2018年高中物理必修二教案：6.5 宇宙航行 .doc

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1、6.5 宇宙航行教学目标一、知识和能力目标1了解人造地球卫星的有关知识和航天发展史。2知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一宇宙速度。3理解卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系。二、过程与方法目标1在学习牛顿对卫星发射的思考过程的同时，培养学生科学探索能力；培养学生在处理实际问题时，如何构建物理模型的能力。2通过对卫星运行的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系的讨论，培养学生运用知识分析解决实际问题的能力。三、情感、态度与价值观目标1通过展示人类在宇宙航行领域中的伟大成就，激发学生学习物理的热情。2通过介绍我国在航天方面的成就，激发学生的爱国热情，增强民族自信心和自豪感。3感知人类探索

2、宇宙的梦想，促使学生树立献身科学的人生观和价值观。教学重点1第一宇宙速度的推导。2卫星运行的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系。教学难点卫星的发射速度与运行速度的关系。教学过程一、导入新课通过前面的学习我们知道了，人类通过站在地球上的观测，认识到了天体做什么样的运动，并进一步弄清了天体为什么要做这样的运动。然而人类并不满足于只站在地球上探索宇宙的奥秘。本节课，我们就来学习人类是如何走出地球，飞向宇宙，进行宇宙航行的。（利用幻灯片，向学生展示一些航天类的图片，以激发学生的学习兴趣。）二、新课教学（一）宇宙速度1. 第一宇宙速度推导：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

3、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：又结论：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。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。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

4、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。（二）梦想成真学生先阅读，然后教师简述补充。（借助于多媒体，一边向学生展示，一边介绍，注意情感态度与价值观目标的实现。）其实早在六百多年前的明朝，一个名叫万户的人就曾有“飞天”的壮举，但最

5、终未能成功，并为之付出了生命。万户是世界上第一个利用火箭向太空搏击的英雄。他的努力虽然失败了，但他借助火箭推力升空的创想是世界上第一个，因此他被世界公认为“真正的航天始祖”，为了纪念这位世界航天始祖，世界科学家将月球上的一座环形火山命名为“万户山”。19世纪中叶，俄罗斯学者，齐奥尔科夫斯基提出利用喷气推进的多级火箭，运载发射卫星。1957年10月4日，世界上第一颗人造卫星成功在苏联发射成功。1961年4月12日，世界上第一次载人飞行，苏联。1969年7月16日，人类第一次登上月球，美国。1070年，中国第一颗人造卫星发射成功。2003年10月15日，中国第一次载人飞行。2007年，嫦娥一号成功

6、发射。然而人类对宇宙的探索并不是一帆风顺的，无数探索者用自己的汗水和生命铺设了人类通往宇宙的道路。1986年1月28日，美国，挑战者号航天飞机升空后爆炸，七名宇航员遇难。2003年2月1日，美国，哥伦比亚号航天飞机返航时爆炸，七名宇航员遇难。三、课堂小结尽管人类已经跨入太空，登上月球，但是，相对于宇宙之宏大，地球和月亮不过是茫茫宇宙中的两粒尘埃；相对于宇宙之久长，人类历史不过是宇宙年轮上一道小小的刻痕。宇宙留给人们的思考和疑问深邃而广阔。宇宙有没有边界？有没有起始和终结？地外文明在哪里？这些都是留给大家待以解决的问题。四、课堂练习1.要使人造卫星绕地球运行，它进入地面附近的轨道速度是 7.9

7、km/s，要使卫星脱离地球引力不再绕地球运行，必须使它的轨道速度等于或大于 11.2 km/s，要使它飞行到太阳系以外的地方，它的速度必须等于或大于 16.7 km/s。2.关于人造地球卫星与宇宙飞船，下列说法中正确的是（ AB ）。A. 如果知道人造地球卫星的轨道半径和它的周期，再利用万有引力恒量，就可算出地球质量B. 两颗人造地球卫星，只要它们的绕行速率相等，不管它们的质量、形状差别有多大，它们的绕行半径和绕行周期一定是相同的C. 原来在同一轨道上沿同一方向绕行的人造卫星一前一后，若要后一卫星追上前一卫星并发生碰撞，只要将后者速率增大一些即可D. 一艘绕火星飞行的宇宙飞船，宇航员从舱内慢慢走出并离开飞船，飞船因质量减小，所受万有引力减小，故飞行速度减小3.一颗人造地球卫星离地面高h=3R（R为地球半径）。若已知地球表面的重力加速度为g，则卫星做匀速圆周运动的速度是，角速度是，周期是，若已知地球质量为M，万有引力常量为G，则卫星做匀速圆周运动的速度是，角速度是，周期是。 五、布置作业教材P48问题与练习 第1、2题。