高中高一下冊物理教學(xué)設(shè)計：宇宙航行

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教學(xué)設(shè)計思路：
    

本節(jié)課要求學(xué)生會計算人造衛(wèi)星的環(huán)繞速度，知道第二宇宙速度和第三宇宙速度.本節(jié)是第五節(jié)，萬有引力定律、圓周運(yùn)動、天體運(yùn)動都已經(jīng)講過，從知識上講學(xué)生運(yùn)用牛頓第二定律直接推導(dǎo)出衛(wèi)星的速度并不是一件困難的事情.實(shí)際上學(xué)生遇到衛(wèi)星問題時總是感到困難和無從下手.究其根源是因?yàn)閷W(xué)生對地球、衛(wèi)星的空間關(guān)系不清楚，學(xué)生無法從自己站立的一個小小的角落體會巨大空間中發(fā)生的事情.因此，用各種視頻、課件和圖片幫助學(xué)生建立空間的概念是十分必要的，有了空間的圖景，對問題的認(rèn)識和思考就有了依托.所以，本節(jié)課我使用了大量的圖片和視頻來模擬、展示，讓學(xué)生有比較深刻的感性認(rèn)識.
    

設(shè)計理念
    

通過對前幾節(jié)知識的學(xué)習(xí)，學(xué)生對曲線運(yùn)動的特點(diǎn)、萬有引力定律已有一定的了解.在此基礎(chǔ)上，教師通過設(shè)計問題情境，引導(dǎo)學(xué)生探究，獲得新知識.重視科學(xué)跟生活、跟社會的聯(lián)系，讓學(xué)生體會物理學(xué)就在身邊.體會生活質(zhì)量與物理學(xué)的依存關(guān)系，體會科學(xué)是迷人的、是改變世界的神奇之手.
    

學(xué)情分析：
    

盡管學(xué)生對天體運(yùn)動的知識儲備不足，猜想可能缺乏科學(xué)性，語言表達(dá)也許欠妥，但只要學(xué)習(xí)始終參與到學(xué)習(xí)情境中，激活思維，大膽猜想，敢于表達(dá)，學(xué)生就能得到發(fā)展和提高.
    

教學(xué)目標(biāo) ：
    

一、知識與能力
    

了解人造衛(wèi)星的發(fā)射與運(yùn)行原理，知道三個宇宙速度的含義，會推導(dǎo)第一宇宙速度.
    

了解人造衛(wèi)星的運(yùn)行原理，認(rèn)識萬有引力定律對科學(xué)發(fā)展所起的作用，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)服務(wù)于人類的意識.
    

二、途徑與方法
    

學(xué)習(xí)科學(xué)的思維方法，發(fā)展思維的獨(dú)立性，提高發(fā)散思維能力、分析推理能力和語言表達(dá)能力.
    

三、情感態(tài)度與價值觀
    

在主動學(xué)習(xí)、合作探究的過程中，體驗(yàn)愉悅的學(xué)習(xí)氛圍，在探究中不斷獲得美的感受不斷進(jìn)步.
    

學(xué)習(xí)科學(xué)，熱愛科學(xué)，增強(qiáng)民族自信心和自豪感.
    

教學(xué)準(zhǔn)備：
    

多媒體電腦及圖片.
    

教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)：
    

重點(diǎn)：
    

1.第一宇宙速度的推導(dǎo).
    

2.運(yùn)行速率與軌道半徑之間的關(guān)系
    

難點(diǎn)：
    

沿橢圓軌道運(yùn)行的衛(wèi)星按照圓周運(yùn)動處理，衛(wèi)星的大環(huán)繞速度是小發(fā)射速度.
    

