《人类对太空的不懈追求》教案（1）.doc

人类对太空的不懈追求
一、教学目标
1、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。
2、过程与方法：
（1）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。
3、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。
二、教学内容剖析
本节课的地位和作用：
本节内容主要介绍了宇宙速度、人造地球卫星、宇宙航天器等内容，人们在应用万有引力定律研究天体运动的基础上，实现人类的航天梦想，为科学研究、人类生活服务方面做出巨大的贡献。通过本节学习了解如下知识：
(1)第一宇宙速度:物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度,V=或V=,数值上V1=7.9km/s.
(2)第二宇宙速度:克服地球引力,脱离地球的逃逸速度.V2=11.2km/s.
(3)第三宇宙速度:在地面附近发射物体挣脱太阳引力束缚的速度,V3=11.2km/s.
2、本节课教学重点：
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。
3、本节课教学难点：
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。
教学思路与方法
这节内容是万有引力理论的成就在生活中的应用,与我们的生活密切相关,让学生在学习物理的过程中感受到物理就在我们的身边,与我们的生活时刻联系在一起.从而引导学生进行科学和生活、和社会联系的思考，培养学生学习物理的兴趣，激发学生献身科学的热情，对学生科学价值观的形成起到重要的作用。
教学准备
多媒体课件，细线，塑料瓶。
课堂教学设计
教学环节教学内容师生互动设计意图备注引入地面上的物体，怎样才能成为人造地球卫星呢？
300多年前，牛顿提出设想
放影片。

设地球质量为M，半径为R。人造地球卫星在圆轨道上运行，质量为m，轨道半径为r。那么，在该轨道上做匀速圆周运动的卫星的速度v如何推算？

卫星离地心越远，它运行的速度越慢。
师：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。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？
师：牛顿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。
师：你思考这种设想可能么？
（学生思考）
生：可能，理由是当物体的重力去充当圆周运动的向心力的时候，物体可以成为卫星，不过，这应该需要很大的速度。从卫星等物理学历史出发开始本节课的学习，激发学生的学习热情。近地卫星及第一宇宙速度近地面的卫星的速度是多少呢？

这就是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的最低发射速度，叫做第一宇宙速度。

思考：我们能否发射一颗周期为70min的卫星呢？
提示：同学们算算，近地卫星的周期又是多少呢？

不能！！
师：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。
（生思考并计算）
生：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：
，

得出发射速度小于7.9km/s。
师：对，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。
师：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。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/r
v=≈7.9km/s
师：思考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，其运行周期最大。）
生：不可以，当运行轨道为最小时，得出周期为84.5min。大于70min，所以不可以。让学生亲历知识的导出过程，体验成功的乐趣是新课程的重要理念．同时让学生自己探究问题，可以激发学生的学习兴趣与动机，同时也可以使他们养成善于运动知识的习惯第二宇宙速度和第三宇宙速度，发射速度与运行速度第二宇宙速度
大小。
使卫星挣脱地球的束缚，成为绕太阳运行的人造行星的