐘的衛(wèi)星?為什么?讓學生討論、分析p ,叫學生答復,得出結果:不能方法2:啟發(fā):靠近地面時,r的值近似等于R地。萬有引力學生文自jsfw8宇宙速度教學設計文自jsfw8分析p 出mg由=mg=v1=將數(shù)據(jù)代入求解v=v1=7.9km/s是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運動所必須具有的速度,叫第一宇宙速度。學生考慮:我們剛研究過,當衛(wèi)星的軌道半徑越大時,衛(wèi)星繞地球旋轉時的速度越小,衛(wèi)星發(fā)射時越難,送入軌道需要消耗的能量越多,發(fā)射的速度必須越大,由此我們可以得出要將人造衛(wèi)星送入軌道運行速度必須

7、大于多少?學生分析p 得出v7.9km/s引導:發(fā)射速度越大,人造衛(wèi)星就進入更高的軌道,當速度大到某一值時,衛(wèi)星就會脫離地球的引力,不再繞地球運動我們把這個速度叫第二宇宙速度,它的大小為v2=11.2km/s。同時分析p 飛到太陽系以外的宇宙空間,速度必須等于或大小16.7km/s,這個速度叫第三宇宙速度。(四)知識穩(wěn)固例1一位同學根據(jù)向心力公式F=,假設人造衛(wèi)星質量m不變,當軌道半徑r增大2倍時,人造衛(wèi)星需要的向心力減小為原來的。另一位同學根據(jù)衛(wèi)星的向心力繞地球行,由公式F=G推斷,當r增大2倍時,人造衛(wèi)星需要的向心力減小為原來的,哪位同學的說法對?說錯的錯在哪里?例2地球同步衛(wèi)星是相對于地面靜止的和地球具有一樣