高一物理《万有引力与航天》教学设计-单元教学设计
高中物理第六章万有引力与航天3万有引力定律教学设计必修2
万有引力定律教学流程图教学目标一、知识与技能目标（１）理解万有引力定律的推导思路和过程。
（２）理解并掌握万有引力定律。
（３）知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。
二、过程与方法目标（１）认识科学研究活动中根据事实和分析推理进行猜想、假设和检验的重要性，培养学生的推理能力、概括能力和归纳总结能力；（２）结合“月－地检验”通过思维程序“提出问题→猜想与假设→理论分析→实验观测→验证结论”培养学生探究思维能力。
三、情感态度与价值观目标（１）学习科学家们谦逊美德，使学生学习中互相协作、互相借鉴，培养团队精神。
（２）认识天文观测、分析推理、归纳总结等科学意识和方法的重要性，培养学生尊重客观事实并透过现象看本质的认识观。
（３）学习科学家们坚持不懈、勇往直前和一丝不苛的工作精神，培养学生良好的学习习惯和善于探索的思维品质；教学重点１．万有引力定律的推导思路和过程。
２．万有引力定律的内容及表达公式。
教学难点１．对万有引力定律的理解；２．对万有引力的理解：任意物体间都有万有引力作用。
３．计算万有引力时物体间距离的含义。
教学媒体与环境（１）电脑、投影仪、屏幕、视频展示台；（２）Ｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔ、自制多媒体Ｆｌａｓｈ积件：行星绕太阳的运动动画、苹果落地的受力动画、地球引力作用于运动着的月球的受力动画等等。
教学方法启发诱思，分析推理、猜想假设、事实验证、归纳总结等方法。
教学过程一、复习提问，导入新课教师：我们上节课学习了两个问题：其一是追寻牛顿的足迹学习了行星运动的动力学问题，找到了太阳与行星间引力的规律，谁能回答一下其具体内容呢？学生：（引导学生复习上节课内容）教师：同学们掌握得很好。
根据其间引力的作用规律，完全可以解释行星的运动了。
正是由于行星受到了太阳对它的引力作用，行星才不会飞离太阳，而是按开普勒发现的三个规律绕太阳运动。
教师：我们上节课学习的另一个问题是：太阳与行星间的引力规律是否适用于卫星绕行星的运动。
《万有引力定律与航天(二)》教学设计
《万有引力定律与航天（二）》教学设计
一、教学目标
1.深入理解万有引力定律在航天领域的应用。
2.掌握卫星轨道参数的分析方法。
3.培养学生的科学思维和探索精神。
二、教学重难点
1.重点：万有引力定律在航天中的应用。
2.难点：分析不同轨道卫星的特点。
三、教学方法
讲授法、实例分析法、多媒体演示法。
四、教学过程
1.复习导入
回顾万有引力定律和航天的基本知识。
2.卫星轨道参数分析
（1）讲解卫星轨道的高度、周期、速度等参数的关系。
（2）分析不同轨道卫星的特点和应用。
3.实例分析
选取实际的航天案例，分析万有引力定律的应用。
4.多媒体演示
利用多媒体展示卫星运动的动画，帮助学生理解。
5.课堂练习
让学生进行万有引力定律与航天问题的练习。
6.课堂小结
总结万有引力定律在航天中的应用和卫星轨道参数的分析方法。
7.作业布置
布置课后作业，包括航天问题的分析和计算。
高一物理《万有引力与航天》教学设计-单元教学设计
高一物理《万有引力与航天》教学设计-单元教学设计[做一做]用图钉和细绳画椭圆可以用一条细绳和两图钉来画椭圆．如图所示，把白纸钉在木板上，然后按上图钉．把细绳的两端系在图钉上，用一枝铅笔紧贴着细绳滑动，使绳始终保持张紧状态．铅笔在纸上画出的轨迹就是椭圆，图钉在纸上留下的痕迹叫做椭圆的焦点．[想一想]椭圆上某点到两个焦点的距离之和与椭圆上另一点到两个焦点的距离之和有什么关系? 2．开普勒第二定律第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积（板书）。
展示问题：根据开普勒第二定律，如果一颗行星绕太阳沿椭圆轨道运动，它在离太阳最近的位置（近日点）和最远的位置（远日点），哪点的速度比较大？教师：如图所示，行星沿着椭圆轨道运行，太阳位于椭圆的一个焦点上．如果时间间隔相等，即t 1t 2=t 3t 4，那么面积A=面积B ．由此可见，行星在远日点a 的速率最小，在近日点b 的速率最大． 3．开普勒第三定律第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的平方的比值都相等（板书）。
若用a 代表轨道的半长轴，T 代表公转周期，开普勒第三定律可以用下面的公式表示：比值k 是一个与行星无关的恒量．只与太阳有关。
参考资料：给出太阳系九大行星平均轨道半长轴和周期的数值，供课后验证。
[课堂探究]引导学生深入探究：播放九大行星沿各自轨道运动的课件，使学生对多数行星的轨道与圆十分接近有一个感性认识．教师：实际上，多数行星的轨道与圆十分接近，所以在中学阶段的研究中能够按圆处理．开普勒三定律适用于圆轨道时，应该怎样表述呢?1、行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心；2、对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（或线速度大小）不变，即行星做匀速圆周运动；3、所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。
行星27.3220.3844月球10.0424同步卫星601884495海王星306862869天王星107591426土星4333778木星3.36×1018687228火星3.31×1018365149地球3.35×1018225108金星3.36×101887.9757水星K 值公转周期(天)半长轴(x106km)k T a 23建立了极大信心，人们有能力理解天地间的各种事物。
