宇宙航行教学设计

1、?宇宙航行?教学设计教学目标一知识和水平1 . 了解人造地球卫星的有关知识和航天开展史.2 .知道三个宇宙速度的含义和数值,会推导第一宇宙速度.3 .理解卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系.二过程与方法1 .在学习牛顿对卫星发射的思考过程的同时,培养学生科学探索水平；培养学生在处理实际 问题时,如何构建物理模型的水平.2 .通过对卫星运行的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系的讨论,培养学生运用知识分 析解决实际问题的水平.三情感态度与价值观1 .通过展示人类在宇宙航行领域中的伟大成就,激发学生学习物理的热情.2 .通过介绍我国在航天方面的成就,激发学生的爱国热情,增强民族自信心和自豪

2、感.教学重点1 .第一宇宙速度的推导.2 .卫星运行的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系.教学难点卫星的发射速度与运行速度的关系.教学方法探究、讲授、讨论.教学过程教学 环节教师活动学生活动教学意图引入展示视频片断,教师讲述人类一直梦想能够在天空中遨游,古代就有人尝试用各种方法 飞向天空,但均以失败告终,伴随着科技的开展,现代人类终 于实现了梦想.那么,现代人成功的奥秘在哪里呢？通过本节 课的学习,你们能否找到答案呢？观看视频引导学生思 考,激发学生 兴趣.新课 教学一宇宙速度1 .人造卫星原理（1） .牛顿对人造地球卫星原理的描绘提问：怎样才能使得一个物体绕着地球做圆周运动？在高山上物体作

3、平抛运动的初速度越大,落地点高山脚越远, 当抛出速度足够大时,物体就不会落到地面上,成为绕地球旋 转的人造地球卫星.展示人造卫星发射原理动画视频问题：人造地球卫星绕地球运行的动力学原因是什么？（2） .人造地球卫星绕地球运行的动力学原因地球给人造地球卫星的力招引力提供了它绕地球作匀速圆周运 动所需的向心力.学生思考 讨论答复 并总结观看并思 考让学生了解 人造地球卫 星的最初构 想和人造地 球卫星的发 射原理为第 一宇宙速度 的教学作好 铺垫.一2,2-Mmv24Gk mm r mr r2rT22.宇宙速度探究：以多大的速度发射这个物体,物体就刚好/、落回地面, 成才-颗绕地球外表做匀速圆周运

4、动的卫星呢？（1） . A宇宙速度推导：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卫星的运行速度为 V,由于卫星做圆周运动由力招引力提供向心.2-MmvG- m力得 rr|GM667 1011 589 104.v .| .-r 7.9 10m/s 7.9km/sr r v6.371C6第一宇宙速度环绕速度：v1 7.9km/s意义：它是人造卫星地面附近绕地球做匀速圆周运动所 必须具备的速度.如果卫星的速度小于A宇宙速度,卫星将落到地面而不能 绕地球运转；等于这个速度卫星刚好能在地球外表附近作匀速 圆周运动；如果大于7.9km/s,而小于11.2km/s 第二宇宙速度, 卫星将沿椭圆

5、轨道绕地球运行,地心就成为椭圆轨道的一个焦 点.2第二宇宙速度脱离速度：v2 2 2Vl 11.2 km/s意义：使卫星挣脱地球的引力束缚,成为绕太阳运行的 人造行星的最小发射速度.如果人造天体的速度大于11.2km/s而小于16.7km/s,那么它的运行轨道相对于太阳将是椭圆,太阳就成为该椭圆轨道的 个住去3第三宇宙速度逃逸速度：v3 16.7km/s意义：使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度.如果人造天体具有这样的速度并沿着地球绕太阳的公转 方向发射时,就可以摆脱地球和太阳引力的束缚而邀游太空了.学生板 演,教师 纠偏突出难点,使 学生会推导 第一宇宙速 度通过思考学 习,使学生真 切感受

