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1、 宇宙航行教学设计浏阳五中 陈云凡一教材分析人教版必修二第六章第五节宇宙航行先讲解人造卫星的向心力等于万有引力，推导出向心加速度、线速度、角速度和周期几个公式，然后重点讲述了人造卫星的发射原理，推导了第一宇宙速度，介绍了三个宇宙速度的含义。本节内容是万有引力定律在天体运动中的具体运用，是航天科学技术理论基础。引导学生运用科学的思维方法，探究人造卫星的发射原理，进行知识的正向迁移，顺利、流畅地推导第一宇宙速度，有助于培养学生的发散思维、逻辑思维和分析推理的能力。另外，学生通过对人造卫星、宇宙速度的了解，也将潜移默化地产生对航天科学的热爱，增强民族自信心和自豪感。二学情分析通过前面的学习，学生已对
2、曲线运动的特点、平抛运动、圆周运动和万有引力定律已有一定的了解。在此基础上，通过教师合理诱导，按照迁移规律科学地设计问题情境，促进学生探究，获得新知。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。但只要始终参与到学习情境中，五官体验激活思维，大胆猜想，敢于表达，就都能获得发展和提高。三教学目标（一）知识与技能1、理解天体做圆周运动时，向心力等于万有引力，从而推出向心加速度、线速度、角速度和周期的公式。然后利用练习反馈使学生掌握用万有引力定律和圆周运动知识求解有关卫星运动的基本问题。2、通过动画，图像以及合理诱导让学生了解卫星的发射原理。3、利用合理诱导使学生掌握三个宇宙速
3、度，学会推导第一宇宙速度，以及第一宇宙速度的两种表述形式。（二）过程与方法1通过对人造卫星的发射原理和第一宇宙速度公式推导的学习，使学生经历科学探究、分析、归纳的思维过程；2教育学生在处理实际问题时，如何忽略次要因素，抓住主要因素，抽象出物理模型。从而对学生进行物理研究方法的培养。（三）情感态度与价值观1在主动学习合作探究过程中，体验和谐、流畅、民主、愉悦的学习情境，在满怀热望的探究中不断获得美的感受和成功的喜悦。2介绍我国航天事业的发展现状，激发学生的求知欲和热爱科学的激情，增强民族自信心和自豪感，培养爱国热情。四教学重点1人造卫星的发射原理，第一宇宙速度的推导； 2卫星做圆周运动时，各运动
4、量与轨道半径r的关系。五教学难点1卫星做圆周运动时，各运动量与轨道半径r的关系；2人造卫星的运行速度与卫星发射速度的区别。六教学准备多媒体课件、投影仪、计算机七教学方法启发探究式教学、多媒体辅助教学。八设计思想1教学主线设计本节课是应用课，学生已学过平抛运动、匀速圆周运动、万有引力定律等基本理论，具备了解决问题的基本工具。所以在设计中突出发挥学生的主体作用。课堂中通过设疑思考启发引导这样一条主线，激发鼓励学生的大胆思考、积极参与，让学生通过自己的分析研究来掌握获取相关的知识和方法。2教学媒体设计通过多媒体课件，创设情境，激发求知欲望；增强感性认识，将抽象变得具体，帮助学生认识科学的本质及内涵。
5、并利用课件板书相关内容，增大课堂容量。九课时安排 一节课十教学过程（一）创设情境，激发情感1、教师导入探究宇宙，奔向太空，自古有之。古有嫦娥奔月，今有人造卫星和宇宙飞船。人类第一颗人造卫星于1957年10月4日从前苏联升空，1969年7月美国“阿波罗11号”成功登上月球，中国也于1970年发射了第一颗人造卫星。特别是2003年10月15日至16日，中国第一次实现载入航天，宇航员杨利伟乘坐“神舟五号”绕地飞行14圈，顺利返回，圆了中国人盼望已久的飞天之梦。2适时设疑：那么人类是怎样把物体发射出去，送入太空的呢？3出示课题：宇宙航行。教师设问，引领学生进入学习活动中。（二）观察思考，合作探究1.诱
6、导观察：（1）教师演示：在讲台台上先后以不同水平速度抛出小球，小球运动水平位移如何？（2）教师设疑：观察比较运动情况，你能发现什么？（3）师生小结：得出两个结论。 物体由于地球引力的作用均落回地面。初速度越大， 物体的初速度越大，飞得越远。（2）放飞思维，大胆猜想：课件展示牛顿设想，并用动画动态演示：忽略空气阻力的影响，当抛出物体的初速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来，它将围绕地球运转。师生小结：牛顿设想的运动是完全可能的。当物体的初速度足够大时，物体将围绕地球做匀速圆周运动，成为一颗人造地球卫星，简称人造卫星。出示标题一：人造卫星（三）精心研究，合理推导1推导卫星向心加速度、环绕速度（