万有引力与航天教案
万有引力与航天教案一、引言1. 教学目标：a. 让学生了解万有引力的概念及其在航天领域的应用。
b. 培养学生对航天事业的兴趣和热爱。
2. 教学内容：a. 万有引力的定义及其公式。
b. 航天器的基本原理和分类。
二、万有引力1. 教学目标：a. 让学生掌握万有引力的计算方法。
b. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
2. 教学内容：a. 万有引力公式：F=G(m1m2)/r^2。
b. 实例分析：计算地球表面物体受到的万有引力。
三、航天器原理1. 教学目标：a. 让学生了解航天器的工作原理。
b. 培养学生对航天技术发展的关注。
2. 教学内容：a. 航天器的基本组成部分：发动机、推进器、控制系统等。
b. 航天器的分类：卫星、飞船、火箭等。
四、航天器发射与返回1. 教学目标：a. 让学生掌握航天器发射和返回的基本原理。
b. 培养学生运用物理知识分析问题的能力。
2. 教学内容：a. 航天器发射过程：起飞、爬升、轨道转移等。
b. 航天器返回过程：再入大气层、降落等。
五、我国航天事业的发展1. 教学目标：a. 让学生了解我国航天事业的发展历程。
b. 培养学生的民族自豪感。
2. 教学内容：a. 我国航天事业的重要里程碑：东方红一号、嫦娥一号等。
b. 我国航天器的国际合作与交流。
六、万有引力的天体运动应用1. 教学目标：a. 让学生理解万有引力在天体运动中的作用。
b. 培养学生运用物理知识分析天体运动的能力。
2. 教学内容：a. 行星运动的三大定律。
b. 地球卫星的轨道计算。
七、航天器的轨道设计与控制1. 教学目标：a. 让学生掌握航天器轨道设计的基本原理。
b. 培养学生运用数学和物理知识解决轨道控制问题的能力。
2. 教学内容：a. 轨道力学基础。
b. 航天器轨道控制方法。
八、航天器的生命保障系统1. 教学目标：a. 让学生了解航天器生命保障系统的重要性。
b. 培养学生对航天器生命保障系统技术的兴趣。
2. 教学内容：a. 生命保障系统的基本功能。
万有引力与航天教案_物理_教学设计_人教版
万有引力与航天
本章是以人们对天体运动的研究历史和航天技术的发展为主要内容的，在内容编排上与过去教材大致相同，但在每节内容的写法上有了很大的差异。
本书更清晰，更有层次在陈述了人类探索宇宙的科学过程，用更丰富的阅读资料和探究问题激励学生追求科学，探索宇宙奥秘的志趣。
对掌握理解万有定律理解和掌握，并能以此结合圆周运动知识正确分析计算人造卫星的问题是本教学的难点，在教学中注重培养构建物理模型能力和解答天体运动问题基本思路：
⑴将圆周上环绕天体运动看做匀速圆周运动，⑵中心天体对它的万有引力充当向心力，⑶据已知量，利用公式F 供=F 向列动力学方程：
r T
m mr r v m ma r Mm G 22
224πω====⑷⑸
而对人造卫星的运动问题，要求会推导第一宇宙速度，能正确应用分析其向心力来源时的两种考虑
对近地飞行卫星，r=R ，近似为重力充当向心力，即)(,2
R r r
v m mg =≈ 在高空飞行中，引力充当向心力，有r v m r
Mm G 2
2= 本章可分四个单元
1—2节：人们探索宇宙历史，开普勒定律 2课时
3—4节：万有引力定律理解与应用 3课时
5人造卫星运动规律 2课时
6经典力学有限性 1课时。
高中物理《万有引力与航天（1）》优质课教案、教学设计
⾼中物理《万有引⼒与航天（1）》优质课教案、教学设计《万有引⼒与航天》⾼三复习教学设计（⼀）设计思想本讲主要内容就是《万有引⼒》部分⼀轮复习。
通过教学，给学⽣⼀个清晰的知识脉络和模型，使学⽣在⾯对⾼考试题时能⾼效⼊题，⾼效做题，⾼效得分。
促进学⽣熟练掌握，并能减轻学⽣学习的负担，提⾼学习的效率。
其次就是通过这部分内容的学习，激发学⽣对航空、航天产⽣更加浓厚的兴趣和爱好。
（⼆）教材分析《万有引⼒与航天》在⾼考试题中是⼀个必出的内容。
⼏乎每年都以选择题的形式出现。
本专题的知识是以所学物理规律解决“天地”问题的典范。
所以深刻理解万有引⼒定律及应⽤的条件、范围和思路，是这个单元教学的中⼼。
在万有引⼒的应⽤上，主要有三⽅⾯，⼀是在地表⾯附近的应⽤， GMm=mg,R 2和 GMm =Fn+mg （⽮量相加），前者是在不考虑⾃转影响时⽤（因为在地⾯上的物R2体随，后者是在考虑地球⾃转影响时⽤。
⼆是在天上的应⽤（以圆周运动为主），依据是 G Mm ＝F ｎ。
三是卫星的发射与变轨的问题。
r 2（三）学情分析经过⾼⼆的学习之后，学⽣对万有引⼒定律及其应⽤有了⼀定的认识，但由于时间较长，学⽣不仅在知识上有所遗忘，更重要的是规律的⽣疏和⽅法经验的缺失、遗忘，致使学⽣对这部分知识⼜成陌路。
所以在⼀轮复习时，回顾知识，⽤⼀些做过的问题作为引⼦，唤醒学⽣记忆，并在此基础上有针对性地加强经验、⽅法、模型的⼩结（针对考试），可更有效地提升做题的效率。
（四）教学⽬标1、知识与技能（1））复习回顾《万有引⼒》。
（2））⼩结回顾归纳万有引⼒定律在实际中的应⽤及典型模型，指出各类问题解决的⽅法思路。
提⾼学⽣做题的技巧和能⼒。
（3））通过适量练习，⼩结⽅法经验，指出需要注意的事项。
提⾼解题技巧和估算能⼒。
2、过程与⽅法（1））能够应⽤万有引⼒定律解决简单的引⼒计算问题。
（2））掌握计算天体质量与密度⽅法。
（3））掌握天体运动规律与宇宙速度的概念。
高中物理第六章 万有引力与航天 单元教学设计
高中物理第六章万有引力与航天单元教学设计一、任务分析1、课程标准：（1）通过有关事实了解万有引力定律的发现过程。
