2011高三物理一轮复习教学案(32)--宇宙航行
高中物理必修2《宇宙航行》教案
高中物理必修2《宇宙航行》教案教学目标知识与技能1.了解人造卫星的有关知识，正确理解人造卫星做圆周运动时，各物理量之间的关系.2.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度.过程与方法通过用万有引力定律来推导第一宇宙速度，培养学生运用知识解决问题的能力.情感、态度与价值观1.通过介绍我国在卫星发射方面的情况，激发学生的爱国热情.2.感知人类探索宇宙的梦想，促使学生树立献身科学的人生价值观.教学重难点教学重点1.第一宇宙速度的意义和求法.2.人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系.教学难点1.近地卫星、同步卫星的区别.2.卫星的变轨问题.教学工具多媒体、板书教学过程一、宇宙航行1.基本知识(1)牛顿的“卫星设想”如图所示，当物体的初速度足够大时，它将会围绕地球旋转而不再落回地面，成为一颗绕地球转动的人造卫星.(2)原理一般情况下可认为人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，向心力由地球对它的万有引力提供，(3)宇宙速度(4)梦想成真1957年10月，苏联成功发射了第一颗人造卫星;1969年7月，美国“阿波罗11号”登上月球;2003年10月15日，我国航天员杨利伟踏入太空.2.思考判断(1)绕地球做圆周运动的人造卫星的速度可以是10 km/s.(×)(2)在地面上发射人造卫星的最小速度是7.9 km/s.(√)(3)要发射一颗月球人造卫星，在地面的发射速度应大于16.7 km/s.(×)探究交流我国于2011年10月发射的火星探测器“萤火一号”.试问这个探测器应大约以多大的速度从地球上发射【提示】火星探测器绕火星运动，脱离了地球的束缚，但没有挣脱太阳的束缚，因此它的发射速度应在第二宇宙速度与第三宇宙速度之间，即11.2 km/s二、第一宇宙速度的理解与计算【问题导思】1.第一宇宙速度有哪些意义?2.如何计算第一宇宙速度?3.第一宇宙速度与环绕速度、发射速度有什么联系?1.第一宇宙速度的定义又叫环绕速度，是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所具有的速度，是人造地球卫星的最小发射速度，v=7.9 km/s.2.第一宇宙速度的计算设地球的质量为M，卫星的质量为m，卫星到地心的距离为r，卫星做匀速圆周运动的线速度为v：3.第一宇宙速度的推广由第一宇宙速度的两种表达式可以看出，第一宇宙速度之值由中心星体决定，可以说任何一颗行星都有自己的第一宇宙速度，都应以式中G为万有引力常量，M为中心星球的质量，g为中心星球表面的重力加速度，r为中心星球的半径.误区警示第一宇宙速度是最小的发射速度.卫星离地面越高，卫星的发射速度越大，贴近地球表面的卫星(近地卫星)的发射速度最小，其运行速度即第一宇宙速度.例：某人在一星球上以速率v竖直上抛一物体，经时间t物体以速率v落回手中，已知该星球的半径为R，求这个星球上的第一宇宙速度.方法总结：天体环绕速度的计算方法对于任何天体，计算其环绕速度时，都是根据万有引力提供向心力的思路，卫星的轨道半径等于天体的半径，由牛顿第二定律列式计算.1.如果知道天体的质量和半径，可直接列式计算.2.如果不知道天体的质量和半径的具体大小，但知道该天体与地球的质量、半径关系，可分别列出天体与地球环绕速度的表达式，用比例法进行计算.三、卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系【问题导思】1.卫星绕地球的运动通常认为是什么运动?2.如何求v、ω、T、a与r的关系?3.卫星的线速度与卫星的发射速度相同吗?为了研究问题的方便，通常认为卫星绕地球做匀速圆周运动，向心力由万有引力提供.卫星的线速度v、角速度ω、周期T与轨道半径r的关系与推导如下：由上表可以看出：卫星离地面高度越高，其线速度越小，角速度越小，周期越大，向心加速度越小.误区警示1.在处理卫星的v、ω、T与半径r的关系问题时，常用公式“gR2=GM”来替换出地球的质量M会使问题解决起来更方便.2.人造地球卫星发射得越高，需要的发射速度越大，但卫星最后稳定在绕地球运动的圆形轨道上时的速度越小.例：如图所示为在同一轨道平面上的几颗人造地球卫星A、B、C，下列说法正确的是( )A.根据v=，可知三颗卫星的线速度vAB.根据万有引力定律，可知三颗卫星受到的万有引力FA>FB>FCC.三颗卫星的向心加速度aA>aB>aCD.三颗卫星运行的角速度ωA<ωB<ω【答案】 C四、卫星轨道与同步卫星【问题导思】1.人造地球卫星的轨道有什么特点?2.人造地球卫星的轨道圆心一定是地心吗?3.地球同步卫星有哪些特点?1.人造地球卫星的轨道人造卫星的轨道可以是椭圆轨道，也可以是圆轨道.(1)椭圆轨道：地心位于椭圆的一个焦点上.(2)圆轨道：卫星绕地球做匀速圆周运动，卫星所需的向心力由万有引力提供，由于万有引力指向地心，所以卫星的轨道圆心必然是地心，即卫星在以地心为圆心的轨道平面内绕地球做匀速圆周运动.总之，地球卫星的轨道平面可以与赤道平面成任意角度，但轨道平面一定过地心.当轨道平面与赤道平面重合时，称为赤道轨道;当轨道平面与赤道平面垂直时，即通过极点，称为极地轨道，如图所示.2.地球同步卫星(1)定义：相对于地面静止的卫星，又叫静止卫星.(2)六个“一定”.①同步卫星的运行方向与地球自转方向一致.②同步卫星的运转周期与地球自转周期相同，T=24 h.③同步卫星的运行角速度等于地球自转的角速度.④同步卫星的轨道平面均在赤道平面上，即所有的同步卫星都在赤道的正上方.⑤同步卫星的高度固定不变.特别提醒由于卫星在轨道上运动时，它受到的万有引力全部提供给了向心力，产生了向心加速度，因此卫星及卫星上的任何物体都处于完全失重状态.例：已知某行星的半径为R，以第一宇宙速度运行的卫星绕行星运动的周期为T，该行星上发射的同步卫星的运行速度为v，求同步卫星距行星表面高度为多少.规律总结：同步卫星、近地卫星和赤道上随地球自转物体的比较1.近地卫星是轨道半径近似等于地球半径的卫星，卫星做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供.同步卫星是在赤道平面内，定点在某一特定高度的卫星，其做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供.在赤道上随地球自转做匀速圆周运动的物体是地球的一部分，它不是地球的卫星，充当向心力的是物体所受的万有引力与重力之差.2.近地卫星与同步卫星的共同点是卫星做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供;同步卫星与赤道上随地球自转的物体的共同点是具有相同的角速度.当比较近地卫星和赤道上物体的运动规律时，往往借助同步卫星这一纽带，这样会使问题迎刃而解.五、卫星、飞船的变轨问题例：如图所示，某次发射同步卫星的过程如下：先将卫星发射至近地圆轨道1，然后再次点火进入椭圆形的过渡轨道2，最后将卫星送入同步轨道3.轨道1、2相切于Q点，2、3相切于P点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是( )A.卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B.卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度C.卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度D.卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度【答案】 D规律总结：卫星变轨问题的处理技巧1.当卫星绕天体做匀速圆周运动时，万有引力提供向心力，由由此可见轨道半径r越大，线速度v越小.当由于某原因速度v突然改变时，若速度v突然减小，卫星将做近心运动，轨迹为椭圆;若速度v突然增大，则卫星将做离心运动，轨迹变为椭圆，此时可用开普勒第三定律分析其运动.2.卫星到达椭圆轨道与圆轨道的切点时，卫星受到的万有引力相同，所以加速度也相同.。
