h1宇宙飞船与宇宙速度(教案).doc

物理教师教育实训教案 教案教学课题 宇宙飞船 宇宙速度 高二物理第二章 Spaceship and Cosmic speed教学目标 知识目标：1、使学生理解和掌握人造卫星的概念。 2、能运用万有引力及圆周运动推演出第一宇宙速度的计算公式。 3、了解第二、第三宇宙速度。 4、理解飞船升空、变轨、返回过程。 能力目标：1、培养学生进行初步抽象思维的能力。 2、培养学生简单综合分析、推理演绎的能力。 情感目标：1、运用多媒体创设物理情景，激发学生的学习兴趣。 2、通过强化知识的实际运用，激励学生的学习激情。 3、引入人类航天航空史，激发学生爱科学、学科学的精神及爱国情操。教学重点 宇宙飞船运行速度 第一宇宙速度。教学难点 飞船飞行应满足的飞行轨道。教学方法 情景展示、实验探索、点拨启思、协作建构。教学工具 电脑及教学课件（一组）、火箭模型、细绳、小球。课程类型 新授课(双语教学)教学过程（一）引入新课（6min）“神州”五号飞船起飞飞船调整飞行姿态飞船变轨飞行飞船入轨正常飞行飞船返回飞行（二）新课解析 (28min)人类首次登上月球“和平号”轨道空间站“神州”五号载人飞船牛顿卫星飞行原理模型物体绕地球飞行模型飞船飞行原理示意图地球大气层太空大气层飞船返回舱变轨返回（三）巩固小结 (10min)月 球银河系（四）布置作业 (1min)录像展示 我国“神州”五号载人飞船的成功发射、飞行 与返回。图片展示 我国首位进入太空的宇航员杨利伟在“神州”五号载人飞船上拍摄的照片。学生体验 “神州”五号载人飞船从成功发射到正常飞行, 再到成功返回所经历的主要过程。 学生议论： 教师点拨： 图片展示“神州”五号飞船经历的主要过程。 一、火箭起飞 二、一级分离，抛整流罩 三、第二级点火，船箭分离，飞船入轨 四、展开太阳电池阵 五、变轨进入卫星轨道飞行，进行科学实验 六、飞船第一次调姿 七、返回舱和轨道舱分离 八、返回舱第二次调姿 九、返回舱和推进舱分离 十、返回舱进入大气层，进行升力控制 十一、返回舱开伞 十二、缓冲发动机开火，返回舱着陆启迪质疑什么是判断飞船成功发射、飞行、返回的主要过程要素。 活动猜想：启发引导：重新审视“神五”飞船经历的主要飞行过程。 一、发射飞行过程。 垂直起飞、转弯飞行、进入椭圆轨道。 二、变轨飞行过程 由椭圆轨道变轨到卫星运行轨道。 三、返回飞行过程： 离轨、过渡与着陆。感悟发现：飞船进入预定飞行轨道是判断飞船成功发射、 飞行、返回的主要过程要素。引出课题 今天这节课我们主要就飞船在发射、飞行、返回 过程中的飞行轨道问题进行探讨！ 宇宙飞船 宇宙速度情景展示 人类漫长的探索宇宙史。 1957年10月4日，前苏联成功的发射了世界上第一颗人造地球卫星。 1961年4月12日 苏联宇航员完成人类历史上第一次宇宙飞行的任务。 1969年7月20日，美国宇航员乘“阿波罗”11号飞船首次登上月球。 1984年6月7日 美国宇航员完成人类首次无安全索太空行走。 1986年2月20日 前苏联“和平号”轨道空间站进入太空轨道。 2003年10月15日 我国首艘载人飞船成功完成首次载人宇宙航行。引导质疑 人类探索太空必须首先解决的问题。活动探索 学生活动1： 从一定高度用不同的水平速度抛出物体。 现 象 抛的速度越大，物体被抛的越远。 推 论 被抛速度足够大，物体不再落到地面 结 论 要征服太空，需使物体获得足够大速度。 学生活动2： 将金属小球系在细绳上，手捏住细绳另端使 它在竖直平面运动。 现 象 若小球获得较小的速度，小球将下落。 若小球达到一定的速度，小球作环绕运动。 若小球速度足够大，小球有可能飞离。 学生活动3： 观摩杨利伟在太空中拍摄的影片。 比较两种物理情景 推 论 被抛物体速度达到一定程度，物体将围绕地球作环绕运动。被抛物体速度足够大，物体飞离地球。 交流总结： 要征服太空，需使物体获得足以绕地球作旋 转或飞离地球的速度。