知道万有引力定律。
认识发现万有引力定律的重要意义，体会科学定律对人类探索未知世界的作用。
（2）会计算人造卫星的环绕速度。
知道第二宇宙速度和第三宇宙速度。
（3）初步了解经典时空观和相对论时空观，知道相对论对人类认识世界的影响。
（4）初步了解微观世界中的量子化现象，知道宏观物体和微观粒子的能量变化特点，体会量子论的建立深化了人类对于物质世界的认识。
（5）通过实例，了解经典力学的发展历程和伟大成就，体会经典力学创立的价值与意义，认识经典力学的实用范围和局限性。
（6）体会科学研究方法对人们认识自然的重要作用。
举例说明物理学的进展对于自然科学的促进作用。
高考说明解读：万有引力定律及其应用、环绕速度Ⅱ级要求，第二宇宙速度、第三宇宙速度Ⅰ级要求。
一级与了解、认识相当，二级与理解、应用相当。
初中教材：未有涉及各版本教材分析：相互借鉴、去长补短、对教学很有帮助。
上海科教版：安排了两章，第五章，万有引力与航天，侧重于规律的发现过程、物理学史及航天事业的学习。
第六章，经典力学与现代物理，侧重于现代物理学的了解与认识。
山东科技版：安排了两章，第五章，万有引力定律及其应用，侧重于章节引入，规律简介、应用及物理学史、航天事业的学习。
第六章，相对论与量子论初步，侧重于现代物理学的了解与认识。
人教版：兼顾二者。
2、本单元在教材中的地位作用及主要内容本章主要知识是万有引力定律及其在天体运动中的应用，重点是第一宇宙速度、卫星线速度、角速度、周期等的计算、比较。
本章是匀速圆周运动、牛顿定律的进一步应用，在高考中占一定的分数。
除知识外，本章内容是对学生进行“过程与方法、情感、态度与价值观”教育的好机会，让学生充分体会“人类对行星运动规律的认识过程和牛顿建立万有引力定律的过程”，让学生充分体验托勒密、哥白尼、第谷、开普勒、布鲁诺、伽利略等物理学家坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度、科学精神和科学思维方法（求真、求简、求美）,让学生充分感知航天活动是一项高顶尖的事业，正改变着我们的生活及正确评价经典力学。
高一物理《万有引力与航天》(教案)
万有引力与航天万有引力定律【教材分析】万有引力定律的发现过程犹如一部壮丽的科学史诗，它歌颂了前辈科学家的科学精神，也展现了科学发展过程中科学家们富有创造性而又严谨的科学思维，是发展学生思维能力难得的好材料，本节课内容充分利用这些材料发展学生的科学思维能力。
教科书在尊重历史事实的前提下，通过一些逻辑思维的铺垫，让学生以自己现有的知识基础身于历史的背景下，经历一次“发现”万有引力的过程：6.26.3从上述物理学史进程中，可以看出《万有引力定律》这节内容是对上两节课教学内容的进一步推演,同时也是下节课教学内容的基础，是本章的教学重点之一，在高中物理中占有比较重要地位。
【教学目标】一、知识与技能1.了解“月—地”检验的理论推导过程，知道重物下落和天体运动的统一性。
2.理解万有引力定律的含义以及适用范围并会用万有引力定律公式解决简单的引力计算问题。
二、过程与方法在万有引力定律建立过程的学习中，学习发现问题、提出问题、猜想假设与理论论证的物理方法。
三、情感态度与价值观通过万有引力定律发现过程的学习，让学生体会物理规律对人类认识世界的作用。
【教学重点】万有引力定律的推导过程，既是本节课的重点，又是学生理解的难点，所以要根据学生反映，调节讲解速度及方法。
【教学难点】由于一般物体间的万有引力极小，学生对此缺乏感性认识，又无法进行演示实验，故应加强举例。
【高考分析】本章内容在高考中属于必考内容，出题形式为一个4分的选择题，虽然分值较小，但是考查内容为本章的所有重要知识点，本节课内容是为后面打下基础，为必考内容。
教学中应加以强调重要性。
【教学方法】科学探究法、启发诱导法、归纳总结法。
【教具】多媒体教学【教学过程】（一）引入新课在上一节我们经历了太阳与行星间引力的探究过程，学习了发现问题、提出问题、猜想假设、推理论证等思想方法。
我们推导出了太阳与行星间的引力规律，即2rMm G F =。
知道了行星为什么能够绕太阳运转而不会飞离太阳。
必修二第六章《万有引力与航天》单元教案
必修二第六章《万有引力与航天》单元教案.docx20必修二第六章万有引力与航天单元教案2.1轨道球心同面原则轨道球心同面原则，是说人造地球卫星的运行轨道平面必通过地球球心。
设想有一人造地球卫星的运行轨道不通过地心，而仅垂直于地轴，如图1所示。
则卫星将在地球对其的万有引力F的分量F2作用下绕地轴做圆周运动；同时在F的分量F1的作用下在地球赤道平面上下振动。
这样，这个卫星的运行轨道将成为螺旋线，而不是圆形轨道了，这样的轨道显然是不存在的。
图1各种人造地球卫星的运行轨道，不论是圆还是椭圆，其轨道平面一定通过地球球心，不存在轨道平面不通过地球球心的运行轨道。
但轨道平面不一定都要与赤道平面重合，目前常见的有与赤道平面重合的赤道轨道，若轨道上运行的卫星的周期与地球自转周期相同，卫星相对地面静止，这种卫星主要用于通讯；有轨道平面与赤道平面垂直且经过两极的极地轨道，卫星在绕地球圆周运行的同时还沿地球自转方向从西向东转动，其周期等于地千公转周期，所以这种轨道也称太阳同步轨道；还有轨道平面既不与赤道平面重合也不垂直的轨道的倾斜轨道。
2.轨道决定一切原则设地球质量为M半彳仝为R质量为m的人造地球卫星在距地面h高度的轨道上做圆周运动，向心加速度为A、线速度为v、角速度为、周期为To由牛顿第二定律和万有引cMm匹物.27r 口=掰aGy=m化，由基本关系式低祝（我）可以得出：/。
