《宇宙航行》教案

6.5《宇宙航行》教案一、設(shè)計思想

本節(jié)講述了人造衛(wèi)星的發(fā)射原理，推導(dǎo)了第一宇宙速度，并介紹了第二、第三宇宙速度。人造衛(wèi)星是萬有引力定律在天文學(xué)上應(yīng)用的一個實(shí)例，是人類征服自然的見證，體現(xiàn)了知識的力量，是學(xué)生學(xué)習(xí)了解現(xiàn)代科技知識的一個極好素材。因此教學(xué)設(shè)計上采用理論探究法，在設(shè)計中突出發(fā)揮學(xué)生的主體作用，課堂中通過設(shè)疑→思考→啟發(fā)→引導(dǎo)這樣一條主線，激發(fā)鼓勵學(xué)生的大膽思考、積極參與，讓學(xué)生通過自己的分析研究來掌握獲取相關(guān)的知識和方法.二、教學(xué)目標(biāo)

（一）知識與技能

1、了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識。

2、知道三個宇宙速度的含義，會推導(dǎo)第一宇宙速度。

（二）過程與方法

通過用萬有引力定律推導(dǎo)第一宇宙速度，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識解決問題的能力

（三）情感、態(tài)度與價值觀

1、通過介紹我國在衛(wèi)星發(fā)射方面的成就，激發(fā)學(xué)生的愛國熱情。

2、感知人類探索宇宙的夢想，促使學(xué)生樹立獻(xiàn)身科學(xué)的人生價值觀。

三、教學(xué)重點(diǎn)

第一宇宙速度的推導(dǎo)

四、教學(xué)難點(diǎn)人造地球衛(wèi)星的發(fā)射速度與運(yùn)行速度的區(qū)別。五、啟發(fā)探究、合作討論、講授

六、教學(xué)過程

【引入新課】展示圖片：探究宇宙的奧秘，奔向遙遠(yuǎn)的太空。自古以來就是人類的夢想，怎樣才能實(shí)現(xiàn)這一夢想呢？（一）牛頓的設(shè)想

【動畫】初速度不同的平拋運(yùn)動（創(chuàng)境激情初步感知）【問題1】若拋出物體的水平初速度足夠大,物體將會怎樣?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(diǎn)距拋出點(diǎn)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）

【牛頓設(shè)想】早在16世紀(jì)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）

從山頂上將物體水平拋出，速度越大，落地點(diǎn)就越遠(yuǎn)。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(yùn)動，成為一顆人造地球衛(wèi)星。

（二）宇宙速度

1.第一宇宙速度

【問題2】以多大的速度拋出這個物體，它才會繞地球表面運(yùn)動，不會落下來？首先引導(dǎo)學(xué)生思考：衛(wèi)星的軌道半徑和地球的半徑有什么關(guān)系？【探究一】若已知：地球的質(zhì)量為,半徑R=6400km，引力常量G=

探究：物體在地球表面附近運(yùn)行的線速度.引導(dǎo)學(xué)生分析討論，并用不同的方法計算（要求學(xué)生帶入數(shù)據(jù)計算，訓(xùn)練學(xué)生的估算能力），教師巡視指導(dǎo)，并挑選學(xué)生在黑板上向大家展示：【探究二】若已知：地球表面的重力加速度g=,地球的半徑R=6400km.探究：物體在地球表面附近做勻速圓周運(yùn)動的線速度.引導(dǎo)學(xué)生分析討論，并用不同的方法計算（要求學(xué)生帶入數(shù)據(jù)計算，訓(xùn)練學(xué)生的估算能力），教師巡視指導(dǎo)，并挑選學(xué)生在黑板上向大家展示：引導(dǎo)學(xué)生分析理解這就是在地面附近發(fā)射衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，低于這個速度，衛(wèi)星將會掉下來；等于這個速度，物體在地面附近做勻速圓周運(yùn)動，我們把這個速度叫做第一宇宙速度。

【例題1】已知地球是月球質(zhì)量的81倍，地球半徑為月球半徑的3.8倍，在地球表面上發(fā)射衛(wèi)星，至少需要7.9km/s的速度，求在月球上發(fā)射一顆環(huán)繞月球表面運(yùn)行的飛行物至少需要多大的速度？【解析】注意：不同的天體的第一宇宙速度不同如果發(fā)射速度大于第一宇宙速度，結(jié)果會怎樣呢？（引出第二宇宙速度）

2．第二宇宙速度

當(dāng)拋出物體的速度繼續(xù)增大，地球引力將不足以為其做圓周運(yùn)動提供向心力，物體將會脫離地球引力，離開地球。（展示動畫）這個速度為v=11.2km/s。我們把v=11.2km/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(yùn)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=16.7km/s。這個速度叫做第三宇宙速度。

【問題3】衛(wèi)星運(yùn)動的線速度、角速度和周期與軌道半徑的關(guān)系呢？引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行理論推導(dǎo)：可見：v、ω、T與r為一一對應(yīng)關(guān)系高軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星，線速度小、角速度小，周期長【例2】人造地球衛(wèi)星的軌道半徑越大，則(BC)A、速度越小，周期越小

B、速度越小，加速度越小C、加速度越小,周期越大

D、角速度越小,加速度越大【問題4】將衛(wèi)星直接送入低軌道和送入較高軌道哪一個更容易？引導(dǎo)學(xué)分析討論：雖然“R大，V小”，但這里V指運(yùn)行速度，而非發(fā)射速度。因?yàn)橄蜍壍腊l(fā)射衛(wèi)星，火箭要克服地球引力對它做的功。軌道越高，要克服引力做功也多，發(fā)射速度越大?！锶嗽斓厍蛐l(wèi)星發(fā)射速度與運(yùn)行速度11.2km/s>V發(fā)射≥7.9km/s>V運(yùn)行第一宇宙速度是最小的發(fā)射速度,也是最大的運(yùn)行速度（三）夢想成真

播放視頻資料，感知人類探索宇宙的歷程，展現(xiàn)我國神舟號宇宙飛船的發(fā)射歷程和取得的巨大成就，激發(fā)學(xué)生的民族自豪感和愛國熱情。

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道小小的刻痕。宇宙留給人們的思考和疑問深邃而廣闊。宇宙有沒有邊界？