2022-2023學年人教版（2019）必修第二冊 7.4 宇宙航行 教案

2022-2023學年人教版（2019）必修第二冊7.4宇宙航行教案教學目標1.經(jīng)歷求解第一宇宙速度的過程，理解第一宇宙速度及其應(yīng)用。2.了解第二、第三宇宙速度。3.了解人造衛(wèi)星的發(fā)射和運行，能夠解決有關(guān)人造衛(wèi)星和衛(wèi)星的運動學問題和動力學問題。4.大體了解我國的載人航行工程和嫦娥工程。教學重難點教學重點第一宇宙速度、有關(guān)衛(wèi)星的動力學問題和運動學問題教學難點三個宇宙速度、有關(guān)衛(wèi)星的動力學和運動學問題教學準備多媒體課件教學過程新課引入教師活動：手機、導航、空間望遠鏡的圖片。教師設(shè)問：近些年科技的發(fā)展不僅使人們的生活發(fā)生了翻天覆地的變化，而且還改變著人們對世界的認知。而這些改變中有相當一部分是與航天有直接或間接關(guān)系的。如通信衛(wèi)星、遙感衛(wèi)星、定位衛(wèi)星等衛(wèi)星在從不同的角度為人們服務(wù)?？墒?，你想過沒有，這些衛(wèi)星需要達到怎樣的速度才能成為衛(wèi)星而不至于落下來呢？講授新課一、宇宙速度教師活動：講解第一宇宙速度的推導。物體在地球表面做圓周運動時，向心力由物體與地球之間的萬有引力提供。設(shè)地球的質(zhì)量為m地，物體的質(zhì)量為m，物體與地心的距離為r。于是有 解得 教師活動：引導學生手機查詢相關(guān)資料計算出上式的值。學生活動：手機查詢相關(guān)資料，計算出上式的值。教師活動：演示上式的值的計算。已知地球質(zhì)量為5.98×1024kg，近地衛(wèi)星在100?200km的高度飛行，遠小于地球半徑6400km，可以近似用地球半徑R代替衛(wèi)星到地心的距離r。把數(shù)據(jù)代入上式后算出 這就是物體在地球附近繞地球做勻速圓周運動的速度，叫作第一宇宙速度。物體在地面附近繞地球做勻速圓周運動時，可近似認為向心力是由重力提供的，有 解得 教師活動：講解第二宇宙速度、第三宇宙速度。在地面附近發(fā)射飛行器，如果速度大于7.9km/s，又小于11.2km/s，它繞地球運行的軌跡就不是圓，而是橢圓。當飛行器的速度等于或大于11.2km/s時，它就會克服地球的引力，永遠離開地球。我們把11.2km/s叫作第二宇宙速度。達到第二宇宙速度的飛行器還無法脫離太陽對它的引力。在地面附近發(fā)射飛行器，如果要使其掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系外，必須使它的速度等于或大于16.7km/s，這個速度叫作第三宇宙速度。二、人造地球衛(wèi)星教師活動：講解從牛頓提出萬有引力定律到近年來航天工程的發(fā)展概況。牛頓早就預(yù)言了人造地球衛(wèi)星，但由于技術(shù)的限制，長期以來一直達到人造地球衛(wèi)星的發(fā)射速度。直到多級火箭的研制成功，才為人造地球衛(wèi)星的發(fā)射創(chuàng)造了條件。1957年10月4日，世界上第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功。1970年4月24日，我國第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅1號”發(fā)射成功，開創(chuàng)了中國航天史的新紀元。教師設(shè)問：手機查詢相關(guān)資料，了解衛(wèi)星軌道的種類。學生活動：手機查詢相關(guān)資料，了解衛(wèi)星軌道的種類。按：留意近地軌道衛(wèi)星的高度、地球靜止軌道衛(wèi)星的高度。近地軌道衛(wèi)星距離地面的高度與地球的半徑相比非常小，在一定情況下其高度是可以忽略的。地球靜止軌道衛(wèi)星距離地面的高度非常高，它繞地球運行的半徑不能用地球的半徑替代。教師設(shè)問：地球靜止軌道與地球同步軌道有什么異同？按：留意教材上與大部分課外輔導書的“地球同步衛(wèi)星”指的是新聞中的“地球靜止軌道衛(wèi)星”。新聞中的地球同步軌道衛(wèi)星與教材或某些參考書中的“地球同步軌道衛(wèi)星”所指的對象是不同的。學生活動：學生之間討論老師所提問題，然后舉手回答。教師活動：簡要提及衛(wèi)星的動力學問題和運動學問題。 三、載人航天與太空探索教師設(shè)問：手機查詢相關(guān)資料，了解我國載人航天和其他國家載人航天的進展狀況。學生活動：手機查詢有關(guān)載人航天的相關(guān)資料。師生活動：一個學生上講臺講述我國載人航天和世界載人航天發(fā)展的狀況。學生講述后老師作必要評論。教師設(shè)問：手機查詢相關(guān)資料，了解我國深空探測與其他深空探測的進展。學生活動：手機查詢有關(guān)我國深空探測和世界深空探測進展的狀況。師生活動：一個學生上講臺講述我國深空探測和其他國家或地區(qū)深空探測的現(xiàn)狀。學生講述后老師作必要評論。教師設(shè)問：手機查詢相關(guān)資料，了解一下航天對我們生活的影響。學生活動：查詢相關(guān)資料，了解航天對人們生活的影響。師生活動：一個學生上講臺講述航天對人們生活的影響。學生演講后，教師作必要點評。典題剖析例1(衛(wèi)星環(huán)繞速度)繞地球做圓周運動的衛(wèi)星的線速度()A．一定等于7.9km/sB．一定小于7.9km/sC．大于7.9km/s，而小于11.2km/sD．只需大于7.9km/s答案：B解析：衛(wèi)星繞地球做圓周運動的過程中，萬有引力提供向心力，Geq\f(Mm,r2)＝eq\f(mv2,r)，得v＝eq\r(\f(GM,r))，所以軌道半徑r越大，衛(wèi)星的環(huán)繞速度越??；做圓周運動的衛(wèi)星的軌道半徑大于地球的半徑，所以環(huán)繞速度一定小于7.9km/s。例2(人造衛(wèi)星的運行規(guī)律)(廣東學業(yè)水平測試)如圖所示，兩顆人造地球衛(wèi)星M、N環(huán)繞地球做勻速圓周運動，下列說法正確的是()A．M的線速度比N的小B．M的角速度比N的大C．M的環(huán)繞周期比N的小D．M的向心加速度比N的大答案：A解析：設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為m、軌道半徑為r、地球的質(zhì)量為M，根據(jù)萬有引力提供向心力，得：Geq\f(Mm,r2)＝meq\f(v2,r)＝mω2r＝meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))2r＝ma，可以知道：v＝eq\r(\f(GM,r))，ω＝eq\r(\f(GM,r3))，