由此知，轨道半径随卫星运行速度的增大而减小，这一过程中引力对卫星做正功，又使卫星的速度增大；随卫星运行速度的减小而增大，这一过程中引力卫星做负功，又使卫星速度减小，直到在新的轨道lMm卢上以新的速度运行，此时又有（*）（R h）。
4.近地卫星五最原则所谓近地卫星，是指在距地面的高度远小于地球半径轨道上运行的卫星，此时Rh,hmv2得，卫星的动能为:pQq卫星势能的计算：由库X定律广及电势的定义可得点电荷Q电场中的电势为：r。
与此类似，可由万有引力定律/得地球引力场中的“引力势”Uf=G为：r。
第六章--万有引力与航天单元备课教案
第六章万有引力与航天单元教学目标知识与技能1.能根据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力表达式；2.了解万有引力定律得出的思路和过程，理解万有引力定律的含义，掌握万有引力定律的公式；3.了解地球表面物体的万有引力两个分力的大小关系，计算地球质量；4.行星绕恒星运动、卫星的运动的共同点：万有引力作为行星、卫星圆周运动的向心力，会用万有引力定律计算天体的质量；了解万有引力定律在天文学上有重要应用。
5.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。
6.知道牛顿运动定律的适用范围；了解经典力学在科学研究和生产技术中的广泛应用；过程与方法：1.通过托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、开普勒等几位科学家对行星运动的不同认识，了解人类认识事物本质的曲折性并加深对行星运动的理解。
通过推导太阳与行星间的引力公式，体会逻辑推理在物理学中的重要性；2.培养学生根据数据分析找到事物的主要因素和次要因素的一般过程和方法；培养学生根据事件的之间相似性采取类比方法分析新问题的能力与方法；培养学生归纳总结建立模型的能力与方法。
3.通过用万有引力定律推导第一宇宙速度，培养学生运用知识解决问题的能力。
情感、态度与价值观1.澄清对天体运动裨秘、模糊的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法。
2.感悟科学是人类进步不竭的动力。
感受太阳与行星间的引力关系，从而体会大自然的奥秘。
培养学生认真严禁的科学态度和大胆探究的心理品质；体会物理学规律的简洁性和普适性，领略物理学的优美。
3.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；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。
通过对牛顿力学适用范围的讨论，使学生知道物理中的结论和规律一般都有其适用范围，认识知识的变化性和无穷性，培养献身于科学的时代精神。
教学重点：1.理解和掌握开普勒行星运动定律，认识行星的运动。
学好本节有利于对宇宙中行星的运动规律的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法，并有利于对人造卫星的学习。
高一下册物理教案：万有引力与航天3篇
高一下册物理教案：万有引力与航天高一下册物理教案：万有引力与航天精选3篇（一）教学目标：1. 了解万有引力的概念和公式。
2. 掌握利用万有引力公式计算物体之间的引力。
3. 了解航天的概念和发展历程。
4. 了解地球的运动对航天活动的影响。
5. 了解航天技术在科学研究、天气预测、通信、导航等方面的应用。
教学重点：1. 万有引力的概念和公式。
2. 利用万有引力公式计算物体之间的引力。
教学难点：1. 了解航天技术在科学研究、天气预测、通信、导航等方面的应用。
教学准备：1. 教师准备课件、投影仪等教学工具。
2. 提前准备实验材料、器材。
教学过程：一、导入（5分钟）1. 向学生提问：你们知道什么是万有引力吗？它对我们日常生活有什么影响？2. 请学生回答问题，并引导他们思考万有引力在地球运动、人类航天活动等方面产生的影响。
二、讲解万有引力概念和公式（10分钟）1. 通过讲解PPT或黑板，向学生解释万有引力的概念和公式：F = G * (m1 * m2) / r^2，其中F为两物体之间的引力，G为万有引力常量，m1和m2为两物体的质量，r 为两物体之间的距离。
2. 解释公式中各个参数的含义和单位。
三、计算物体之间的引力（15分钟）1. 给学生提供2个物体的质量和距离信息，让他们利用万有引力公式计算两物体之间的引力。
2. 引导学生进行计算，并检查计算结果。
四、讲解航天的概念和发展历程（10分钟）1. 通过讲解PPT或黑板，向学生介绍航天的概念和发展历程。
2. 引导学生了解人类航天活动的起源、发展和未来发展趋势。
五、讲解地球运动对航天活动的影响（10分钟）1. 通过讲解PPT或黑板，向学生解释地球自转、公转对航天活动的影响。
2. 引导学生了解地球自转产生的地球形状扁球、地球公转产生的季节变化等对航天活动的影响。
六、讲解航天技术的应用（10分钟）1. 通过讲解PPT或黑板，向学生介绍航天技术在科学研究、天气预测、通信、导航等方面的应用。
高中物理《万有引力与航天》优质课教案、教学设计
又已知地球的半径为R，试估算地球的质量。
（引力常量G 已知）本探究点较为简单，时间用的比较少，主要是学生自己课下完成。
1、万有引力与重力之间的关系通过一个例题来检验学生的学习效果。
问题1:不考虑地球自转，在地球表面处物体所受重力与万有引力满足什么样的关系?2、推导：距星体表面高度h 处轨道重力加速度。
3、我们还可以设计出什么样的情景来求地球表面的重力加速度g？至少写出两个改编情景？2、环绕天体法例2、一飞行探测器在半径为R 的某天体上空离该天体表面高为h 的圆形轨道上绕天体飞行，环绕n 周飞行时间为t，求：该天体的质量。