高中物理教案宇宙航行
高中物理教案宇宙航行课时：2课时学科：物理年级：高中教学目标：1. 了解宇宙航行的基本原理和技术；2. 掌握宇宙飞行器的发射、轨道调整等基本知识；3. 培养学生对宇宙探索的兴趣和探究精神。
教学内容：1. 宇宙航行的历史和发展；2. 宇宙飞行器的分类和原理；3. 宇宙飞行器的发射和轨道调整；4. 宇宙探测任务和成就。
教学过程：第一课时：1. 导入：通过播放一段宇宙航行的视频，引导学生了解宇宙航行的意义和重要性；2. 讲解宇宙航行的历史和发展，让学生了解人类对宇宙的探索历程；3. 探讨宇宙飞行器的分类和原理，对不同类型的宇宙飞行器进行介绍和讲解；4. 带领学生分组讨论并设计一个宇宙飞行器的原型，并展示给全班同学。
第二课时：1. 复习上节课所学内容，对宇宙航行的基本原理和技术进行回顾；2. 讲解宇宙飞行器的发射过程和轨道调整方法，让学生了解宇宙飞行器的运行原理；3. 分组演练宇宙飞行器的发射和轨道调整，让学生在实践中掌握知识；4. 结合宇宙探测任务和成就，让学生了解宇宙探测的目标和意义，激发其对宇宙探索的兴趣。
教学评价方式：1. 学生参与度：观察学生在课堂中的表现和互动情况；2. 分组设计评价：对学生设计的宇宙飞行器原型进行评估和点评；3. 情景演练评价：观察学生在实践中的表现和操作技能；4. 学习笔记评价：要求学生完成课后学习笔记，对其理解和掌握程度进行评价。
教学反思：通过本节课的教学，学生对宇宙航行有了更加深入的了解，同时培养了其对宇宙探索的兴趣和探究精神。
在以后的教学中，可以引导学生进行更加深入的研究和探索，激发他们对物理学科的热爱和学习动力。
高三物理一轮复习
高三物理一轮复习必修二第二章《宇宙航行》教案（教学设计）胡伟峰 2013-10-31【教材分析】《宇宙航行》系新课程人教版必修2第六章第五节的内容，重点讲述了人造卫星的发射、运行原理，推导了第一宇宙速度,并介绍了第二、第三宇宙速度。
在高三一轮专题复习中，分两课时完成，第一课时研究宇宙航行的规律与实例，第二课时研究三个宇宙速度与人造卫星变轨问题，本课为第一课时。
人造卫星是万有引力定律在天文学上的重要应用，是人类运用知识服务社会的典型实例，体现了知识的力量，是学生学习了解现代科技知识的极好素材。
教材不但介绍了人造卫星的相关理论，更是在其中渗透了很多研究实际物理问题的物理方法。
因此，本节课是“万有引力定律与航天”中的重点内容，是学生进一步学习、研究、探索天体物理问题的理论基础,是万有引力定律在航天、空间探索和地上物体运动中的应用。
同时，通过对人类在宇宙航行领域中的伟大成就及我国在航天领域成就的了解，增强学生的民族自信心和自豪感，培养学生的科学精神和爱国热情。
【学情分析】通过前面的学习，学生掌握了地面物体分别做直线、平抛、圆周运动的分析方法和牛顿运动定律的应用，通过对万有引力定律的复习将建立较为系统的力学体系，因此教师在教学中应合理引导，按照迁移规律科学地设计问题情境，促进学生思考与探究，获得规律上的整体把握；以对科学意义的理解为核心，结合生动的实例进行分析，使学生在掌握万有引力定律应用方法的同时，能感受物理学简单、和谐的科学美。
尽管学生对天体运动的知识储备不足，猜想可能缺乏科学性，表达也许欠妥。
但只要参与到学习情境中，五官体验激活思维，大胆猜想，敢于表达，就能获得发展和提高。
【三维目标】（一）知识与技能（1）了解地面物体重力与万有引力的关系；（2）掌握人造地球卫星的运行原理，会运用万有引力定律和牛顿运动定律分析卫星运行的规律；（3）掌握几种人造卫星的运行特点；（4）关注中国航天的重大进展及万有引力定律在其中的应用。
宇宙航行 教学设计
《宇宙航行》教学设计一、设计思路以高中物理新课标的基本理念为指导方针，根据教材关于“宇宙航行”的教学内容和教学任务，以及高一学生的实际情况，利用现代多媒体教学仪器和素材，整合并改进教材的教学思路，采用问题链驱动，引导学生自主探究的教学策略。
学生不但需要理解及掌握关于“宇宙航行”的知识要点，还要具备运用已学过的知识，获取新知识，解决其他天体运动的物理问题的能力。
体会猜想，外推的科学方法，培养良好的科学思维。
二、前期分析1．学习任务本堂课是对万有引力定理的知识应用与拓展课。
主教材不但介绍了人造卫星中的一些基本理论，还渗透了很多研究实际物理问题的物理方法。
它是是学生进一步学习、研究、探索天体物理问题的理论基础。
让学生养成用万有引力是天体运动的向心力这一基本方法研究问题的习惯，避免套公式的不良习惯。
围绕第一宇宙速度的讨论，让学生形成较正确的卫星运动图景。
2．学习者在学习本节课之前，学生已经学过了平抛运动、匀速圆周运动的运动规律，具备了解决宇宙航行问题的知识基础。
对万有引力定律的内容及其在天文学上的应用也有了初步的认识，但对人造地球卫星的原理尚不清楚。
学生的思维方式尚处在由初中形象思维为主向高中抽象思维为主的过渡阶段，容易接受表象的知识，但对知识体系的条理性掌握、对易混淆知识的辨别能力还有所欠缺。
3．重点与难点重点：第一宇宙速度的推导；对人造地球卫星原理的理解；研究天体运动的基本思路与方法。
难点：第一宇宙速度是卫星发射的最小速度，是卫星环绕地球运行的最大速度；人造卫星的速度、周期的比较。
三、教学目标基于以上对教材及学生、学情的分析，按照新课标三维目标的要求，我将本节课的教学目标定位如下：知识与技能方面三个宇宙速度的数值及物理意义，会推导第一宇宙速度，了解人造地球卫星的原理及运行规律，对各种卫星的运行图景有个正确认识。
过程与方法方面经历探究人造卫星由设想变为现实的过程，体会猜想、外推的科学方法，培养学生的科学思维，并通过对卫星运行规律的分析探究，培养学生运用学过的知识解决问题、获取新知的能力。
高中物理《宇宙航行》教学设计
高中物理《宇宙航行》教学设计高中物理《宇宙航行》教学设计一、预习目标：预习人造卫星的发射、第一宇宙速度的计算。
二、预习内容1、发射人造地球卫星的最初构想是什么？2、第一宇宙速度的计算方法有几种？3、你对我国的航空航天知识了解多少？课内探究学案一、学习目标（1）知道人造地球卫星的运行原理，会运用万有引力定律和圆周运动公式分析解答有关卫星运行的原因；（2）掌握三个宇宙速度，会推导第一宇宙速度；（3）简单了解航天发展史。
（4）能用所学知识求解卫星基本问题。
学习重难点：（1）第一宇宙速度的推导；（2）人造卫星运转的环行速度与卫星发射速度的区别；二、学习过程1、抛物演示实验：学生观察落地点的变化，落地点为什么会变化？2、牛顿的思考与设想：3、问题的提出：人造卫星为什么不掉下来，人造卫星的线速度有多大。