7、线速度）、角速度与公转周期公式： 根据万有引力和圆周运动规律，引导学生分析、研究，2引导学生对公式进行分析: 设疑：不同的人造地球卫星，其线速度大小、角速度大小、周期与什么因素有关？有什么样的关系？学生思考讨论交流得出结论：不同的人造地球卫星，其线速度大小、角速度大小、周期均与轨道半径r有关。人造卫星离地面越高，卫星环绕地球运动的线速度、角速度越小，周期T越大。练习反馈:例.如图所示,甲、乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为M和2M的行星做匀速圆周运动。下列说法正确的是()A.甲的向心加速度比乙的小B.甲的运行周期比乙的小C.甲的角速度比乙的大D.甲的线速度比乙的大例、假如一做圆周运动的人造
8、地球卫星的轨道半径增加到原来的2倍，仍做圆周运动，则（ ）A根据公式vr可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍 B根据公式 可知卫星所需的向心力将减小到原来的1/2 C根据公式可知地球提供的向心力将减小到原来的1/4 D根据上述B和C中给出的公式可知，卫星运行的线速度将减小到原来的1/2讨论：由 可知，当r越大的时候，卫星环绕地球做圆周运动的线速度越小，那么是不是越高空的人造卫星，越容易发射呢？并出示二、宇宙速度。类比竖直上抛运动，思考分析：卫星从地球表面发射到卫星的圆轨道上，为了不让卫星再次落回地面，得出要将人造卫星送入轨道发射速度必须大于环绕速度。近地卫星：在地面附近环绕地球做匀速圆周运动
9、的卫星，即r=R则v=7.9km/s是卫星环绕地球做圆周运动的最大速度，简称最大环绕速度。 设问：要让卫星不至于升空后不落回地面，此时卫星的发射速度至少为多少？ 第一宇宙速度：v=7.9km/s是发射卫星的最小速度。 教师引导得出第二、第三宇宙速度。 第二宇宙速度： v=11.2km/s（1）当7.9km/sv11.2km/s时，卫星将绕地球做椭圆运动（2）当v11.2km/s时，卫星将脱离地球束缚，进入太阳系绕太阳转动。 第三宇宙速度： v=16.7km/s，当v16.7km/s时，卫星将脱离太阳的束缚，飞到太阳系之外。注：宇宙速度指发射卫星的速度，而不是卫星的环绕速度。练习反馈例.2013
10、年6月11日17时38分,神舟十号飞船在酒泉卫星发射中心发射升空,航天员王亚平进行了首次太空授课。在飞船进入圆形轨道环绕地球飞行时,它的线速度大小()A.等于7.9 km/sB.介于7.9 km/s和11.2 km/s之间C.小于7.9 km/sD.介于7.9 km/s和16.7 km/s之间例、用m表示地球同步卫星的质量，h表示它距地面的高度，R表示地球半径，g表示地球表面的重力加速度， 表示地球自转的角速度，则同步卫星所受地球对它的万有引力的大小（ ）提示：地球同步卫星是运行方向与地球自转方向一致，运行周期等于地球自转周期并位于地球赤道平面上的圆形轨道。（四）联系实际，促进迁移1释疑（前后
11、呼应）：从牛顿提出设想到第一颗人造卫星上天，历时近三百年，这是为什么？（学生交流、讨论:当时技术落后，不能达到。教师肯定学生回答的正确性。）2世界航天史和中国航天史（五）情感激励，课外探究 1教师结束语： 浩瀚的宇宙就像一座丰富的宝藏，吸引着人类的目光，激励人们去探索其博大和神秘。目前，开发太空资源，开创空间产业，实现太空居住，已逐渐成为航天活动的主旋律。您想了解更多的航天知识吗？想在航天方面发挥自己的能力吗？请阅读相关书目，上网收集有关航天科学知识。只要我们努力学习，就一定能实现自己的理想。 2课外探究参考题： 人造卫星的种类和资料。 同步卫星的含义及特点。（七）布置作业1阅读了解书上P110的阅读材料“黑洞”2P110111 NO 2、6、7（八）板书设计 第五节宇宙航行1、人造卫星人造卫星的绕行速度 rGMv= 人造卫星的角速度 = 卫星运行的周期 T=22、宇宙速度 第一宇宙速度: v1=7.9km/s第二宇宙速度: v2=11.2km/s第三宇宙速度：v3 =16.7km/s第9页