（引力常量G 已知）通过例题2 让学生总结求天体质量的第二种方法，同时，学会拓展，求其它星球的质量方法，给半径如何求密度？拓展：计算天体的密度若将星体看成球体，求该星体的密度还需那些公式？情境3：如果一飞行器环绕某星球表面飞行，运动周期为T,试估算星球的平均密度.总结：学生总结，老师补充。
探究点二、卫星运行参数分析1、人造卫星的运行规律问题1、一卫星围绕地球做匀圆周运动，写出所有万有引力提供向心力的表达式学生推导卫星半径增大各个物理量如何变化，并通过例题3 来进行巩固。
问题2、根据表达式，推导描述圆周运动的物理量与半径r 的关系式总结规律：例题3：卫星A、B 的运行方向相同，其中B 为近地卫星，某时刻，两卫星相距最近(O、B、A 在同一直线上)，已知地球半径为R，卫星A 离地心O 的距离是卫星B 离地心的距离的4 倍，地球表面重力加速度为g，则( )通过题来巩固A．卫星A、B 的运行周期的比值为＝B．卫星A、B 的运行线速度大小的比值为＝C．卫星A、B 的运行加速度的比值为＝D．卫星A、B 至少经过时间t＝，两者再次相距最近总结：例4、如图所示是我国发射的“嫦娥三号”卫星被月球俘获的示意图，“嫦娥三号”卫星先绕月球沿椭圆轨道Ⅲ运动，在P 点经两次制动后最终沿月球表面的圆轨道Ⅰ做匀速圆周运动，已知圆轨道半径为r，椭圆Ⅲ的半长轴为4r，卫星沿圆轨道Ⅰ运行的周期为T，则下列说法中正确的是( )A．“嫦娥三号”卫星在轨道Ⅱ上运行的机械能大于在轨道Ⅲ上运行的机械能B．“嫦娥三号”卫星在轨道Ⅲ上运行时，在M 点的速度大小大于在P 点的速度大小C．“嫦娥三号”卫星在三个轨道上运行时，在P 点的加速度总是相同的D．“嫦娥三号”卫星在轨道Ⅲ上运行时，从M 点运动到P 点经历的时间为4T【学以致用】【学习反思】1．你的学习收获：2．你还有的困惑：【身边的物理】请仔细观察生活，发现航天科技与日常生活给学生留出时间来自己整理、反思。
万有引力与宇宙航行+大单元教学设计
大单元教学设计单元主题第七章万有引力与宇宙航行单元内容一、课标对本单元的基本要求：1、通过史实，了解万有引力定律的发现过程。
知道万有引力定律。
认识发现万有引力定律的重要意义。
认识科学定律对人类探索未知世界的作用。
2、会计算人造地球卫星的环绕速度。
知道第二宇宙速度和第三宇宙速度。
3、知道牛顿力学的局限性，体会人类对自然界的探索是不断深入的。
4、初步了解相对论时空观。
5、关注宇宙起源和演化的研究进展。
二、本单元在教材中的地位、作用及主要内容本章主要只是是万有引力定律及其在天体运动中的作用，重点是宇宙速度中有关周期、速度变轨的计算，本章是匀速圆周运动，牛顿定律的进一步应用。
在高考中占一定的分数，选择题、计算题都有可能出题。
除知识外，本章内容对学生学习过程和学习方法以及情感态度和价值观的教育是一个很好的机会。
让学生充分体会人类对行星运动规律的认识过程和牛顿建立万有引力定律的过程，从而让学生充分感受到第谷、开普勒，伽利略，牛顿等物理学家坚持真理，用于创新和实事求是的科学态度，科学精神和科学思维方法。
让学生充分感知航天事业一项尖端的科学领域事业，是创造美好生活和保家卫国不可缺少的领域。
三、完成课标对本单元的基本要求要做好如下几点：1、预留作业，教师设置问题，学生提出问题，师生共同探究。
第一节内容是全章知识的先导，更是学习第二节万有引力定律的基础，第二节是第一节的递进。
第一节内容本身很难进行探究和思维，但包含十分丰富的科学史料。
因此本节的教学设计应立足于对学生进行科学态度与，责任、科学思想方法的教育。
让学生通过了解科学家关于天体运动问题的研究历史，感悟科学家求真、求简的科学思想方法和科学精神。
学生对有关科学家的事例可能略知一二，但对科学家的发现、创造过程还缺乏系统的了解。
本节教学一般有两种处理方法：一种是教师讲述的方法;另一种是学生先阅读（查询），再由师生共同归纳总结的方法。
对于程度较好的学生采用后一种方法，预先布置任导万有引力大小的表达式。
高三物理《万有引力与航天》教学设计
倾听、理解、练习、
倾听、理解、练习、
倾听、理解、练习、
练习、倾听、思考、笔记。
练习、改错、交流讨论。
练习、改错、交流讨论。
练习、改错、交流讨论。
根据学生层次，优生需理解重力、万有引力得关系，
基本参量通过练习要熟练掌握
优生综合天体运动、抛体运动加以分析
。
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。
学生活动建议
教师活动建议
调整记录
一、开普勒三大定律
结合圆周运动，回顾星星绕太阳的运动的规律
二、星球表面的重力加速度
分认识重力与万有引力的区别，引导学生分析重力、万有引力的关系（黄金代换式）
三、天体运动质量和密度的计算
引导回顾推导天体质量、密度的速度与运动轨迹的关系
五、卫星运行参量
推导、记忆卫星运动参量，并比较同步卫星、近地卫星、赤道上的物体的各个参量
六、卫星变轨问题
从圆周运动特点分析发生变轨的条件，以及在不同轨道上速度、加速度、周期的比较
七、宇宙多星问题
引导分析双星问题中周期、加速度、角速度、质量的关系
（优生）多星问题
思考，回忆，倾听、勾画。
归纳和练习
思考、小结。
2.会用万有引力定律计算物体间的万有引力
3.熟练运用万有引力定律求解天体的质量、密度熟练运用万有引力定律
4.解决天体运行问题知道第一宇宙速度的大小和意义
5.知道同步卫星的特点
优生：物理模型的建立，天体运动和平抛运动综合运用
重、难点
万有引力定律在天体运动问题中的应用，宇宙速度，物理模型的简历
学习环节和内容
万有引力与航天教学设计
课题
万有引力与航天
课时
3课时
万有引力与航天物理教学设计物理万有引力与航天