三、方法步骤：学生活动：分组讨论，得出结论。
1、由于月球在绕地球沿近似圆周的轨道运转，此时月球受到的地球的引力（即重力），用来充当绕地运转的向心力，故而月球并不会落到地面上来。
2、由平抛物体的运动规律知：x=v0t①h=②联立①、②可得：x=v0即物体飞行的水平距离和初速度v0及竖直高度h有关，在竖直高度相同的情况下，水平距离的大小只与初速度v0有关，水平初速度越大，飞行的越远。
3、当平抛的水平初速度足够大时，物体飞行的距离也很大，由于地球是一圆球体，故物体将不能再落回地面，而成为一颗绕地球运转的卫星。
学生活动：阅读课文，找出相应答案。
1、卫星绕地球运转时做匀速圆周运动，此时的动力学方程是：G2、向高轨道发射卫星时，火箭须克服地球对它的引力而做更多的功，对火箭的要求更高一些，所以比较困难。
3、人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动时所必须具有的速度叫第一宇宙速度。
人造卫星绕地球做椭圆轨道运动时所具有的最大运转速度叫第二宇宙速度。
人造卫星挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙中去时，所必须具有的速度叫第三宇宙速度。
人教版高中物理宇宙航行教案
人教版高中物理宇宙航行教案一、教学目标1. 让学生了解和掌握宇宙航行的基本概念，如宇宙、星系、恒星等。
2. 使学生理解和掌握宇宙航行的基本原理，如相对论、引力、黑洞等。
3. 培养学生的科学思维能力和创新意识，激发学生对宇宙航行的兴趣和热情。
二、教学内容第一章：宇宙简介1. 宇宙的概念与起源2. 宇宙的组成与结构3. 宇宙的演化与膨胀第二章：星系与恒星1. 星系的分类与特点2. 恒星的诞生、生命周期与死亡3. 恒星的运动与距离测量第三章：相对论与宇宙1. 狭义相对论的基本原理2. 广义相对论与引力理论3. 相对论在宇宙航行中的应用第四章：黑洞与暗物质1. 黑洞的形成与性质2. 暗物质的存在与证据3. 暗能量与宇宙的未来第五章：宇宙航行技术1. 火箭原理与航天器发射2. 航天器的轨道设计与控制3. 人类航天探索历程与未来展望三、教学方法1. 采用问题驱动的教学方式，引导学生主动探究宇宙航行的相关问题。
2. 利用多媒体教学资源，如图片、视频、动画等，增强学生对宇宙航行概念的理解。
3. 组织课堂讨论和小组合作，培养学生的团队合作能力和口头表达能力。
4. 结合实例分析，使学生了解宇宙航行技术在现实生活中的应用。
四、教学评价1. 课堂问答：检查学生对宇宙航行基本概念的理解和掌握。
2. 课后作业：布置相关练习题，巩固学生对宇宙航行原理的掌握。
3. 小组报告：评估学生在团队合作中的表现和对宇宙航行技术的理解。
4. 课程论文：鼓励学生深入研究宇宙航行相关的课题，培养学生的科研能力。
五、教学资源1. 教材：人教版高中物理《宇宙航行》教材。
2. 多媒体资源：宇宙航行的图片、视频、动画等。
3. 在线资源：相关科研机构、天文观测站等的官方网站。
4. 参考书籍：宇宙航行、相对论、黑洞等相关的学术著作。
六、宇宙探索与航天技术1. 人类航天探索的历程2. 航天技术的发展与创新3. 航天器的设计与制造七、行星与月球探测1. 行星探测的意义与方法2. 人类对月球的探索历程3. 火星探测与未来展望八、宇宙辐射与生命起源1. 宇宙辐射的类型与特点2. 宇宙射线对地球的影响3. 生命起源与宇宙环境的关系九、天体物理与宇宙观1. 天体物理的研究内容与方法2. 宇宙的演化与大爆炸理论3. 宇宙的尺度与结构十、宇宙航行与可持续发展1. 宇宙航行对人类社会的影响2. 航天技术的可持续发展策略3. 宇宙航行与环境保护重点和难点解析一、宇宙探索与航天技术二、行星与月球探测难点解析：行星探测需要学生了解和掌握行星科学的基本知识，对探测方法和技术有一定的了解。
高三物理一轮复习 宇宙航行教案
江苏省徐州市贾汪区建平中学高三物理一轮复习教案：20 宇宙航行教学目标 1. 了解三个宇宙速度的含义；能推算第一宇宙速度.2. 了解不同类型的人造卫星的异同.教学重难点能定性了解卫星变轨问题.了解发射速度和运行速度的区别教学参考考纲授课方法讲授教学辅助手段多媒体专用教室教学过程设计教学二次备课一、知识整理：1. 第一宇宙速度：物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，大小为 .具体公式为v= 或v= .2. 第二宇宙速度：物体速度等于或大于时，就会克服地球的引力，永远离开地球.3. 第三宇宙速度：物体速度等于或大于时，就会克服太阳的引力，永远离开太阳系二、典例分析要点一：不同类型的人造卫星的异同1. 由于卫星做圆周运动的向心力必须由地球给它的万有引力来提供，所以所有的地球卫星包括同步卫星，其轨道圆的圆心都必须在地球的上.2.同步卫星的特点：（1）周期一定：同步卫星在赤道上空相对地球静止。
T＝24h.（2）角速度一定：同步卫星绕地球运行的角速度等于的角速度.（3）轨道一定：（4）线速度大小一定：学生活动：注意探索事物的本质，思考规律的特点。
学生活动：把左边的基础知识填好。
教学过程设计教学二次备课要点二：环绕速度和发射速度的联系和区别1. 不同高度处的人造卫星在圆轨道上的运行速度即环绕速度v环绕＝，其大小随半径的增大而减小.但是，由于在人造地球卫星发射过程中火箭要克服地球引力做功，势能增大，所以将卫星发射到离地球越远的轨道，在地面上所需的发射速度就越大，此时v发射＞v 环2. 人造地球卫星的最小发射速度对应将卫星发射到近地表面运行，此时发射时的动能全部作为绕行的动能而不需要转化为重力势能.此速度即为第一宇宙速度，此时v发射＝v环绕.要点三：卫星发射的变轨问题要点四：人造地球卫星中的超重和失重三、小结阅读问题，理清思路，阐述自己的观点。
利用所学知识完成巩固练习。
课外作业资料南方凤凰台教学小结中国书法艺术说课教案今天我要说课的题目是中国书法艺术，下面我将从教材分析、教学方法、教学过程、课堂评价四个方面对这堂课进行设计。
高中物理必修2《宇宙航行》教案
高中物理必修2《宇宙航行》教案教学目标知识与技能1.了解人造卫星的有关知识，正确理解人造卫星做圆周运动时，各物理量之间的关系.2.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度.过程与方法通过用万有引力定律来推导第一宇宙速度，培养学生运用知识解决问题的能力.情感、态度与价值观1.通过介绍我国在卫星发射方面的情况，激发学生的爱国热情.2.感知人类探索宇宙的梦想，促使学生树立献身科学的人生价值观.教学重难点教学重点1.第一宇宙速度的意义和求法.2.人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系.教学难点1.近地卫星、同步卫星的区别.2.卫星的变轨问题.教学工具多媒体、板书教学过程一、宇宙航行1.基本知识(1)牛顿的“卫星设想”如图所示，当物体的初速度足够大时，它将会围绕地球旋转而不再落回地面，成为一颗绕地球转动的人造卫星.(2)原理一般情况下可认为人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，向心力由地球对它的万有引力提供，(3)宇宙速度(4)梦想成真1957年10月，苏联成功发射了第一颗人造卫星;1969年7月，美国“阿波罗11号”登上月球;2003年10月15日，我国航天员杨利伟踏入太空.2.