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6.5 宇宙航行【教学目标】一、知识与技能1.知道三个宇宙速度的含义和数值。2.第一宇宙速度的理解二、过程与方法1.了解人造地球卫星的最初梦想。2.第一宇宙速度的推导过程。3.会解决涉及人造地球卫星运动的较简单的问题。三、情感态度与价值观1.体会万有引力定律在航天事业发展中的重要作用，产生探究的成就感；2.感受人类对客观世界不断探究的精神和情感，激发学习兴趣，认识到掌握物理规律的价值；3.渗透“学以致用”的思想，激发学生的学习热情。【教材分析】重点：宇宙速度的含义及数值难点：1.第一宇宙速度的推导及理解2.人造卫星运动问题及各量关系3.设计问题梯度，筛选教学资源，设计典型练习，引导学生探究，控制讨论交流时间是本节的难点。【学情】学生知道人造地球卫星，上一章已学习了向心力的相关知识，这一章学习了万有引力定律，本节知识学生易于接受。【教法】学生自主讨论、探究，教师结合多媒体课件讲解点拨、分析、比较。【教学手段】计算机多媒体教学，PPT课件、学习提纲、视频播放【课型】新授课 【课时】 1【教学过程】（教师）这一章我们学习了万有引力定律，用万有引力定律解决天体运动问题有两种方法，首先，我们来复习一下。（出示幻灯片）（生答）F引 = Fn F引 = 重力（教师）接下来，我们来看一段视频（出示幻灯片）科技发展到现在，人类已经逐渐揭开了太空的神秘面纱，刚才大家看到的是我国嫦娥一号发射的全过程，那么，卫星如何上天？如何到达指定的高度或位置？有很多的问题是大家想弄明白的。本节课我们利用万有引力定律和圆周运动的知识对宇宙航行作一个初步的了解。（教师）先来了解本节课的教学目标。（出示幻灯片）（生读）（教师）思考:物体怎样才能成为绕地球转动的人造卫星呢？大家来说说你们的想法牛顿的想法和大家一样，牛顿也曾经对人造卫星的发射原理做出了描绘:（教师）下面一起来体验一下（出示幻灯片）牛顿的抛体运动图（边演示边分析）牛顿就曾设想, 从高山上用不同的水平速度抛出物体,速度一次比一次大,则落点一次比一次远,如不计空气的阻力,当速度足够大时, 物体就永远不会落到地面上来,而围绕地球旋转,成为一颗人造（地球）卫星了。接下来我们就来计算一下，人造卫星的发射速度至少多大？把卫星发射到越高的轨道，需要的发射速度越大，所以我们要研究的是在地面附近绕地球做圆周运动的卫星（近地卫星）的发射速度，由于在地面附近，所以其发射速度等于其做圆周运动的线速度的大小。我们把这个速度称做第一宇宙速度。（出示幻灯片，生读）一.宇宙速度1.第一宇宙速度（环绕速度）定义：人造地球卫星在地面附近环绕地球作匀速圆周运动的速度。（师）由以上分析可知，第一宇宙速度是近地卫星的环绕速度，我们用什么方法能求出这个速度？（生探究，讨论，回答，教师点评，总结，幻灯片展示）推导设地球质量为M，近地卫星质量为m，轨道半径r即为地球半径R ，则由由于万有引力等于物体的重力，所以大小：V1 = 7.9 km/s如果7.9km/sV发射11.2km/s，那么它绕地球运动的轨道就不是圆，而是椭圆。2.第二宇宙速度（逃逸速度） 定义：物体能克服地球的引力束缚，永远离开地球的最小发射速度大小：V2=11.2km/s3.第三宇宙速度定义：物体能挣脱太阳引力的束缚而飞到太阳系以外的最小发射速度大小：V3=16.7km/s【知识拓展】（教师）我们要理解清楚几个问题。注意 区分发射速度与运行速度。运行速度：指卫星在轨道上做匀速圆周运动时的线速度。卫星轨道越高，r越大，V运行越小发射速度：指被发射物在地面附近离开发射装置时的速度。由于卫星发射过程中要克服地球引力，所以,轨道越高，所需发射速度越大，而运行速度越小。来看一个练习（生讨论作答，教师分析给出答案）1.关于第一宇宙速度，下列说法中正确的是（ AC ）A.它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的运行速度B.