万有引力与航天物理教学设计物理万有引力与航天新课标要求1、理解万有引力定律的内容和公式。
2、掌握万有引力定律的适用条件。
3、了解万有引力的“三性”,即:①普遍性②相互性③宏观性4、掌握对天体运动的分析。
复习重点万有引力定律在天体运动问题中的应用教学难点宇宙速度、人造卫星的运动教学方法:复习提问、讲练结合。
教学过程周期定律开普勒行星运动定律定律轨道定律面积定律发现万有引力定律表述G的测定天体质量的计算发现未知天体人造卫星、宇宙速度应用万有引力定律(一)投影全章脉络,构建知识体系(二)本章要点综述1、开普勒行星运动定律第一定律:所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上。
第二定律:对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积。
第三定律:所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。
即: 比值k是一个与行星无关的常量。
2、万有引力定律(1)开普勒对行星运动规律的描述(开普勒定律)为万有引力定律的发现奠定了基础。
(2)万有引力定律公式: (3)万有引力定律适用于一切物体,但用公式计算时,注意有一定的适用条件。
3、万有引力定律在天文学上的。
(1)基本方法: ①把天体的运动看成匀速圆周运动,其所需向心力由万有引力提供: ②在忽略天体自转影响时,天体表面的重力加速度:,R为天体半径。
(2)天体质量,密度的估算。
测出环绕天体作匀速圆周运动的半径r,周期为T,由得被环绕天体的质量为,密度为,R为被环绕天体的半径。
当环绕天体在被环绕天体的表面运行时,r=R,则。
(3)环绕天体的绕行速度,角速度、周期与半径的关系。
(4)三种宇宙速度①第一宇宙速度(地面附近的环绕速度):v1=7.9km/,人造卫星在地面附近环绕地球作匀速圆周运动的速度。
②第二宇宙速度(地面附近的逃逸速度):v2=11.2km/,使物体挣脱地球束缚,在地面附近的最小发射速度。
③第三宇宙速度:v3=16.7km/,使物体挣脱太阳引力束缚,在地面附近的最小发射速度。
万有引力与宇宙航行大单元教学设计
万有引力与宇宙航行大单元教学设计哎呀，今天我们聊聊万有引力和宇宙航行这个话题，真的是既有趣又神秘。
想象一下，咱们站在地球上，仰望星空，满天的星星闪闪发光，那种感觉就像是走进了一幅美丽的画卷。
可你知道吗？这些星星可不是随便飘在那里的，都是在万有引力的“牵引”下，乖乖地待在自己的位置上。
就像咱们在地球上，站得稳稳当当，背后有一种无形的力量在支撑着我们。
真是让人想笑，有时候感觉好像自己被“牵着鼻子走”，真的是无奈又搞笑。
你有没有想过，为什么苹果会从树上掉下来？那是因为万有引力呀！这个简单的道理，大家都知道，但它背后可有大文章。
牛顿当年看到苹果掉下来，灵光一闪，才明白了万有引力的奥秘。
你瞧，这个故事就像是一部电影，苹果、牛顿，还有那瞬间的顿悟，真的是太酷了。
想想看，如果没有万有引力，咱们就会“飞”起来，真的是一场疯狂的宇宙旅行了。
可惜呀，咱们还是得老老实实待在地球上。
话说回来，宇宙可大了，咱们的地球在浩瀚的宇宙中就像一颗小小的沙粒，渺小得不值一提。
有时候我在想，航天员那种在太空中漂浮的感觉，简直就像是在做梦！他们在无重力环境下，吃饭、工作，真是生活得有滋有味。
想象一下，喝水的时候，水泡泡一飘，真是让人忍俊不禁。
可不是说万有引力就那么简单。
宇航员在太空中的感觉，和咱们在地球上可是大相径庭。
他们得学会如何在失重的状态下生活，简单的事情变得复杂，真是一个不小的挑战。
这就像咱们在生活中遇到困难一样，有时候要学会适应，才能迎接新的挑战。
你知道吗？宇宙航行可不是一件轻松的事。
得有大把的资金投入，得有高科技的支持。
火箭发射那一刻，大家都屏住呼吸，眼睛一眨不眨，真的是激动得心脏都要跳出来了。
火箭冲向天空，带着人类的梦想，简直就像一场盛大的烟花秀，令人心潮澎湃。
想象一下，万一火箭出了什么差错，那可真是跌入了无底的深渊。
但宇航员们总是带着无畏的精神，勇敢地迎接挑战，真的是让人钦佩。
在宇宙中，咱们其实还是有很多未知的东西。
黑洞、星际旅行、外星生命……这些听起来就像科幻小说中的情节。
高中物理《万有引力与航天1》优质课教案、教学设计
万有引力与航天（复习课），复习目标 知识与技能 1、了解万有引力定律在天文学上的应用 2、会用万有引力定律计算天体的质量和密度（两种方法） 3、会用万有引力定律结合圆周运动知识分析双星或多星系统相关问题 4、能应用万有引力定律及其它知识认识并分析卫星各类问题 5、掌握综合运用万有引力定律和圆周运动学知识分析具体问题的方法 过程与方法 通过求解太阳、地球的质量及各类卫星相关问题，培养学生理论联系实际的运用能力 情感态度 与价值观 通过介绍用万有引力定律发现未知天体的过程，使学生懂得理论来源于实践反过来又可以指导实践的辨证唯物主义观点 教学重点 1、强化四种本部分必须掌握的运动模型 2、应用四种模型分析解决各类问题 教学难点 1、自转模型及应用 2、卫星变轨问题 课时安排1 课时 教学方法讲授法 讨论法教学过程 一、引入 教师活动：1、本部分内容高考分析（考点分布、考点考试频率）2、针对高频考点提炼模型（公转、自转、双星与椭圆轨道模型）（同时强化重点知识体系）二、讲解情景一： 四颗地球卫星 a 、b 、c 、d 的排列位置如图所示,其中 a是静止在地球赤道上还未发射的卫星,b 是近地轨道卫星,c 是地球同步卫星,d 是月球,已知地球半径 R ，同步卫星轨道半径 r,地球表面重力加速度为 g ，第一宇宙速度为 V 1，万有引力常量为G,地球自转周期为 T.问题 1：卫星绕地球做圆周运动，圆心在哪一位置，请用 G 、M 、轨道半径 r ，表示卫星的线速度 v,角 速度 ω,周期 T ，向心加速度 a n 。