思考判断(1)绕地球做圆周运动的人造卫星的速度可以是10 km/s.(×)(2)在地面上发射人造卫星的最小速度是7.9 km/s.(√)(3)要发射一颗月球人造卫星，在地面的发射速度应大于16.7 km/s.(×)探究交流我国于2011年10月发射的火星探测器“萤火一号”.试问这个探测器应大约以多大的速度从地球上发射【提示】火星探测器绕火星运动，脱离了地球的束缚，但没有挣脱太阳的束缚，因此它的发射速度应在第二宇宙速度与第三宇宙速度之间，即11.2 km/s二、第一宇宙速度的理解与计算【问题导思】1.第一宇宙速度有哪些意义?2.如何计算第一宇宙速度?3.第一宇宙速度与环绕速度、发射速度有什幺联系?1.第一宇宙速度的定义又叫环绕速度，是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所具有的速度，是人造地球卫星的最小发射速度，v=7.9 km/s.2.第一宇宙速度的计算设地球的质量为M，卫星的质量为m，卫星到地心的距离为r，卫星做匀速圆周运动的线速度为v：3.第一宇宙速度的推广由第一宇宙速度的两种表达式可以看出，第一宇宙速度之值由中心星体决定，可以说任何一颗行星都有自己的第一宇宙速度，都应以式中G为万有引力常量，M为中心星球的质量，g为中心星球表面的重力加速度，r为中心星球的半径.误区警示第一宇宙速度是最小的发射速度.卫星离地面越高，卫星的发射速度越大，贴近地球表面的卫星(近地卫星)的发射速度最小，其运行速度即第一宇宙速度.例：某人在一星球上以速率v竖直上抛一物体，经时间t物体以速率v落回手中，已知该星球的半径为R，求这个星球上的第一宇宙速度.方法总结：天体环绕速度的计算方法对于任何天体，计算其环绕速度时，都是根据万有引力提供向心力的思路，卫星的轨道半径等于天体的半径，由牛顿第二定律列式计算.1.如果知道天体的质量和半径，可直接列式计算.2.如果不知道天体的质量和半径的具体大小，但知道该天体与地球的质量、半径关系，可分别列出天体与地球环绕速度的表达式，用比例法进行计算.三、卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系【问题导思】1.卫星绕地球的运动通常认为是什幺运动?2.如何求v、ω、T、a与r的关系?3.卫星的线速度与卫星的发射速度相同吗?为了研究问题的方便，通常认为卫星绕地球做匀速圆周运动，向心力由万有引力提供.卫星的线速度v、角速度ω、周期T与轨道半径r的关系与推导如下：由上表可以看出：卫星离地面高度越高，其线速度越小，角速度越小，周期越大，向心加速度越小.误区警示1.在处理卫星的v、ω、T与半径r的关系问题时，常用公式“gR2=GM”来替换出地球的质量M会使问题解决起来更方便.2.人造地球卫星发射得越高，需要的发射速度越大，但卫星最后稳定在绕地球运动的圆形轨道上时的速度越小.例：如图所示为在同一轨道平面上的几颗人造地球卫星A、B、C，下列说法正确的是()A.根据v=，可知三颗卫星的线速度vAB.根据万有引力定律，可知三颗卫星受到的万有引力FA>FB>FCC.三颗卫星的向心加速度aA>aB>aCD.三颗卫星运行的角速度ωA【答案】 C四、卫星轨道与同步卫星【问题导思】1.人造地球卫星的轨道有什幺特点?2.人造地球卫星的轨道圆心一定是地心吗?3.地球同步卫星有哪些特点?1.人造地球卫星的轨道人造卫星的轨道可以是椭圆轨道，也可以是圆轨道.(1)椭圆轨道：地心位于椭圆的一个焦点上.(2)圆轨道：卫星绕地球做匀速圆周运动，卫星所需的向心力由万有引力提供，由于万有引力指向地心，所以卫星的轨道圆心必然是地心，即卫星在以地心为圆心的轨道平面内绕地球做匀速圆周运动.总之，地球卫星的轨道平面可以与赤道平面成任意角度，但轨道平面一定过地心.当轨道平面与赤道平面重合时，称为赤道轨道;当轨道平面与赤道平面垂直时，即通过极点，称为极地轨道，如图所示.2.地球同步卫星(1)定义：相对于地面静止的卫星，又叫静止卫星.(2)六个“一定”.①同步卫星的运行方向与地球自转方向一致.②同步卫星的运转周期与地球自转周期相同，T=24 h.③同步卫星的运行角速度等于地球自转的角速度.④同步卫星的轨道平面均在赤道平面上，即所有的同步卫星都在赤道的正上方.⑤同步卫星的高度固定不变.特别提醒由于卫星在轨道上运动时，它受到的万有引力全部提供给了向心力，产生了向心加速度，因此卫星及卫星上的任何物体都处于完全失重状态.例：已知某行星的半径为R，以第一宇宙速度运行的卫星绕行星运动的周期为T，该行星上发射的同步卫星的运行速度为v，求同步卫星距行星表面高度为多少.规律总结：同步卫星、近地卫星和赤道上随地球自转物体的比较1.近地卫星是轨道半径近似等于地球半径的卫星，卫星做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供.同步卫星是在赤道平面内，定点在某一特定高度的卫星，其做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供.在赤道上随地球自转做匀速圆周运动的物体是地球的一部分，它不是地球的卫星，充当向心力的是物体所受的万有引力与重力之差.2.近地卫星与同步卫星的共同点是卫星做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供;同步卫星与赤道上随地球自转的物体的共同点是具有相同的角速度.当比较近地卫星和赤道上物体的运动规律时，往往借助同步卫星这一纽带，这样会使问题迎刃而解.五、卫星、飞船的变轨问题例：如图所示，某次发射同步卫星的过程如下：先将卫星发射至近地圆轨道1，然后再次点火进入椭圆形的过渡轨道2，最后将卫星送入同步轨道3.轨道1、2相切于Q点，2、3相切于P点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是()A.卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B.卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度C.卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度D.卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度【答案】 D规律总结：卫星变轨问题的处理技巧1.当卫星绕天体做匀速圆周运动时，万有引力提供向心力，由由此可见轨道半径r越大，线速度v越小.当由于某原因速度v突然改变时，若速度v突然减小，卫星将做近心运动，轨迹为椭圆;若速度v突然增大，则卫星将做离心运动，轨迹变为椭圆，此时可用开普勒第三定律分析其运动.2.卫星到达椭圆轨道与圆轨道的切点时，卫星受到的万有引力相同，所以加速度也相同.。
高中物理《宇宙航行》教案设计
投影学生1的解答过程：
设地球和人造地球卫星的质量分别为M和m, 卫星到地心的距离是r ，卫星的环绕速度为v= ，得： 即v=7.9km/s
解法二：
师：在地面附近绕地球做匀速圆周运动的卫星的向心力，就是地球对卫星的万有引力,此时万有引力的大小与重力的关系是什么?
