65宇宙航行(教案)

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1、南莫中学2012年高一物理导学案万有引力与航天策划：杨传龙审核：徐平6.5宇宙航行【教学目的】1．了解人造地球卫星的最初构想，体会科学想象的魅力2．运用万有引力定律推导第一宇宙速度，培养学生运用知识解决问题的能力3．感知人类探索宇宙的梦想，感受人类不断探索的科学精神。【教学重、难点】1．第一宇宙速度的推导、理解运行半径与轨道半径的关系2．万有引力定律解决问题的能力【课时分配】1课时【教具准备】录像资料、多媒体课件【教学设计】课前预学1．天体运行中的动力学关系：2．第一宇宙速度是指物体的速度，大小为km/s，也叫做。3．在地面附近发射飞行器，如果发射速度大于

2、第一宇宙速度，而小于飞行器绕地球运动的轨迹不是圆，而是。当物体的速度等于或大于km/s时，飞行器会克服地球引力，也就是地球对飞行器产生的引力小于飞行器绕地球做圆周运动的向心力，它将永远离开地球，我们把这个速度叫做，达到第二宇宙速度的物体还受到太阳的引力。在地面附近发射一个物体，要使物体挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外，必须使它的速度等于或大于这个速度叫做第三宇宙速度。4．2003年10月15日9时，我国在酒泉卫星发射中心成功发射【预学疑难】1．2．3．课内互动一、导入新课6南莫中学2012年高一物理导学案万有引力与航天策划：杨传龙审核：徐平老师：从远古时代

3、人们就想象着飞向太空，奔向月球，那么怎样才能实现这一梦想呢？这一节我们一起来讨论这个问题。演示并板演：石块水平抛出，其轨迹如何？子弹从枪膛射出，其轨迹如何导弹水平射出，其轨迹如何如果速度足够大，将会怎样？二、进行新课1．宇宙速度(1)设置情境：当速度增大到某一值时，物体就会绕地球做圆周运动，成为一颗卫星，不会落回地面。设地球质量为M，卫星质量为m，轨道半径为r，推导人造卫星的运行速度。（2）教师活动：让两个学生板演，老师巡视学生：由F向=F万G＝mv＝教师点评：重点强调“万有引力提供向心力”的基本思路注意条件中r的含义师生小结：高轨道上运行的卫星，线速度小

4、。（3）讨论：近地卫星在100km左右的高度飞行，与地球的半径6400km相比小的多，轨道半径与地球半径之间有什么关系?地球质量M=5.98×1024KG学生：轨道半径近似认为等于地球的半径即r=R=6400KM，将数据代入计算得到v=7.9km/s(通过计算训练学生的估算能力)小结：我们把这种环绕(r=R时)所对应的速度称为第一宇宙速度（4）问题：高轨道上运行的卫星速度小，是否发射也容易呢？师生小结：卫星距地心越远，由v＝可知它的运行速度越慢，所以7.9km/s是人造地球卫星环绕地球做圆周运动的最大速度。如果发射速度小于7.9km/s，卫星将落到地面，而

5、不能成为一颗卫星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，所以它是发射的最小速度。提示：在课本25页“思考与讨论”中就提到的情景，所以，卫星中也是一个完全失重空间（5）引导看书：了解第二、三宇宙速度，要求学生知道发射速度在各个区间的轨迹情况。帮助学生小结：填各个区间的运动当发射速度大于7.9km/s而小于11.2km/s，它当物体的速度等于或大于时，它就会，永远离开地球6南莫中学2012年高一物理导学案万有引力与航天策划：杨传龙审核：徐平当物体的速度等于或大于，它就会，挣脱太阳引力

6、的束缚2．梦想成真学生看书，了解人类探索宇宙的足迹播放录象和相关多媒体资料三、典型例题例1．有两颗绕地球做匀速圆周运行的卫星，已知它们的轨道半径之比r1：r2＝4：1，求这颗卫星的：⑴线速度之比；⑵角速度之比；⑶周期之比；⑷向心加速度之比解析：指导学生审题，画图，将题目条件在图上标出来，便于选用解题途径和选用公式让几个学生上黑板板演点评：（1）训练学生运用“万有引力提供向心力”这一基本思想解决问题（2）比例问题的求解方法、多种途径解决问题（3）进一步了解角速度、向心加速度、周期随半径的变化答案：1．v1:v2=1:2ω1:ω2=1:8a1:a2=1:16T

7、1:T2=8:1例2．课本第44页第二题解析：思考从哪几个角度列基本表达式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：提示，点评：（1）解题的规范性（2）除了运用“万有引力提供向心力”外，进一步运用“万有引力近似等于重力”的思想方法，强调这是解决天体运动问题的两大理论支柱。（3）主要两个关系中的半径的含义，切不可乱约简或随便连等推导例3．课本第44页“问题与练习”第一题讨论：补充同步卫星（通讯卫星）、极地卫星的相关知识引申：若飞船的周期与地球的自转周期相同T=24小时，转向一致，即如果杨利伟相对地球静止，此时飞船相当于一地球的同步卫星

8、，从此题的结果可以看到，飞行时距地面的高度也是一个特定的值，所谓同