问题 2：设近地卫星轨道半径为 R ，试求 a 与b 的线速度之比，向心加速度之比。
（用 R 、r 表示）问题3：请用题干中的已知量表示a、b、c 的重力加速度与向心加速度。
（用G、M、R、r、g 表示）问题4：在上述情景中，可用哪些量来表示地球质量和密度？（用G、T、R、r、V 表示）问题5：若某一时刻，b、c 相距最近，从此时开始计时，b、c 相距最近和最远需经多长时间？(若Tb 和T 已知)问题6：地月系统可看作双星系统，设地球和月球质量分别为M、m，地月距离为L,试求地球、月球的轨道半径之比，线速度之比，向心加速度之比，请用已知量表示地球、月球的周期和轨道半径。
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[做一做]用图钉和细绳画椭圆可以用一条细绳和两图钉来画椭圆．如图所示，把白纸钉在木板上，然后按上图钉．把细绳的两端系在图钉上，用一枝铅笔紧贴着细绳滑动，使绳始终保持张紧状态．铅笔在纸上画出的轨迹就是椭圆，图钉在纸上留下的痕迹叫做椭圆的焦点．[想一想]椭圆上某点到两个焦点的距离之和与椭圆上另一点到两个焦点的距离之和有什么关系? 2．开普勒第二定律第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积（板书）。
展示问题：根据开普勒第二定律，如果一颗行星绕太阳沿椭圆轨道运动，它在离太阳最近的位置（近日点）和最远的位置（远日点），哪点的速度比较大？教师：如图所示，行星沿着椭圆轨道运行，太阳位于椭圆的一个焦点上．如果时间间隔相等，即t 1t 2=t 3t 4，那么面积A=面积B ．由此可见，行星在远日点a 的速率最小，在近日点b 的速率最大． 3．开普勒第三定律第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的平方的比值都相等（板书）。
若用a 代表轨道的半长轴，T 代表公转周期，开普勒第三定律可以用下面的公式表示：比值k 是一个与行星无关的恒量．只与太阳有关。
参考资料：给出太阳系九大行星平均轨道半长轴和周期的数值，供课后验证。
[课堂探究]引导学生深入探究：播放九大行星沿各自轨道运动的课件，使学生对多数行星的轨道与圆十分接近有一个感性认识． 教师：实际上，多数行星的轨道与圆十分接近，所以在中学阶段的研究中能够按圆处理．开普勒三定律适用于圆轨道时，应该怎样表述呢?1、行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心；2、对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（或线速度大小）不变，即行星做匀速圆周运动；3、所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。
行星27.3220.3844月球10.0424同步卫星601884495海王星306862869天王星107591426土星4333778木星3.36×1018687228火星3.31×1018365149地球3.35×1018225108金星3.36×101887.9757水星K 值公转周期(天)半长轴(x106km)k T a 23建立了极大信心，人们有能力理解天地间的各种事物。
教师活动学生活动牛顿发现了万有引力定律，却没有给出引力恒量的数值。
由于一般物体间的引力非常小，用实验测定极其困难。
直到一百多年之后，才由英国的卡文迪许用精巧的扭秤测出。
动画展示：（教材中没有，补充给学生，如右图）并介绍构造、演示实验过程，引导学生一起分析原理。
测引力（极小）转化为测引力矩，再转化为测石英丝扭转角度，最后转化为光点在刻度尺上移动的距离（较大）。
根据预先求出的石英丝扭转力矩跟扭转角度的关系，可以证明出扭转力矩，进而求得引力，确定引力恒量的值G=6.754×10-11 N·m2/kg2。
根据上述资料结合教材，思考问题：1.试比较卡文迪许测定引力常量的值G和现代引力常量G。
并尝试说明卡文迪许在测G值时巧妙在哪里？2.引力常量的测定有何实际意义？（观察动画，阅读课本，思考问题，学生代表发表见解）1.用扭秤的方法卡文迪许测定引力恒量比较精确。
该实验精巧之处：将不易观察的微小变化量，转化为容易观察的显著变化量，再根据显著变化量与微小量的关系，算出微小变化量。
2. 卡文迪许在测定引力恒量G，表明万有引力定律适用于地面的任何两个物体，用实验方法进一步证明了万有引力定律的普适性；同时使得包括计算星体质量在内的关于万有引力定律的定量计算成为可能。
教师活动学生活动活动：叫两名学生上讲台做两个游戏：一个是两人靠拢后离开三次以上.设问：既然自然界中任何两个物体间都有万有引力，那么在日常生活中，我们各自之间或人与物体之间，为什么都对这种作用没有任何感觉呢？创设情景：1.请估算这两位同学，相距1m远时它们间的万有引力多大？（可设他们的质量为50kg）2.已知地球的质量约为6.0×1024kg，地球半径为 6.4×106m，请估算其中一位同学和地球之间的万有引力又是多大？3.已知地球表面的重力加速度2sm8.9=g，则其中这位同学所受重力位多少?并比较万有引力和重力？本题小结：由此可见通常物体间的万有引力极小，一般不易感觉到。
而物体与天体间的万有引力（如人与地球）就不能忽略了。
活动：两位同学靠拢后离开三次以上.学生思考回答：万有引力太小。