课件展示三个宇宙速度
3、人造卫星的运行规律
师：表征人造卫星运行状态的物理量有哪些？人造卫星运行有什么规律？
生：线速度、角速度、周期
学生自主探究运行规律
总结：卫星的运行快慢与其本身质量无关，仅由轨道半径决定。轨道半径越大，运行速度越小；轨道半径越小，运行速度越大。换句话说，离行星越近的卫星运动速度越大。则第一宇宙速度是所有环绕地球做圆周运动的卫星的最大速度。
问题：
如果发射速度比第一宇宙速度小，会发生什么情况？
学生思考回答：
发射速度比第一宇宙速度小物体会落向地面。
师：比第一宇宙速度大又会发生什么情况呢？
学生猜想后阅读课本
师生总结：
（2）第二宇宙速度
大小：11.2km/s。
意义：使卫星挣脱地球的束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度，也称为脱离速度。
三、教材分析
本节课是万有引力与航天一章的重点，因此学好本节内容对整章知识的学习至关重要。
（一）教学目标和要求
知识目标：了解三个宇宙速度意义，会用第一宇宙速度的相关知识解决问题
能力目标：能够推导第一宇宙速度，提高分析问题和解决问题的能力。
情感目标：并且能够培养学生的爱国情操，激发学生树立远大的目标。
（二）教学重点和难点
师：牛顿的设想由于受当时人类科技的水平的限制，不可能达到这样的速度，但他的思想启发了后人，在太空探索中立了头功。
《宇宙航行》教学设计
《宇宙航行》教学设计一、教材分析“宇宙航行”是人教版普通高中《物理》教材·必修2—第六章“万有引力与航天”的第五节内容，介绍了万有引力的实践性成就，万有引力理论使人类实现“飞天”梦想。
本节课是一节知识应用与扩展的课程，所以设计时注意加大知识含量，引起学生兴趣。
同时注意方法的培养，让学生养成用万有引力是天体运动的向心力这一基本方法研究问题的习惯，避免套公式的不良习惯。
围绕第一宇宙速度的讨论，让学生形成较正确的卫星运动图景。
二、学情分析在日常生活，学生对宇宙航行有粗浅的了解，且对这块内容有一定的学习兴趣。
而在前面的学习中，学生对匀速圆周运动的规律和万有引力定律基本掌握，为这节课的顺利开展做了铺垫。
但学生的画图能力，理论推导能力不强，需要教师在课堂上加以引导。
三、教学目标知识与技能：1、知道三个宇宙速度的含义和数值。
2、能区分发射速度和运行速度。
3、了解人造卫星的轨道特征。
过程与方法：1、联系曲线运动的拱桥，推导第一宇宙速度。
2、会分析人造卫星的受力和运动情况，掌握人造卫星的运动规律（线速度，角速度，周期和轨道半径的关系）。
情感态度与价值观：1、养成用万有引力是天体运动的向心力这一基本方法研究问题的习惯，避免套公式的不良习惯。
2、围绕第一宇宙速度和人造卫星的运动规律的讨论，让学生形成较正确的卫星运动图景。
四、教学重难点重点：1、联系曲线运动中拱桥的例子，结合万有引力定律和匀速圆周运动的规律，推导第一宇宙速度。
2、用万有引力是天体运动的向心力这一基本思路，掌握人造卫星的运动规律（线速度，角速度，周期和轨道半径的关系）难点：1、联系曲线运动中拱桥的例子，结合万有引力定律和匀速圆周运动的规律，推导第一宇宙速度。
五、教学过程(一)引入新课播放将近2min《地心引力》电影片段，提出宇宙航行的话题，激发学生的学习兴趣。
教师：同学们，咱们先来欣赏一段视频（播放视频）。
知道这是哪部电影吗？没错，《地心引力》！现在有很多和宇宙航行有关的电影，那么这节课咱们就一起来学习和研究一下关于宇宙航行的知识。
人教版 高中物理宇宙航行教案
人教版高中物理宇宙航行教案一、教学目标1. 让学生了解和掌握宇宙的基本概念，如星系、恒星、行星等。
2. 让学生了解宇宙航行的基本原理，如相对论、引力定律等。
3. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力，提高学生的科学素养。
二、教学内容1. 宇宙的基本概念：介绍星系、恒星、行星等的基本特征和分类。
2. 宇宙航行的基本原理：介绍相对论、引力定律等在宇宙航行中的应用。
3. 宇宙探测器：介绍各种宇宙探测器的工作原理和应用实例。
4. 人类宇宙航行历史：介绍人类宇宙航行的重大事件和发展趋势。
5. 宇宙航行中的问题与挑战：探讨宇宙航行中可能遇到的问题和解决方法。
三、教学重点与难点1. 宇宙的基本概念：星系、恒星、行星等的分类和特征。
2. 宇宙航行的基本原理：相对论、引力定律等在宇宙航行中的应用。
3. 宇宙探测器：各种宇宙探测器的工作原理和应用实例。
四、教学方法1. 采用多媒体课件，直观地展示宇宙的各种现象和原理。
2. 结合现实例子，让学生更好地理解和掌握宇宙航行的原理。
3. 组织学生进行小组讨论，培养学生的合作能力和思维能力。
4. 设置问题情境，引导学生运用所学知识解决实际问题。
五、教学步骤1. 引入：通过展示宇宙星空图片，引导学生思考宇宙的奥秘。
2. 讲解宇宙的基本概念：介绍星系、恒星、行星等的分类和特征。
3. 讲解宇宙航行的基本原理：介绍相对论、引力定律等在宇宙航行中的应用。
4. 介绍宇宙探测器：讲解各种宇宙探测器的工作原理和应用实例。
5. 讲解人类宇宙航行历史：介绍人类宇宙航行的重大事件和发展趋势。
6. 探讨宇宙航行中的问题与挑战：引导学生思考宇宙航行中可能遇到的问题和解决方法。
8. 作业布置：布置一些有关宇宙航行的问题，让学生课后思考和解答。
六、教学评估1. 课后作业：检查学生对宇宙基本概念、宇宙航行原理和宇宙探测器的理解程度。
2. 课堂讨论：评估学生在小组讨论中的参与程度和问题解决能力。
3. 口头提问：检查学生对宇宙航行历史和宇宙航行问题的了解。
完整版宇宙航行教学设计.doc
《宇宙航行》教学设计教学目标（一）知识和能力1．了解人造地球卫星的有关知识和航天发展史。
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，培养学生科学探索能力；培养学生在处理实际问题时，如何构建物理模型的能力。
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能力。
（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。
教学过程教学教师活动学生活动教学意图环节引入（展示视频片断，教师讲述）引导学生思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观看视频考，激发学生飞向天空，但均以失败告终，伴随着科技的发展，现代人类终兴趣。
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？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让学生了解提问：怎样才能使得一个物体绕着地球做圆周运动？学生思考人造地球卫在高山上物体作平抛运动的初速度越大，落地点高山脚越远，讨论回答星的最初构当抛出速度足够大时，物体就不会落到地面上，成为绕地球旋并总结想和人造地转的人造地球卫星．球卫星的发（展示人造卫星发射原理动画视频）射原理为第问题：人造地球卫星绕地球运行的动力学原因是什么？观看并思一宇宙速度（ 2）．人造地球卫星绕地球运行的动力学原因考的教学作好地球给人造地球卫星的万有引力提供了它绕地球作匀速圆周运铺垫。