教學(xué)過程：
    

教師活動
    

教學(xué)內(nèi)容
    

學(xué)生活動
    

引入新課
    

 
    

展示新聞和圖片
    

1957 年 10 月 4 日，前蘇聯(lián)成功地發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星，從而開創(chuàng)了人類航天的新紀(jì)元．
    

1961 年 4 月 12 日，前蘇聯(lián)成功地發(fā)射了第一艘“東方號”載人飛船，尤里 · 加加林成為第一位航天員，揭開了人類進(jìn)入太空的序幕．
    

人類進(jìn)入了航天時代．這節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)人造地球衛(wèi)星方面的基本知識．
    

看屏幕
    

聽講解
    

 
    

§ 6.5    宇宙航行
    

 
    

進(jìn)行新課
    

問：離地面一定高度的物體以一定的初速度水平射出，由于重力作用，物體將做平拋運(yùn)動，即終要落回地面．但如果射出的速度增大，會發(fā)生什么情況呢？
    

思考
    

演示牛頓設(shè)想原理圖
    

一、人造地球衛(wèi)星 由于拋出速度不同，物體的落點(diǎn)也不同．當(dāng)拋出速度達(dá)到一定大小，物體就不會落回地面，而是在引力作用下繞地球旋轉(zhuǎn)，成為繞地球運(yùn)動的人造衛(wèi)星． 
    那么，速度多大時，物體將不會落回地面而成為繞地球旋轉(zhuǎn)的衛(wèi)星呢？
    

觀察、分析
    

引導(dǎo)學(xué)生討論
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

展示課件并講解
    

二、宇宙速度 
    【板書】 1. 第一宇宙速度 ( 環(huán)繞速度 ) v1＝ 7.9km/s
    


    請學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識，推導(dǎo)第一宇宙速度的另一種表達(dá)式： 推導(dǎo)：地面附近重力提供向心力， 所以 將 R＝6.37×106m , g＝9.8m/s2代入，求出第一宇宙速度仍為 7.9km /s． 如果人造地球衛(wèi)星進(jìn)入軌道的水平速度大于 7.9km /s，而小于 11.2km /s，它繞地球運(yùn)動的軌道就不是圓，而是橢圓．當(dāng)物體的速度等于或大于 11.2km /s時，物體就可以掙脫地球引力的束縛，成為繞太陽運(yùn)動的人造衛(wèi)星．所以， 11.2km /s 是衛(wèi)星脫離地球的速度，這個速度叫作第二宇宙速度，也稱脫離速度速．
    

【板書】 2. 第二宇宙速度（脫離速度） v2＝ 11.2km /s
    達(dá)到第二宇宙速度的物體要受太陽引力的束縛，要使物體掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系以外的宇宙空間去，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，也稱逃逸速度．【板書】 3. 第三宇宙速度（逃逸速度） v3＝ 16.7km/s
    【板書】4地球同步衛(wèi)星．
    

人造地球衛(wèi)星的種類很多，有一種特別的衛(wèi)星叫地球同步衛(wèi)星
    

（ 1 ）同步衛(wèi)星的高度是確定的： h＝ 36000 km．
    

（ 2 ）理解同步衛(wèi)星“同步”的意義．
    

（ 3 ）探究同步衛(wèi)星的位置．
    

2．觀看視頻：同步衛(wèi)星的軌道以及同步衛(wèi)星的發(fā)射
    

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討論并推導(dǎo)
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

 
    

觀察、思考
    

 
    

 
    

說明特點(diǎn)
    

了解衛(wèi)星的發(fā)射和回收
    

視頻和圖片
    

 
    

 
    

 
    

 
    

鞏固練習(xí)
    

1. 一顆在圓形軌道上運(yùn)行的人造地球衛(wèi)星，軌道半徑為 r，它的線速度大小為 v，問 : 當(dāng)衛(wèi)星的軌道半徑增大到 2r 時，它的線速度是多大？重力變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦叮?BR>    

2. 天文臺測得一顆衛(wèi)星沿半徑為 R 的圓形軌道繞某行星轉(zhuǎn)動，周期為 T，求衛(wèi)星的向心加速度和行星的質(zhì)量．