根据情景中数据，学生进行估算：1.由万有引力定律得：221mrmGF=代入数据得：F1=1.7×10-7N2.由万有引力定律得：2RMmGF=代入数据得：F2=493N3.N490==mgG，比较结果万有引力比重力大．原因是在地球表面上的物体所受万有引力可分解为重力和自转所需的向心力．（一）引入新课 教师：浩瀚的宇宙、闪烁的星空，神秘而美丽的太空一直牵引着人类无限的遐想。
随着科技的发展，人类终于摆脱了大地的束缚和引力的牵绊，实现了飞天的梦想。
我国航天员也第一次把中国人的足迹印在飞船舱外的茫茫太空之中。
展示神舟飞船图片及航天员翟志刚太空漫步图片。
本节课我们就来学习人类是如何走出地球、飞向宇宙，进行宇宙航行的。
（板书课题）设计说明：由人类飞天之梦的历史激发学生的求知欲和民族自豪感，从而引入课题。
（二）新课教学1.牛顿的设想教师：提供生活经验：我们知道，地球对周围的物体有引力作用，因此抛出的物体要落回地面。
在地面上将一个物体水平抛出，抛出时速度越大，落地点距抛出点的水平距离越大。
（动画模拟演示） 思考：地球是个球体，如果抛出速度很大时，我们还能将地面看作平面吗？如果速度继续一直增大，会出现什么情况呢？学生：思考并回答。
教师：将学生的回答与牛顿的设想作对比，作出肯定，使学生体验思考的快乐。
（多媒体播放“牛顿关于人造卫星的设想”）设计说明：创设问题情境，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，感受科学家的思想之伟大，培养学生的科学思维。
2、三种宇宙速度教师：从牛顿提出设想到第一颗人造卫星上天，历时近三百年。
这是因为发射卫星所需的速度太大了，当时人类科技的水平还产生不了这样大的速度。
思考：以多大的速度将物体抛出，它就不再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星？解法一：（学生1：板书）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 ：R v m R Mm G 22=,R GM v =,代入数据得：s km v /9.7=。
教师：在地面表面附近万有引力的大小与重力的关系是什么?学生：重力近似等于万有引力教师：你能根据这一关系，从另一角度求这个速度吗？解法二：（学生2：板书）R v m mg RMm G 22== 代入数据得：s km v /9.7=教师：这就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，叫第一宇宙速度，又叫环绕速度，它是发射一个物体、使其成为地球卫星的最小速度。
若以第一宇宙速度发射一个物体，物体将在贴着地球表面的轨道上绕地球做匀速圆周运动。
讨论与交流：如果卫星的发射速度大于s km /9.7，会出现什么情况呢？（鼓励学生大胆猜想）（动画演示宇宙速度课件，加深学生理解。
）学生思考回答，教师进行总结说明。
设计说明：教师适当地提示、引导，让学生动脑、动手，利用所学知识推导第一宇宙速度。
同时，锻炼学生利用所学知识分析和解决新问题能力，培养学生科学探索能力。
3、卫星的运行规律（动画演示卫星运行课件，建立正确图景）1、所有卫星都在以地心为圆心的圆（或椭圆）轨道上2、“高轨低速长周期”教师：为简单起见，如果我们将不同轨道上的卫星绕地球运动都看成是匀速圆周运动，请同学们利用已学的知识，探究卫星绕地球的运行速度、周期与轨道半径的关系。
学生3：板演r T m r mv r Mm G 22422π==得：设计说明：通过对卫星运动规律的研究，帮助学生建立起关于各种人造地球卫星运行状况的正确图景，帮助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。
4.课堂练习[例1] 我国发射的第一颗探月卫星“嫦娥一号”的轨道半径是圆形的，且贴近月球表面。
已知月球质量约为地球质量的801，月球的半径约为地球半径的41，地球上的第一宇宙速度约为s km /9.7，求“嫦娥一号”探月卫星绕月球运行的速率？（约s km /8.1）（动画模拟“嫦娥一号”探月卫星发射，让学生了解卫星发射的全过程，为课堂练习提供问题情境。
）[例2] 如图所示，a 、b 、c 是地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，a 、b 质量相同，且小于c 的质量，则（ BD ）A.b 所需向心力最大B.b 、c 周期相等，且大于a 周期C.b 、c 向心加速度相等，且大于a 的向心加速度D.b 、c 的线速度大小相等，且小于a 的线速度设计说明：加强学生对知识的迁移与应用，加深学生对天体运动的动力学关系的正确理解，实现练习与课堂内容的高度统一。
5.梦想成真教师：探索宇宙的奥秘，奔向广阔而遥远的太空，是人类自古以来的梦想。
让学生阅读材料“梦想成真”内容。
（以人类载人航天50周年纪念为切入点，通过图片及视频展示，了解人类探索太空的历史。
） 教师：尽管人类已经跨入太空，登上月球，但是，相对于宇宙之宏大，地球和月球不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。
宇宙有没有边界？有没有起始和终结？地外文明在哪里？……这些都是留给大家将来去解决的问题。
设计说明：让学生了解人类探索太空的过程，感知人类探索宇宙的梦想及成就。
激发学生学习物理的热情，促使学生树立献身科学的人生观和价值观。
6.板书设计一、牛顿的设想二、宇宙速度第一宇宙速度：s km /9.7 第二宇宙速度：s km /2.11第三宇宙速度：s km /7.16。
三、卫星的运行规律7.作业1．阅读教材中的“科学漫步”和“STS ”材料；2．上网查阅：人造卫星的种类、同步卫星的含义及特点。
将学生分组，每个小组任选一个主题进。