动所需的向心力．G Mm m v 2 m 2 r m 4 2rr 2 r T 22．宇宙速度探究：以多大的速度发射这个物体，物体就刚好不落回地面，成为一颗绕地球表面做匀速圆周运动的卫星呢？（ 1）．第一宇宙速度突出难点，使①推导：学生会推导M 和m，卫星到地心的距离为第一宇宙速设地球和卫星的质量分别为r 卫度星的运行速度为v，由于卫星做圆周运动由万有引力提供向心学生板G Mm m v2 演，教师纠偏力得r 2 rv GM 6.67 1011 5.89 10247.9 103m/s 7.9km/s r 6.37 106第一宇宙速度（环绕速度）：v17.9km/s②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．③如果卫星的速度小于第一宇宙速度，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表面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）：v22v111.2km/s①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．②如果人造天体的速度大于 11.2km/s 而小于 16.7km/s，则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一个焦点．（3）第三宇宙速度（逃逸速度）：v316.7km/s①意义：使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度．②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．3、卫星运行的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系。
人教版 高中物理宇宙航行教案
人教版高中物理宇宙航行教案一、教学目标1. 让学生了解和掌握宇宙航行的基本概念和原理，如星系、恒星、行星、宇宙速度等。
2. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力，如计算宇宙飞行器的轨道、速度等。
3. 提高学生对宇宙探索和航天技术的兴趣和认识，培养学生的创新精神和科学素养。
二、教学内容1. 宇宙的基本组成：星系、恒星、行星等。
2. 宇宙速度：第一宇宙速度、第二宇宙速度、第三宇宙速度。
3. 宇宙飞行器的轨道：椭圆轨道、圆形轨道、抛物线轨道。
4. 宇宙飞行器的发射和返回：发射原理、返回技术。
5. 航天技术的发展和应用：卫星、航天器、载人航天等。
三、教学方法1. 采用问题驱动的教学方法，引导学生主动探究宇宙航行的基本概念和原理。
2. 利用多媒体课件和实物模型，帮助学生直观地理解宇宙航行的相关知识。
3. 组织学生进行小组讨论和实验操作，培养学生的团队协作能力和实践能力。
4. 邀请相关领域的专家或从业人员进行讲座，拓宽学生的知识视野。
四、教学评价1. 课堂问答：检查学生对宇宙航行基本概念和原理的理解。
2. 课后作业：布置相关的计算题和思考题，检验学生对宇宙航行的掌握程度。
3. 小组讨论和实验报告：评估学生在团队协作和实践操作中的表现。
4. 期末考试：全面测试学生对宇宙航行的理解和应用能力。
五、教学资源1. 多媒体课件：介绍宇宙航行的基本概念、原理和实例。
2. 实物模型：展示恒星、行星、宇宙飞行器等。
3. 相关教材和参考书：提供宇宙航行的详细知识。
4. 网络资源：介绍航天技术的发展和应用。
5. 实验设备：进行宇宙航行相关的实验操作。
六、教学安排1. 第1-2课时：介绍宇宙的基本组成，星系、恒星、行星等概念。
2. 第3-4课时：讲解宇宙速度的定义和计算，第一宇宙速度、第二宇宙速度、第三宇宙速度。
3. 第5-6课时：讲解宇宙飞行器的轨道类型及其特点，椭圆轨道、圆形轨道、抛物线轨道。
4. 第7-8课时：讲解宇宙飞行器的发射和返回原理，发射技术、返回技术。
高中物理 宇宙航行教案(高三物理)
提出问题：角速度和周期与轨道半径的关系呢？
，
可见：高轨道上运行的卫星，角速度小，周期长
提问：卫星在地球上空绕行时遵循这样的规律，那卫星是如何发射到地球上空的呢？
新课讲解
1、牛顿对人造卫星原理的描绘：
设想在高山上有一门大炮，水平发射炮弹，初速度越大，水平射程就越大，可以想象当初速度足够大时，这颗炮弹将不会落到地面，将和月球一样成为地球的一颗卫星。课件投影。
（2）运行速度：
运行速度指卫星在进入运行轨道后绕地球做圆周运动的线速度。当卫星“贴着”地面飞行时，运行速度等于第一宇宙速度，当卫星的轨道半径大于地球半径时，运行速度小于第一宇宙速度。
3．同步卫星
所谓同步卫星，是相对于地面静止的，和地球具有相同周期的卫星，T=24h，同步卫星必须位于赤道上方距地面高h处，并且h是一定的。同步卫星也叫通讯卫星。
结论：如果发射速度小于7.9km/s，炮弹将落到地面，而不能成为一颗卫星；发射速度等于7.9km/s，它将在地面附近作匀速圆周运动；要发射一颗半径大于地球半径的人造卫星，发射速度必须大于7.9km/s。可见，向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星要困难。
⑵意义：第一宇宙速度是人造卫星在地面附近环绕地球作匀速圆周运动所必须具有的速度，所以也称为环绕速度。
2、在上几节的学习中，大家已经了解了人造卫星在绕地球运行的规律，请大家回忆一下卫星运行的动力学方程。（课件投影）
（1）人造卫星绕地球运行的动力学原因：
人造卫星在绕地球运行时，只受到地球对它的万有引力作用，人造卫星作圆周运动的向心力由万有引力提供。
（2）人造卫星的运行速度：
设地球质量为M，卫星质量为m，轨道半径为r，由于万有引力提供向心力，则 ，∴ ，
宇宙航行高中物理教案
宇宙航行高中物理教案年级：高中科目：物理课时：2课时教学目标：1. 了解宇宙航行的基本原理和技术；2. 了解太空飞行器的结构和功能；3. 掌握引力、运动学和能量等物理理论在宇宙航行中的应用；4. 培养学生的探索精神和科学思维能力。
教学内容：1. 宇宙航行的基本原理；2. 太空飞行器的类型和功能；3. 引力、运动学和能量在宇宙航行中的应用。
教学重点：1. 宇宙航行的基本原理；2. 太空飞行器的结构和功能；3. 物理理论在宇宙航行中的应用。
教学方法：1. 讲授结合示例；2. 实验演示；3. 小组讨论。
教学过程：第一课时：1. 导入（5分钟）：介绍宇宙航行的意义和发展历史；2. 讲解（15分钟）：宇宙航行的基本原理和技术；3. 分组讨论（15分钟）：讨论不同太空飞行器的类型和功能；4. 实验演示（15分钟）：展示引力、运动学和能量在宇宙航行中的应用；5. 总结（5分钟）：总结教学内容，引导学生回答问题。
