第5节宇宙航行

宇宙航行,教学设计背景分析,1教材分析（地位和作用）（1）知识特点：稍有变动重点突出了“宇宙速度”的教学，加强了逻辑的严密性。（2）知识地位：“万有引力定律”中的重点内容，是进一步研究天体物理问题的理论基础。（3）教学内容的局限性。,教学设计背景分析,2、学生分析年龄特征知识基础认知特点及思维规律教学重点:（1）第一宇宙速度的推导.（2）运行速率与轨道半径之间的关系教学难点：（1）运行速率与轨道半径之间的关系（2）卫星的变轨问题,教学目标确立,（1）知识目标了解人造卫星的有关知识；知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度；了解同步卫星的运行周期和轨道半径；知道人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器进入轨道后，其中物体发生失重现象的原因。,（2）能力目标通过用万有引力定律推导第一宇宙速度，逐步提高学生用学过的知识分析和解决新问题的能力；培养学生解决实际问题的能力。（3）德育目标理解科学技术与社会的互动关系，培养科学的民主意识；通过学习我国卫星技术的发展情况，增强学生的爱国主义思想和民族自豪感；培养团结协作的精神。,教和学的方法,探究式、讨论式教学方法为主，讲解法和谈话法为辅.注重教会学生如何根据教学要求发现问题和自主探索、解决问题。,梦想成真：,谁为人类迈向太空提供科学思想,19世纪中叶俄罗斯学者齐奥尔科夫斯基（喷气推进的多级火箭）,第一颗人造地球卫星何时何地发射成功,1957年10月4日苏联,第一艘载人飞船何时何地发射成功,1961年4月12日苏联加加林东方一号载人飞船,人类何时登上月球,1969年7月16日9时32分，美国阿波罗11号升空，19日进入月球轨道，20日下午4时17分着陆，10时56分阿姆斯特朗踏上月面,对个人来说，这不过是小小的一步，但对人类而言，却是巨大飞跃,中国航天事业,1992年载人航天工程正式启动2003年10月15日9时，神州5号宇宙飞船在酒泉卫星中心成功发射，将第一位航天员杨利伟送入太空绕行14圈，10月16日6时23分降落在内蒙古主着陆场中国成为世界上第三个独立开展载人航天活动的国家,神舟六号发射升空,宇航员聂海胜太空中拍照片,费俊龙聂海胜空地通话,两位宇航员凯旋归来,在地球上抛出的物体，当它的速度足够大时，物体就永远不会落到地面上，它将做怎样的运动？,根据学过的万有引力定律，想一想这个速度应该有多大呢？比较三个宇宙速度的数值、物理意义和性质。发射速度和环绕速度是一回事吗？二者有何区别？环绕速度和运行半径有何关系？什么是地球同步卫星？“同步”的含义是什么？地球同步卫星在变轨发射过程中，有时做离心运动，有时做向心运动，有时做圆周运动，为什么？,提示学生：卫星在地球附近环绕时的运动情况和受力情况（万有引力充当向心力），根据牛顿第二定律列式求解。让学生分组讨论，计算。鼓励学生把结论写到黑板上。适时提示学生利用“黄金代换”进行两种方法求解。方法一：由于卫星在地球附近环绕时，卫星做圆周运动的向心力可看作由重力提供。方法二：卫星做圆周运动，由万有引力提供向心力,根据学过的万有引力定律，想一想这个速度应该有多大呢？,比较三个宇宙速度的数值、物理意义和性质,人造卫星的发射速度与环绕速度是两个不同的概念,高轨道发射卫星比低轨道发射卫星困难。提示学生：从火箭克服地球引力做功的角度思考向高轨道发射卫星和向低轨道发射卫星的难易程度。让不同小组的学生回答，并全班讨论。,环绕速度：是指卫星在进入环绕轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度。提示学生：环绕速度就是卫星进入轨道稳定运行时的线速度。试用学过的知识推导不同高度卫星的环绕速度。,设地球和卫星的质量分别为M和m，卫星到地心的距离为r，卫星的环绕速度为v，由于卫星运动所需的向心力由万有引力提供,卫星绕地球环绕的速度是?,r大,v发射大;而v环绕却小,行星,检验一下你的结论是否正确！,地球同步卫星,根据下图，让学生分组寻找地球同步卫星有何特点，“同步”真正的含义是什么？然后让不同小组学生回答，全班讨论，总结结论。提示学生：如何把看到的现象用准确的物理专业术语表达出来！让学生思考地球同步卫星的各物理量是否确定？（复习性）,地球同步卫星的变轨发射,同步卫星的变轨发射.exe提示学生：卫星做离心运动和向心运动时受到的万有引力和所需要的向心力各是什么关系？解决卫星变轨问题的关键是分析什么？应用：低轨道卫星这样实现向高轨道的运动？,教学评价,总结学生的探究情况，对学生问题较集中的知识，进行适当提示或评价。通过学案的“当堂练习”进行检测，了解课堂学习效率如何，集中问题多的地方，做到有的放矢。,总结构建,宇宙航行一、宇宙速度1、牛顿人造卫星原理（第一宇宙速度）推导：或：数值：V=7.9km/s意义：物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具备的最小速度。2、第二宇宙速度数值：11.2km/s意义：克服地球的引力束缚的最小发射速度。,3、第三宇宙速度数值：16.7km/s意义：使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度4、发射速度与环绕速度高轨道发射卫星比低轨道发射卫星困难。原因是高轨道发射卫星时火箭要克服地球对它的引力做更多的功环绕速度：是指卫星在进入环绕轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度。卫星绕地球环绕的速度是?r大,v发射大;而v环绕却小二、地球同步卫星三、作业,教学设计体会,1拓展