学史点击： 结合多媒体课件介绍牛顿关于飞船飞行原理的科学思想。启迪质疑1、 发射飞船必须满足怎样的速度。2、 若要飞船绕地球赤道同步飞行，需满足的速度条件。3、 若要飞船返回地球，将对飞船的飞行速度 和姿态作怎样的调整。 活动探索 1、运用万有引力公式结合飞船运行特征，推 演飞船环绕地球飞行的环绕速度公式。 2、结合飞船运行实际状况，推演环绕速度。 学生活动： 自主推演环绕速度 点拨提示 用类比法分析 1、小球受绳的拉力作圆周运动。 2、宇宙飞船绕地球运动所需向心力的由来。 交流总结： 1、飞船环绕地球飞行的环绕速度公式 2、飞船环绕地球飞行的环绕速度 定义：V 第一宇宙速度.说明：第一宇宙速度是飞船飞离大气层绕地球飞行必须满足的环绕速度.知识点击： 理论分析指出，飞船在获得第一宇宙速度绕近地点轨道飞行以后，可借助飞船推进器的进一步调速与调姿，使飞船依据科学实验的要求，在太空不同的轨道飞行.原理运用：结合多媒体动画解析飞船的飞行。飞船主要飞行过程解析：1、发射升空过程 使飞船获得第一宇宙速度交流解析：（背景资料地球大气层结构图） （1）一、二级火箭点火，火箭垂直升空 尽量减小火箭与地球大气层间的摩擦。 使飞船获得足够大的飞行速度并保持完好。（2）一、二级火箭脱离，惯性飞行，三级火箭点火。减小飞船飞行负载。转弯飞行，初调飞行姿态。 使飞船获得能进入飞行轨道的第一宇宙速度 （3）船箭分离，调整飞行姿态，飞船入轨。 飞船获得进入停泊轨道飞行的第一宇宙速度。 调整飞行姿态，飞船进入低高度圆形轨道。2、变轨飞行过程 使飞船进入卫星轨道正常飞行. 交流解析：（背景资料太空大气层结构图）（1）与飞船相联的轨道推进器点火。 使飞船获得能进入大椭圆轨道的速度 飞船进入大椭圆轨道飞行。 （2）轨道推进器再次点火，飞船再次变轨 飞船获得进入大圆形轨道飞行的速度。 飞船调整飞行姿态，进入大圆形轨道飞行。3、返回飞行过程 使飞船减速，脱离飞行轨道.（1）飞船返回舱与轨道舱分离，返回舱点火。 轨道舱继续留在轨道飞行。 返回舱减速，调整飞行姿态，脱离飞行轨道。（2）飞船进入大气层. 飞船进入大气层与大气摩擦进一步减速。 飞船与大气摩擦，表面温度升高形成火球。（3）降速伞打开，返回舱减速推进器点火。 飞船平稳着陆.飞船发出搜寻信号1、知识应用 “神州”五号载人飞船主要飞行过程解析2、知识拓展 简介我国的航天规划 探月与登月启迪质疑 当飞船达到第一宇宙速度时可以环绕地球运动，若要飞船飞离地球去月球、火星，那么，飞船又应具备怎样的飞行速度呢？情景展示 人类的探月、登月与对火星的探索。学生体验： 教师解析： 第二、第三宇宙速度的概念知识点击： 1、当物体的运动速度等于或大于11.2 km/s时，物体就会脱离地球的引力不再绕地球运行. 将进入太阳系运行. 由此可见，人类要进行探月、登月或对火星的探索，飞船的飞行速度必须达到11.2 km/s. 11.2 km/s.第二宇宙速度 2、达到第二宇宙速度的物体还受到太阳的引力，要想使物体挣脱太阳的引力，飞到太阳系以外的宇宙空间去，必须使物体的飞行速度达到等于或大于16.7 km/s. 16.7 km/s.第三宇宙速度3、简要小结1、人类要探索太空必须解决的问题： 使物体获得足以绕地球或月球或飞离太阳系所必须满足的速度。 2、第一宇宙速度：发射地球人造卫星必须满足的飞行速度。.3、第二宇宙速度：发射月球人造卫星必须满足的飞行速度。.4、第三宇宙速度：飞出太阳系必须满足的飞行速度。1、由我国首次完成载入航天飞行引发的遐想。2、思索：人类要探索太空还必须解决的问题。板书设计宇宙飞船 宇宙速度一、引入新课1、神州“五号”飞船主要经历的过程2、探索人类征服太空需解决的问题二、新课讲解1、人类探索宇宙史2、牛顿关于人造卫星的猜想3、第一宇宙速度的推演V=7.9km/s4、飞船主要飞行过程解析a发射升空过程b 变轨飞行过程c 返回飞行过程三、知识拓展 1、神州“五号”飞船主要飞行过程解析2、人类探月第二宇宙速度3