第二课时：1. 复习（10分钟）：回顾宇宙航行的基本原理和太空飞行器的结构和功能；2. 分组讨论（15分钟）：讨论物理理论在宇宙航行中的应用；3. 案例分析（15分钟）：分析近年来的宇宙探测任务和成就；4. 实验演示（15分钟）：展示宇宙航行中的实验案例；5. 总结（5分钟）：总结教学内容，鼓励学生提出问题和思考。
课堂讨论：1. 你认为宇宙航行的未来会如何发展？2. 宇宙航行中可能遇到的挑战有哪些？3. 你对太空探索有哪些想法和兴趣？课后作业：1. 阅读相关资料，了解更多关于宇宙航行的知识；2. 思考如何应用物理理论提出创新的宇宙航行方案；3. 准备一份关于宇宙探索的小研究报告。
教学反思：通过本节课的教学，学生对宇宙航行有了更深入的了解，掌握了相关的物理理论和技术知识。
教学中注重实践和案例分析，激发了学生的学习兴趣和科学思维能力。
在今后的教学中，可以进一步引导学生开展实践性学习和探究性学习，培养其创新精神和解决问题的能力。
高三物理复习教案：《宇宙航行》
高三物理复习教案：《宇宙航行》（学习版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制学校：__________________编制时间：____年____月____日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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《宇宙航行》教案
《宇宙航行》教案《宇宙航行》教案范文我今天说课的课题是《宇宙航行》，关于这节课我主要介绍以下几方面内容：教材简介，课程分析，教学目标，教学重点难点，教学过程，小结，其中教学过程又包括下面五个部分：复习旧课，新课引入，新课教学，巩固复习，布置作业，下面我将对各个部分进行详细的解说。
一、教材简介《宇宙航行》是人民教教育出版社出版的普通高中课程标准实验教科书物理必修2模块第7章第5节的内容。
二、课程分析本节课是以学生已掌握的曲线运动一章中的平抛运动，圆周运动，和向心力等知识以及万有引力定律为基础。
重点讲述了人造卫星的发射原理，人造卫星绕地球做圆周运动的动力学原因和人造卫星的速度问题。
人造卫星是万有引力定律在天文学上应用的一个实例，为学生以后深入学习研究天体物理问题奠定了基础，而且本节课与社会生活有着密切的联系，如气象卫星与天气预报，卫星定位系统与自动导航汽车等，更值得大家瞩目的是：我国在20××年，20××年相继成功发射了“神舟五号” 、“神舟六号”宇宙飞船，圆了国人盼望已久的飞天之梦，为以后进一步的科学研究奠定了坚实的基础，因此本节课具有广泛的现实意义和科研价值。
三、教学目标依据课程标准，对教材分析之后制定了如下三维教学目标：（一）知识与技能1）知道世界航天发展史和中国航天发展史；2）理解人造卫星的发射原理，并能够准确阐述其绕地球做圆周运动的动力学原因；3）会计算人造卫星的环绕速度，并能推导第一宇宙速度；4）了解第二，第三宇宙速度的含义。
（二）过程与方法1）通过“航天员与记者”模拟活动的参与，提高学生的合理表达能力；2）学生在人造卫星发射原理的探究过程中培养自主探究能力和分析推理能力。
（三）情感态度与价值观1）通过观看“世界航天发展史和中国航天发展史”视频激发学生学习科学，热爱科学的激情，增强民族自信心和自豪感。
四、教学重点难点学生在解决第一宇宙速度，以及相关课后习题时均以人造卫星的环绕速度为基础，因此本节课的重点内容是人造卫星环绕速度的求解。
高中物理《宇宙航行》教学设计
宇宙航行》教案申庭庭一、教学目标（一）知识与技能（1）了解人造地球卫星运行轨道的有关知识和同步卫星特点；（2）掌握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；（4）了解航天发展史；（二）过程与方法（1）培养学生对科学的探究能力；（2）培养学生在处理实际问题时合理构建物理模型的能力；（3）培养科学的思维方法，分析、归纳问题的能力。
（三）情感态度与价值观（1）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）介绍我国在航天方面的成就，激发学生的爱国热情；（3）了解人类探索宇宙的不懈努力，促使学生树立献身科学的人生观和价值观三、教学重点（1）第一宇宙速度的推导；（2）人造卫星运转的环行速度与卫星发射速度的区别；（3）卫星运行的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系四、教学难点人造卫星运转的环行速度与卫星发射速度的区别；五、教学方法启发探究式教学、讲授法、多媒体辅助教学六、教学准备多媒体制作，投影仪、地球仪七、教学过程（一）时事新闻视频，引入新课利用多媒体播放新闻视频：美国东部时间2009 年2 月10 日上午11 时55 分（北京时间11 日0 时55 分），美一颗通信卫星与一颗俄罗斯报废卫星相撞。
目前，在绕地轨道飞行的人造卫星、空间站、太空飞船和太空碎片的数量在不断增加，卫星为什么会相撞？卫星的运动到底存在着什么规律，今天我们就来研究卫星的运动。
首先让我们来了解卫星的轨道。
（二）宇宙速度1．演示水平抛出的粉笔：学生观察落地点的变化，思考落地点为什么会变化？2．牛顿的思考与设想：根据抛出粉笔的演示实验启发学生思考：生活中现象，抛出的物体将要落回地面，如何让抛出的物体不再落回地面呢？牛顿认为速度可以战胜引力。
由平抛运动规律知，在地面上将一个物体水平抛出，若抛出时速度越大，则落地点距抛出点的水平距离越大。
如果抛出速度很大时，将会怎样？（落地点更远）当落地点很远时，此时还能将地面看作平面吗？（不能，应看成圆）牛顿根据自己的设想草拟了一幅极富创意的人造卫星原理图。
高中物理《宇宙航行》优质课教案、教学设计
一、教学目标（一）知识与技能教学设计6.5《宇宙航行》（1）知道人造地球卫星的运行原理，会运用万有引力定律和圆周运动公式分析解答有关卫星运行的原因；（2）掌握三个宇宙速度，会推导第一宇宙速度；（3）简单了解航天发展史。
（4）能用所学知识求解卫星基本问题。
（二）过程与方法（1）培养学生科学探索能力；（2）培养学生在处理实际问题时，如何构建物理模型的能力；（3）学习科学的思维方法培养学生归纳、分析和推导及合理表达能力。
（三）情感态度与价值观介绍我国航天事业的发展现状，激发学习科学，热爱科学的激情，增强民族自信心和自豪感。
二、教具：多媒体课件、投影仪、计算机三、教学重点难点（1）第一宇宙速度的推导；（2）人造卫星运转的环行速度与卫星发射速度的区别；（3）卫星做圆周运动时，各物理量的关系。
四、教学方法启发探究式教学、多媒体辅助教学。
五、课前准备1.学生的学习准备：预习人造卫星的发射、第一宇宙速度的计算。
2.教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案。