它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度C.它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度D.人造地球卫星的实际运行速度都大于第一宇宙速度实际上，所有卫星 V发射 7.9km/s V运行 7.9km/s第一宇宙速度是人造卫星的最小发射速度，最大运行速度，是近地卫星的运行速度。（师）不同轨道上的卫星运动情况又是怎样的呢？下面我们继续来探究这个问题。二.人造卫星的an、V、T与r的关系（师）谁来说说要用那些公式来推导？ 1.比例关系2.定性分析 r，an、V、，T（看下图来体会一下不同轨道卫星的运动情况）（师）（幻灯片展示）谁来说说分别是什么关系？（生答）（师）（幻灯片展示）与m无关2.以下人造卫星的线速度、周期、角速度的大小关系?v1 v2 = v3 v4 T1 T2 = T3 2=343. 做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的2倍，仍然做圆周运动，则（ CD ）A. 卫星的环绕线速度将增大到原来的2倍B. 卫星所需的向心力将减小到原来的1/2C. 地球提供的向心力将减小到原来的1/4D. 卫星的环绕线速度将减小到原来的 （谁来分析一下这道题）r改变，各量都改变（师）宇宙上空发射了各种各样的卫星人类探索太空的梦想终于实现，让我们一起来分享探索太空的喜悦，同时体会其中的艰辛。（幻灯片展示）三.梦想成真- 世界航天和中国航天现在我们头顶上有很多各种各样的人造卫星，我国也拥有了世界上最先进的航天技术，先后成功发射了神州五号、六号、七号、八号航天飞船，今年将计划发射神州九号和十号宇宙飞船，我们期待在探索太空的道路上，能看到咱们同学的身影。 （师） 这节课我们学习了：1.宇宙速度 近地卫星的环绕速度第一宇宙速度7.9km/s 最小发射速度 最大运行速度第二宇宙速度11.2km/s，第二宇宙速度是第一宇宙速度的 倍 第三宇宙速度16.7km/s。2.人造地球卫星 r,an ,V,T ，与卫星质量无关（学生整理笔记，巩固知识）（师）（出示幻灯片）下面来考考大家（生分组讨论做答）1.人造地球卫星的最小周期是 84.6 min能否发射一颗周期为80分钟的人造卫星？2.两颗人造地球卫星A、B绕地球做匀速圆周运动，它们的周期之比TA:TB1：8，则轨道半径和运动速率之比分别为RA：RB 1:4 ，VA：VB 2:1 【课后练习】 自6.5【板书设计】（一板）1.宇宙速度 近地卫星的环绕速度V1=7.9km/s 最小发射速度 最大运行速度V2=11.2km/s，V3=16.7km/s。 练习3（生板）（二板）2.人造地球卫星 r,an ,V,T【教后反思】（一）成功之处：本节课的授课过程中，从最基本的知识入手，用真实的身边事和现象解读物理知识和规律，由易到难，由定性分析到定量计算，讲练结合，由于探讨的问题比较有针对性且接近生活，学生比较感兴趣；通过演示、分组讨论、讲解，探究宇宙航行的相关知识，较好的帮助学生理清了知识、思维上的疑难点；整节课较好地体现了教师作为学生学习的促进者、指导者和合作者的角色定位，课堂气氛较好；由于课前做了充分的准备工作，无论在授课的环节上还是授课过程中都比较顺利地完成了教学任务，实现了最初的教学设计目标，对学生的能力达到了有效地提升。（二）不足之处：当然，在真正的授课过程中我也同时的发现了一些不足：课堂上学生的气氛不如平时活跃，可能是因为过于紧张造成的。同时，可能是学生刚接触复杂的公式变换整理和定量计算，所以学生的反应有些慢，在做第三组小练习时，学生显得有些吃力。学生缺乏更多的锻炼机会 ，要克服不放心的观念，坚持让学生多说，多动手，多动脑，充分体现学生的主体地位。
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