高中物理 6.5宇宙航行教案 新人教版必修2-新人教版高一必修2物理教案.doc

§6.5宇宙航行课题6.5宇宙航行备课时间上课时间总课时数课程目标知识与技能1、了解人造卫星的有关知识正确理解人造卫星做圆周运动时各物理量之间的关系。2、知道三个宇宙速度的含义会推导第一宇宙速度。过程与方法通过用万有引力定律来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。教学重点对第一宇宙速度的推导过程和方法了解第一宇宙速度的应用领域。教学难点1、人造地球卫星的发射速度与运行速度的区别。2、掌握有关人造卫星计算及计算过程中的一些代换。教学过程二次备课引入新课1、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。放映一段录像资料简单了解卫星的一些资料。（提高学生的学习兴趣）2、在上几节的学习中大家已经了解了人造卫星在绕地球运行的规律请大家回忆一下卫星运行的动力学方程。（课件投影）（1）人造卫星绕地球运行的动力学原因：人造卫星在绕地球运行时只受到地球对它的万有引力作用人造卫星作圆周运动的向心力由万有引力提供。（2）人造卫星的运行速度：设地球质量为M卫星质量为m轨道半径为r由于万有引力提供向心力则∴可见：高轨道上运行的卫星线速度小。提出问题：角速度和周期与轨道半径的关系呢？可见：高轨道上运行的卫星角速度小周期长提问：卫星在地球上空绕行时遵循这样的规律那卫星是如何发射到地球上空的呢？新课讲解1、牛顿对人造卫星原理的描绘：设想在高山上有一门大炮水平发射炮弹初速度越大水平射程就越大可以想象当初速度足够大时这颗炮弹将不会落到地面将和月球一样成为地球的一颗卫星。课件投影。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）第一宇宙速度问题：牛顿实验中炮弹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？地球半径为6370km。分析：在地面附近绕地球运行轨道半径即为地球半径。由万有引力提供向心力：得：结论：如果发射速度小于7.9km/s炮弹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。⑵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。师生共同讨论：在地面附近物体的万有引力等于重力此力天空卫星做圆周运动的向心力能否从这一角度来推导第一宇宙速度呢？mg=mv2/rv=≈7.9km/s提出问题：我们能否发射一颗周期为70min的人造地球卫星呢？（提示：算一算近地卫星其周期是多少？近地卫星由于半径最小其运行周期最小。）（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脱离速度。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逃逸速度。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宙速度。3．同步卫星所谓同步卫星是相对于地面静止的和地球具有相同周期的卫星T=24h同步卫星必须位于赤道上方距地面高h处并且h是一定的。同步卫星也叫通讯卫星。由得：h=（T为地球自转周期M、R分别为地球的质量半径）。代入数值得h=。四、课堂小结让学生概括总结本节的内容。五、作业：【板书设计】一、卫星运行的动力学方程：Fn＝F引GMm/r2=ma=mv2/r=mω2r二、宇宙速度：1.第一宇宙速度V1=7.9km/s(环绕速度)推导过程此速度是卫星发射的最小速度也是卫星运行的最大环绕速度2.第二宇宙速度