宇宙航行_教案9

宇宙航行

【教学目标】

一、知识与技能

1．了解人造卫星的有关知识。

2．知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。

3．通过实例，了解人类对太空的探索历程。

二、过程与方法

1．能通过航天事业的发展史说明物理学的发展对于自然科学的促进作用。

2．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。

三、情感态度与价值观

1．通过对我国航天事业发展的了解，进行爱国主义的教育。

2．关心国内外航空航天事业的发展现状与趋势，有将科学技术服务于人类的意识。【教学重点】

会推导第一宇宙速度，了解第二、第三宇宙速度。

【教学难点】

运行速率与轨道半径之间的关系。

【教学过程】

【第一课时】

案例一

导入新课

故事导入

2007年10月24日经火箭发射，“常娥一号卫

星”首先进入环绕地球的轨道，然后加速，脱离地

球轨道后，惯性滑行，进入环绕月球的轨道，最后

进行科学探测。

结合登月航线讨论：为什么飞船能围绕地球旋

转？飞船在什么条件下能挣脱地球的束缚？

教师活动学生活动设计意图一、宇宙速度

师组织学生观看常娥一号发射并

到达月球的全过程flash动画和

阅读“宇宙速度”。

呈现问题一：

1．抛出的石头会落地，为什么卫

星、月球没有落下来？

2．卫星、月球没有落下来必须具

备什么条件？

师：演示抛物实验，提出问题。

牛顿的思考与

设想：

（1）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？

（2）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。

（3）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。

呈现问题二：

1．平抛物体的速度逐渐增大，物体的落地点如何变化？

2．速度达到一定值后，物体能否落回地面？组织学生讨论猜测：

1．平抛物体的速度逐

渐增大，物体的落地

点逐渐变大。

2．速度达到一定值

后，物体将不再落回

地面。

3．物体不落回地面时

环绕地面做圆周运

动，所受地面的引力

激发学生学习的兴

趣

培养学生实验与理

论的结合，对物理

现象进行大胆科学

猜测的能力。

【教学总结】

1．万有引力定律和向心力公式相结合，可以推导出卫星绕行的线速度、角速度、周期和半径的关系，记住三种宇宙速度的数值，结合航天知识可以进行实际的计算。同步卫星是众多卫星当中较特殊的一种，认识它的特点和规律可以用来求解很多题目。

2．万有引力定律应用于卫星问题，是牛顿第二定律在天体运行中的具体应用，把握好万

有引力定律、牛顿第二定律、匀速圆周运动及其他力学知识的综合，是解答本节问题的关键。

【板书设计】

宇宙航行

1．宇宙速度

7．9km/s 11．2km/s 16．7km/s

第一宇宙速度是卫星发射的最小速度，是在轨道上运行的最大速度 2．人造地球卫星)()2()(2

2

h R T m h R Mm G +=+π

3．同步卫星

定点在赤道上空，周期T 、高度h 、线速度v 一定。

4．梦想成真 （1）世界的成就 （2）中国的成就

【第二课时】

案例二 一、引入新课

1957年前苏联发射了第一颗人造地球卫星，开创了人类航天时代的新纪元。我国在70年代发射第一颗卫星以来，相继发射了多颗不同种类的卫星，掌握了卫星回收技术和“一箭多星”技术，99年发射了“神舟”号试验飞船。这节课，我们要学习有关人造地球卫星的知识。

二、新课教学 1．宇宙速度

教师活动：请同学们阅读课文第一自然段，同时思考下列问题［投影出示］： 1．在地面抛出的物体为什么要落回地面？ 2．什么叫人造地球卫星？ 学生活动：

1．在地面上抛出的物体，由于受到地球引力的作用，所以最终都要落回到地面。 2．如果在地面上抛出一个物体时的速度足够大，那么它将不再落回地面，而成为一个绕地球运转的卫星，这个物体此时就可认为是一颗人造地球卫星。

教师活动：引导学生深入探究

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．物体做平抛运动时，飞行的距离与飞行的水平初速度有何关系? 3．若抛出物体的水平初速度足够大，物体将会怎样？ 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=v 0t

①

h=22

1gt

②

联立①、②可得： x=v 0

g

h 2 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。

教师活动：总结、点评。

演示《人造卫星发射原理图》：平抛物体的速度逐渐增大，飞行距离也跟着增大，当速度足够大时，成为一颗绕地运转的卫星。

牛顿曾依据平抛现象猜想了卫星的发射原理，但他没有看到他的猜想得以实现。今天，我们的科学家们把牛顿的猜想变成了现实。

教师活动：［过渡语］从上面学习可知，当平抛物体的初速度足够大时就可成为卫星。那么，大到什么程度就叫足够大了呢？下面我们来讨论这一个问题。

请同学们考虑下面几个问题：

1．卫星环绕地球运转的动力学方程是什么？

2．为什么向高轨道发射卫星比向低轨道发射要困难？

3．什么叫第一宇宙速度？什么叫第二宇宙速度？什么叫第三宇宙速度？ 学生活动：阅读找出答案。