43中学刘艳辉高中物理宇宙航行新人教版必修2高一.docVIP

高中物理课堂教学教案 课 题 §6.5宇宙航行 课 型 新授课 主讲人 刘艳辉 教 学 目 标 知识与技能 1．了解人造卫星的有关知识 2．会解决涉及人造地球卫星运动的较简单的问题 3．知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一宇宙速度 过程与方法 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．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 教学重点、难点 教学重点 第一宇宙速度的推导 教学难点 运行速率与轨道半径之间的关系 教 学 方 法 以启发式教学为指导思想，采用以问题为中心的课堂教学模式，结合多媒体辅助教学（幻灯片展示图片）浩瀚的宇宙、闪烁的星空，一直牵引着人类无限的遐想。遨游太空是炎黄子孙们很久以来的梦想。在中国古代，流传着嫦娥奔月，以及“鲲鹏展翅”“ 九天揽月”的传说。炎黄子孙们用他们富有激情超凡想象力，简单地刻绘着炎黄飞天梦。神舟五号成功飞天，让我们激动地告诉全世界：千年梦，今朝圆了！ 神舟六号安全返回，让我们自豪地告诉全世界：千年梦，今朝再圆！嫦娥一号顺利升空，让我们骄傲地告诉全世界：千年梦，今朝又圆！杨利伟飞向太空，翟志刚太空漫步，那是我们国人的骄傲和自豪，今天我们也来一次《宇宙航行》之旅，进一步探究宇宙的奥妙，同学们你们准备好了吗？问题1小球从同一高度做平抛运动，随初速度的增大，轨迹将如何变化？ 问题2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？（不能） 问题3如果速度继续一直增大，会出现什么情况呢？ 教师：牛顿曾说过：“没有大胆的猜测就不可能作出伟大的发现。”在已有事实的基础上，合理地外推、科学地假设，是认识未知事物的一种科学的方法。由以上事实基础，你能作出怎样的猜想呢？ 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。 牛顿的设想：从高山上用不同的水平速度抛出物体，速度一次比一次大，落地点也就一次比一次离山脚远。如果没有空气阻力，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来。它将围绕地球旋转，成为一颗永远绕地球运动的人造地球卫星。（幻灯片展示学生的猜测和牛顿的卫星发射设想图并用多媒体动画模拟简易发射过）? 可见：高轨道上运行的卫星，向心加速度小、角速度小，周期长。 【例题1】有两颗人造卫星，都绕地球做匀速圆周运行，已知它们的轨道半径之比r1：r2＝4：1，求这颗卫星的：⑴线速度之比；⑵角速度之比；⑶周期之比；⑷向心加速度之比。 解：⑴由得 所以 ⑵由得 所以 ⑶由得 ⑷由得 引入：高轨道上运行的卫星速度小，是否发射也容易呢？这就需要看卫星的发射速度，而不是运行速度 2、宇宙速度 （1）第一宇宙速度 推导： 问题：在牛顿的设想中，物体至少要以多大的速度发射，才能在地面附近绕地球做匀速圆周运动？ 分析：设地球质量为M，物体质量为m，轨道半径为r，物体在地面附近绕地球运行，轨道半径即为地球半径r=R,由万有引力提供向心力： ， 得： 另一种表达形式：根据 ∴ 结论：如果发射速度小于7.9km/s，物体将落到地面，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。 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）第二宇宙速度 大小：。 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，也称为逃逸速度。 注意：发射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆；等于或大于11.2km/s时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运行。 （3）第三宇宙速度 大小：。 意义：使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度，也称为脱离速度。 注意：发射速度大于11.2km/s，而小于16.7km/s，卫星绕太阳作椭圆运动，成为一颗人造行星。如果发射速度大于等于16.7km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间。 3、人造卫星的发射速度与运行速度 （1）发射速度： 发射速度是指卫星在地面附近离开发射装置的初速度，一旦发射后再无能量补充，要发射一颗人造地球卫星，发射速度不能小于第一宇宙速度。 （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