六、教学过程（一）创设情境，激发情感，引入新课1.利用多媒体播放视频：（1）中国人的“飞天”梦想，（2）万户飞天（3）外国人的“飞天”梦想2.多媒体展示学习目标3.学生阅读“牛顿关于卫星的设想”问题情境：1.月球也要受到地球引力的作用,为什么月亮不会落到地面上来?2.若抛出物体的水平初速度足够大,物体将会怎样?试大胆猜想。
通过这些激发学生学习兴趣。
（二）教学过程一、宇宙速度1、多媒体动画演示：以逐渐增大的水平速度平抛物体看是否落回地面学生观察落地点的变化，落地点为什么会变化？2.牛顿的思考与设想：△抛出的速度v 越大时，落地点越远，速度不断增大，将会出现什么结果？△牛顿根据自己的设想草拟了一幅极富创意的人造卫星原理图。
△牛顿的设想由于受技术条件的限制，物体不可能达到这样的速度，但他的思想启发了后人，在太空探索中立了头功。
△动画展示牛顿的设想过程。
3.算一算:物体初速度达到多大时就可以成为一颗人造卫星呢?引导学生建模：设地球质量为M，半径为R。
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2011高三物理一轮复习教学案（32）--宇宙航行
【要点点拨】
1.第一宇宙速度7.9km/s 是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，而如人造卫星绕地球做匀速圆周运动的半径越大，则所需的线速度相应越小。
2.若实际发射卫星的的速度大于7.9km/s 且小于11.2km/s ，则卫星绕地球做椭圆运动。
卫星如做椭圆运动，它在各点的速度大小是不同的由r
GM v =可粗略看出，r 变大时，
v 变小。
3.在求解有关人造卫星的的习题时，一定要注意卫星离地面高度与卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径是两个不同的概念。
4.第二、第三宇宙速度虽然数值上比第一宇宙速度大不多，但要达到这一速度是相当困难的。
【解题思路】
1. 用万有引力定律处理天体问题，主要有两条解题思路：（1）在地面附近把万有引力看
成等于物体受的重力，即mg F =引，主要用于计算涉及重力加速度的问题；（2）把天体的运动看成是匀速圆周运动，且向心引F F =，主要用于计算天体质量、密度以及讨论卫星的速度、角速度、周期随轨道的变化而变化等问题。
2. 地面上物体的重力是由于地球对物体的万有引力引起的，但一般情况下这两者并不相
等，因为地面上物体随地球自转的向心力也由万有引力的一个分力提供，不过这一分力却较小，实际计算中常常忽略。
3. 人造卫星中的物体所受地球的万有引力全部提供卫星作圆周运动的向心力，因此卫星
内部的物体处于完全失重状态。
【学习目标】
1.了解卫星的发射运行等情况.
2.了解飞船飞入太空的情况.
3.知道三个宇宙速度的含义,会推导第一宇宙速度.
【自主学习】
一、宇宙速度
1、人造地球卫星在地面附近绕地球做圆规道运行时，速度为0v ,如果将它发射至半径为二
倍地球半径的高空轨道，那么它的运行速度是=v ＿0v 。
2、两颗人造地球卫星A 和B 的质量比2:1:=B A m m ，轨道半径之比3:1:=B A r r ，某一时刻它们的连线通过地心，则此时它们的线速度之比=B A v v :＿，向心加速度之比=B A a a :＿ ，向心力之比=B A F F : ＿。
二、梦想成真
1、人造地球卫星以地心为圆心，做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ） A ：半径越大，速度越小，周期越小 B ：半径越大，速度越小，周期越大 C ：所有卫星的速度均是相同的，与半径无关
D ：所有卫星的角速度均是相同的，与半径无关
2、若已知某行星绕太阳公转的半径为r ，公转周期为T ，万有引力恒量为G ，则由此可
求出（ ）
A ：某行星的质量
B ：太阳的质量
C ：某行星的密度
D ：太阳的密度
【典型例题】
例1、 月球的质量约为地球的1/81，半径约为地球半径的1/4，地球上第一宇宙速度约
为7.9km/s,则月球上第一宇宙速度月为多少？
例2、人造地球卫星与地面的距离为地球半径的1.5倍，卫星正以角速度ω做匀速圆周运
动，地面的重力加速度为g ，R 、 ω、g 这三个物理量之间的关系是（ ）
A ：R
g 525
2=ω B ：R
g 52=ω C ：R
g 232
3 D ：R
g 255
2
例3、 在绕地球做匀速圆周运动的航天飞机的外表面上，有一隔热陶瓷片自动脱落，则陶瓷片的运动情况是
A ：平抛运动
B ：自由落体运动
C ：仍按原轨道做匀速圆周运动
D ：做速圆周运动，逐渐落后于航天飞机
【针对训练】
1、利用所学的知识，推导第一宇宙速度的表达式gR v =。
2、在某星球上，宇航员用弹簧称称得质量为m 的砝码的重为F ，乘宇宙飞船在靠近该
星球表面空间飞行，测得其环绕周期是T 。
根据上述数据，试求该星球的质量
3、地球的同步卫星距地面高h 约为地球半径R 的5倍，同步卫星正下方的地面上有一静
止的物体A ，则同步卫星与物体A 的向心加速度之比是多少？若给物体A 以适当的绕行速度，使A 成为近地卫星，则同步卫星与近地卫星的向心加速度之比为多少？
4、我们国家在1986年成功发射了一颗实用地球同步卫星，从1999年至今已几次将“神
州”号宇宙飞船送入太空。
在某次实验中，飞船在空中飞行了36h ,绕地球24圈。
那么同步卫星与飞船在轨道上正常运转相比较 （ ）
A ：卫星运转周期比飞船大
B ：卫星运转速率比飞船大
C ：卫星运转加速度比飞船大
D ：卫星离地高度比飞船大
5、甲、乙 两颗人造地球卫星在同一轨道平面上的不同高度处同向运行，甲距地面高度
为地球半径的0.5倍，乙甲距地面高度为地球半径的5倍，两卫星在某一时刻正好位于地球表面某处的正上空，试求：（1）两卫星运行的速度之比；（2）乙卫星至少经过多少周期时，两卫星间的距离达到最大？
6、一宇航员在某一行星的极地着陆时，发现自己在当地的重力是在地球上重力的0.01
倍，进一步研究还发现，该行星一昼夜的时间与地球相同，而且物体在赤道上完全失去了重力，试计算这一行星的半径R 。
7、侦察卫星通过地球两极上空的圆轨迹运动，他的运行轨道距地面高度为h ，要使卫星
在一天的时间内将地面上赤道各处在日照条件下的情况全部拍摄下来，卫星在通过赤道上空时，卫星上的摄像机至少应拍摄地面上赤道圆周的弧长是多少？（设地球的半径为R ，地面处重力加速度为g ，地球自转周期为T ）
8．登月火箭关闭发动机在离月球表面112km 的空中沿圆形轨道运动，周期是120.5min,月球的半径是1740km ，根据这组数据计算月球的质量和平均密度。
附：答案：[自主学习]一、1.
2
2 2.1:
3 二、1.B 2.B [典型例题]例一.76.1km/s
例二.A 例三.C [针对训练]1.略 2.
3
4
4
3
16Gm
T
F π 3.（1）6：1 （2）1：36 4.AD
5.（1）2：1（2）
14乙T
6. 7
108.1⨯ 7.g
h R T
3
2
)
(4+π 8．23
10
16.7⨯=M ，3
3
10
7.2m
kg ⨯=ρ。