第5节宇宙航行

宇宙航行宇宙航行教学设计教学设计教学设计背景教学设计背景教学过程设计教学过程设计教学目标确定教学目标确定教学设计体会教学设计体会教学设计背景分析教学设计背景分析 1教材分析（地位和作用）教材分析（地位和作用）（1）知识特点：）知识特点：稍有稍有变动变动重点突出了重点突出了“宇宙速宇宙速度度”的教学，加强了逻辑的严密性。的教学，加强了逻辑的严密性。（2）知识地位：）知识地位：“万有引力定律万有引力定律”中的重点中的重点内容，是进一步研究天体物理问题的理论内容，是进一步研究天体物理问题的理论基础。基础。（3）教学内容的局限性。）教学内容的局限性。教学设计背景分析教学设计背景分析 2、学生分析、学生分析 年龄特征年龄特征 知识基础知识基础 认知特点及思维规律认知特点及思维规律 教学重点教学重点:（1）第一宇宙速度的推导）第一宇宙速度的推导.（2）运行速率与轨道半径之间的关系）运行速率与轨道半径之间的关系 教学难点：教学难点：（1）运行速率与轨道半径之间的关系运行速率与轨道半径之间的关系 （2）卫星的变轨问题）卫星的变轨问题教学目标确立教学目标确立（1）知识目标）知识目标 了解人造卫星的有关知识；了解人造卫星的有关知识；知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度；宙速度；了解同步卫星的运行周期和轨道半径；了解同步卫星的运行周期和轨道半径；知道人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等航知道人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器进入轨道后，其中物体发生失重现象天器进入轨道后，其中物体发生失重现象的原因。的原因。（2）能力目标）能力目标 通过用万有引力定律推导第一宇宙速度，逐通过用万有引力定律推导第一宇宙速度，逐步提高学生用学过的知识分析和解决新问题的步提高学生用学过的知识分析和解决新问题的能力；能力；培养学生解决实际问题的能力。培养学生解决实际问题的能力。（3）德育目标）德育目标 理解科学技术与社会的互动关系，培养科学理解科学技术与社会的互动关系，培养科学的民主意识；的民主意识；通过学习我国卫星技术的发展情况，增强学通过学习我国卫星技术的发展情况，增强学生的爱国主义思想和民族自豪感；生的爱国主义思想和民族自豪感；培养团结协作的精神。培养团结协作的精神。教和学的方法教和学的方法 探究式、讨论式探究式、讨论式教学方法为主，教学方法为主，讲解法和谈话法为辅讲解法和谈话法为辅.注重教会学生注重教会学生如何根据教学要求发现问题和自主如何根据教学要求发现问题和自主探索、解决问题。探索、解决问题。教学过程设计教学过程设计情景导入情景导入自主探索自主探索交流协作交流协作教学评价教学评价总结构建总结构建谁为人类迈向太空提供科学思想19世纪中叶俄罗斯学者齐奥尔科夫斯基（喷气世纪中叶俄罗斯学者齐奥尔科夫斯基（喷气推进的多级火箭）推进的多级火箭）第一颗人造地球卫星何时何地发射成功1957年年10月月4日苏联日苏联第一艘载人飞船何时何地发射成功1961年年4月月12日日 苏联苏联 加加林加加林 东方一号载人飞船东方一号载人飞船人类何时登上月球1969年年7月月16日日9时时32分，美国分，美国 阿波罗阿波罗11号升空，号升空，19日进入月球轨日进入月球轨道，道，20日下午日下午4时时17分着陆，分着陆，10时时56分阿姆斯特朗踏上月面分阿姆斯特朗踏上月面对个人来说，这不过是小小的一步，但对人类而言，对个人来说，这不过是小小的一步，但对人类而言，却是巨大飞跃却是巨大飞跃中国航天事业中国航天事业19921992年载人航天工程正式启动年载人航天工程正式启动20032003年年1010月月1515日日9 9时，神州时，神州5 5号宇宙飞船在酒泉卫星中心成号宇宙飞船在酒泉卫星中心成功发射，将第一位航天员杨利伟送入太空绕行功发射，将第一位航天员杨利伟送入太空绕行1414圈，圈，1010月月1616日日6 6时时2323分降落在内蒙古主着陆场分降落在内蒙古主着陆场中国成为世界上第三个独立开展载人航天活动的国家中国成为世界上第三个独立开展载人航天活动的国家神舟六号发射升空神舟六号发射升空宇航员聂海胜太空中拍照片宇航员聂海胜太空中拍照片费俊龙聂海胜空地通话费俊龙聂海胜空地通话两位宇航员凯旋归来两位宇航员凯旋归来ABCDOV0以平抛运动为模型的推理过程地球牛顿人造卫星原理图 在地球上抛出的物体，当它的速度足够大时，物体就永远不会落到地面上，它将做怎样的运动？根据学过的万有引力定律，想一想这个速度应该有多大呢？比较三个宇宙速度的数值、物理意义和性质。发射速度和环绕速度是一回事吗？二者有何区别？环绕速度和运行半径有何关系？什么是地球同步卫星？“同步”的含义是什么？地球同步卫星在变轨发射过程中，有时做离心运动，有时做向心运动，有时做圆周运动，为什么？提示学生：提示学生：卫星在地球附近环绕时的运动情况和受力情卫星在地球附近环绕时的运动情况和受力情况（万有引力充当向心力），根据牛顿第二定律列式求解况（万有引力充当向心力），根据牛顿第二定律列式求解。让学生分组讨论，计算。鼓励学生把结论写到黑板上。