6、到用 自己所学的 物理知识能 解决天体问 题,能解决实 际问题,增强 学生学习物 理的热情3、卫星运行的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系.探究：目前为止,人类发射的人造地球卫星已经有几千颗 了,这些卫星运行的快慢/、同,那么卫星运行的快慢与什么因 素宿关呢？我们将/、同轨道上的卫星绕地球运动都看成是匀速圆周运学生思考 与合作探 究掌握卫星运 行的规律.动,那么有r vnMva4万1G=#s=朋一尸-幽r户rT2V = .1 曲二 JT-7二 2 4 J可得：N F廿结论：线速度、角速度、周期都与卫星的质量无关,仅由轨道半径决定.当卫星环绕地球外表运行时,轨道半径最小为地球半径/ C、W 口

7、一"4"击卉旦-7Cl, /臼日 甘口县.r-R,此时线速度取人为7. 9km/s.,用速度取人,周期取小.4、人造卫星的发射速度与运行速度学生通过激发兴趣的播放嫦娥L号发射的模拟视频.视频了解同时,了解发1.发射速度卫星发射射速度和运发射速度是指卫星在地面附近离开发射装置的初速度,一的全过程行速度.旦发射后再无能量补充,要发射一颗人造地球卫星,发射速度 不能小于A宇宙速度.使学生加深2.运行速度对第一宇宙运行速度指卫星在进入运行轨道后绕地球做圆周运动的速度确实切线速度.当卫星“贴着地面飞行时,运行速度等于A宇宙 速度,当卫星的轨道半径大于地球半径时,运行速度小于A理解宇宙

8、速度.认清发射速 度与运行速提问：人造卫星的发射速度与运行速度之间有什么关系？度的关系,突解答：人造卫星的发射速度与运行速度之间的大小关系是：思考、讨破难点.11.2km/s v 发射7.9km/s v 运论与交流二、梦想成真其实早在六百多年前的明朝, 一个名叫万户的人就曾有 “飞增强民族自天的壮举,但最终未能成功,并为之付出了生命.万户是世界上A个利用火箭向太空搏击的英雄.他的努力虽然失败了,信心和自豪 感.但他借助火箭推力升空的创想是世界上第一个,因此他被世界学生阅读激发热爱科公认为“真正的航天始祖,为了纪念这位世界航天始祖,世界学,热爱祖国科学家将月球上的一座环形火山命名为“万户山.19

9、世纪中叶,俄罗斯学者,齐奥尔科夫斯基,提出利用喷气推 进的多级火箭,运载发射卫星.1957年10月4日,世界上第一颗人造卫星成功在苏联发射成 功.1961年4月12日,世界上 A次载人飞行,苏联.1969年7月16日,人类第一次登上月球,美国.1970年,中国 A颗人造卫星发射成功.的情感,2003年10月15日,中国次载人飞行.2007年,嫦X号成功发射.然而人类对宇宙的探索并不是一帆风顺的,无数探索者用 自己的汗水和生命铺设了人类通往宇宙的道路.1986年1月28日,美国,挑战者号航天飞机升空后爆炸,七 名宇航员遇难.2003年2月1日,美国,哥伦比亚号航天飞机返航时爆炸,七 名宇航员遇难

10、.(三)课堂展示(1)、世界航天开展史(2)、我国航天开展史(3)、伟大的宇航员(4)、黑洞之谜(5)、航天器介绍(例1):利用所学知识,推导A宇宙速度的另一表达式:v v'gR课前,每 一组围绕 本组的主 题查找相 关资料制 作海报进 行展小.体验对科学 献身的精神.培养生团结 合作水平,锻 炼学生收集 总结资料的 动手水平, 丰富知识面, 激发热爱科 学,热爱祖国 的情感.通过 小组合作方 式.(例2)：假设取地球的 A宇宙速度为8km/s,某行星的质量是地强化第一宇球质量的6倍,半径是地球的 1.5倍,那么此行星的宇宙速学生板演宙速度的理度约为：过程解.A、16 km/s B、32 km/s C4km/s D、2km/s小1、卫星绕地球做匀速圆周运动所需的向心力由万有引力提供学生小让学生意犹结：的.结,教师未尽,更进一2 三种宇宙速度 5 7.9km/S , v2 11.2km/s ,板书步激起学生对科学的热v3 16.7km/s情.3、尽管人类已经跨入太空,登上月球,但是,相对于宇宙之宏大,地球和月凫小过是茫茫宇宙中的两粒尘埃；相对于宇宙之久长,人类历史不过是宇宙年轮上一道小小的刻痕.宇宙留给人们的思考和疑问深邃而广阔.宇宙