让学生分组讨论，计算。鼓励学生把结论写到黑板上。适时提示学生利用适时提示学生利用“黄金代换黄金代换”进行两种方法求解。进行两种方法求解。方法一：由于卫星在地球附近环绕时，卫星做圆周运动的向心力可看作由重力提供。方法二：卫星做圆周运动，由万有引力提供向心力根据学过的万有引力定律，想一想这个速度应该有多大呢？比较三个宇宙速度的数值、物理意义和性质比较三个宇宙速度的数值、物理意义和性质数值物理意义性质第一宇宙速度（环绕速度）7.9Km/s物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具备的速度最小发射速度和最大环绕速度第二宇宙速度(脱离速度)11.2Km/s克服地球的引力的最小发射速度。发射速度第三宇宙速度（逃逸速度）16.7Km/s挣脱太阳引力束缚的最小发射速度发射速度 人造卫星的发射速度与 环绕速度是两个不同的概念 高轨道发射卫星比低轨道发射卫星困难。提示学生：提示学生：从火箭克服地球引力做功的角度思考向高从火箭克服地球引力做功的角度思考向高轨道发射卫星和向低轨道发射卫星的难易程度。让不同轨道发射卫星和向低轨道发射卫星的难易程度。让不同小组的学生回答，并全班讨论。小组的学生回答，并全班讨论。环绕速度：是指卫星在进入环绕轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度。提示学生：提示学生：环绕速度就是卫星进入轨道稳定运行时环绕速度就是卫星进入轨道稳定运行时的线速度。试用学过的知识推导不同高度卫星的环绕的线速度。试用学过的知识推导不同高度卫星的环绕速度。速度。设地球和卫星的质量分别为M和m，卫星到地心的距离为r，卫星的环绕速度为v，由于卫星运动所需的向心力由万有引力提供 22MmvGmrrG Mvr卫星绕地球环绕的速度是?r大,v发射大;而v环绕却小行星检验一下你的结论是否正确！地球同步卫星地球同步卫星根据下图，让学生分组寻找地球同步卫星有何特点，根据下图，让学生分组寻找地球同步卫星有何特点，“同同步步”真正的含义是什么？然后让不同小组学生回答，全班真正的含义是什么？然后让不同小组学生回答，全班讨论，总结结论。讨论，总结结论。提示学生：提示学生：如何把看到的现象用准确的物理专业术语表达出来！如何把看到的现象用准确的物理专业术语表达出来！让学生思考地球同步卫星的各物理量是否确定？让学生思考地球同步卫星的各物理量是否确定？（复习性）（复习性）地球同步卫星的变轨发射 同步卫星的变轨发射.exe 提示学生：提示学生：卫星做离心运动和向心运动时受到的万有引力和所需要的向心力各是什么关系？解决卫星变轨问题的关键是分析什么？应用：低轨道卫星这样实现向高轨道的运动？教学评价 总结学生的探究情况，对学生问题较集中的知识，进行适当提示或评价。通过学案的“当堂练习”进行检测，了解课堂学习效率如何，集中问题多的地方，做到有的放矢。总结构建 宇宙航行宇宙航行一、宇宙速度一、宇宙速度1、牛顿人造卫星原理（第一宇宙速度）、牛顿人造卫星原理（第一宇宙速度）推导：推导：或：或：数值：数值：V=7.9km/s意义：意义：物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具备的最小速度。备的最小速度。2、第二宇宙速度、第二宇宙速度数值：数值：11.2km/s意义：克服地球的引力束缚的最小发射速度。意义：克服地球的引力束缚的最小发射速度。3、第三宇宙速度、第三宇宙速度数值：数值：16.7km/s意义：使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度意义：使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度4、发射速度与环绕速度、发射速度与环绕速度高轨道发射卫星比低轨道发射卫星困难高轨道发射卫星比低轨道发射卫星困难。原因是高轨道发。原因是高轨道发射卫星时火箭要克服地球对它的引力做更多的射卫星时火箭要克服地球对它的引力做更多的功功环绕速度环绕速度：是指卫星在进入环绕轨道后：是指卫星在进入环绕轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度。绕地球做匀速圆周运动的线速度。卫星绕地球环绕的速度是卫星绕地球环绕的速度是?r大大,v发射大发射大;而而v环绕却小环绕却小二、地球同步卫星二、地球同步卫星三、作业三、作业2vmgmR66.37109.8m/s7.9km/svgR22M mvGmrr112466.67 105.89 10m/s 7.9km/s6.37 10GMvr22M mvGmrrG Mvr教学设计体会教学设计体会 1拓展教材内容，增加教学容拓展教材内容，增加教学容量。量。2提高学习兴趣，突出自主学提高学习兴趣，突出自主学习习 3改变知识获取的渠道，实现改变知识获取的渠道，实现教师职能的转变，促进师生角教师职能的转变，促进师生角色作用更加合理。色作用更加合理。一个人最完美和最强烈的情感来自面对不解之迷！一个人最完美和最强烈的情感来自面对不解之迷！让我们为祖国的强盛而骄傲！让我们为祖国的强盛而骄傲！不妥之处请大家批评指正！不妥之处请大家批评指正！谢谢大家！谢谢大家！