资源简介

课时教学设计
课题 第四节 宇 宙 航 行
授课时间：2024年5月21日 课型：观察探究课 课时：一课时
教学目标 一、教学目标 1．通过阅读课本资料了解牛顿对人造卫星的猜想、外推的思路和思想，能写出第一宇宙速度的推导过程。 2．通过第一宇宙速度的推导总结，能说出人造地球卫星的原理及运行规律。 3．通过阅读教材第三部分，能够介绍世界和我国航天事业的发展历史，感知人类探索宇宙的梦想，激发爱国热情，增强民族自信心和自豪感。 二、核心素养 物理观念：能从物理学的视角正确描述和解释人造地球卫星的运行规律，具备清晰的物理观念。 科学思维：能在熟悉的情境中运用物理模型，能对卫星发射原理进行分析和推理。 科学探究：能在对卫星发射原理的基础上做出假设，并制定合理的探究路线，从而分析数据发现规律。 科学态度与责任：卫星的发射原理是人类在万有引力定律基础上科学家们持续不断创造性发展的成果，是人类对宇宙奥秘探索的历程，增强民族自信心和自豪感。
重点难点 重点：第一宇宙速度的推导 难点：人造地球卫星的原理
教学准备 1.圆周运动演示器 2.教学PPT课件
教学思路 万有引力定律应用广泛,它与牛顿第二定律、圆周运动的知识相结合，可用来求解天体的质量和密度，分析天体的运动规律.万有引力定律与实际问题、现代科技相联系,可以用来发现新问题. 把万有引力定律应用在天文学上的基本方法是:将天体的运动近似看作匀速圆周运动处理,运动天体所需要的向心力来自于天体间的万有引力
教 学 过 程
活动设计 1.课前引导提问 3.研究天体的半径和线速度规律 2.观察不同天体不同的半径 4.课堂练习
环节一：课前引导提问
教师活动：提问 什么物理量决定天体的绕行速度？ 天体的绕行速度和运动有什么关系？ 你知道哪一些天体？ 学生活动：让学生回答 1.天体的质量和半径决定。 2.天体的绕行速度越大离中心天体越近 3.地球，月球，火星，木星，土星，海王星
环节二：让学生观察以下图
请同学们观察这两张图，然后说出你们的想法
环节三：研究天体的半径和线速度规律
一、情境引入 利用多媒体播放视频：神舟11号飞船的发射视频 师：2016年10月17日，神舟11号宇宙飞船在酒泉卫星发射中心顺利升空，在轨两天后与天宫二号空间实验室成功对接，现在看来这个视频仍然振奋人心。那么人类是如何将火箭、飞船、卫星发射升空的呢 让我们进入今天的课题——宇宙航行。 二、进行新课 （1）牛顿的设想 师：由平抛运动的知识可知：“物体平抛时水平速度越大，飞行的水平距离越远。”如果抛出物体的水平初速度足够大，物体将如何运动？ 生：猜想、交流 师：伟大的物理学家牛顿曾经这样设想，站在高山上扔出一个物体，随着扔出速度的不断增大，物体的落地点将越来越远。如果速度足够大，物体将绕地球做匀速圆周运动，成为一颗人造地球卫星。 （2）宇宙速度 【探究活动1】以多大的速度将物体抛出，它将绕地球运动，成为人造地球卫星呢？（已知：物体绕地球表面做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，地球和卫星的质量分别为M和m，卫星的轨道半径为r，卫星的速度为v） 生：先独立思考1分钟，然后小组讨论，上台展示成果 师：通过公式我们可以看出，随着轨道半径的增大，速度在减小。最小的轨道半径是地球的半径，对应着最大的速度。我们把已知量带入，可以求出这个速度的大小是7.9km/s.这个速度叫做第一宇宙速度。 师：阐述第一宇宙速度的数值、意义。 【跟踪训练1】若取地球的第一宇宙速度为8 km/s，某行星的表面的重力加速度是地球的6倍，半径是地球的1.5倍，这颗行星的第一宇宙速度约为（ ） A. 2 km/s B. 4 km/s C. 24 km/s D. 32 km/s 师：借助于ipad和plickers软件对学生答题情况进行统计，并有针对性的让学生互相讲评。 【思考】如果卫星的发射速度大于7.9 km/s，会怎样呢？ 生：学生猜想、交流 师：阐述第二、第三宇宙速度的数值、意义。 【跟踪训练2】关于宇宙速度，下列说法正确的是（ ） A．第一宇宙速度是能使人造地球卫星绕地球飞行的最小发射速度 B．第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度 C．第二宇宙速度是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度 D．第三宇宙速度是发射人造地球卫星的最小速度 师：借助于ipad和plickers软件对学生答题情况进行统计，并有针对性的让学生互相讲评。 （3）人造地球卫星的运行规律 【探究活动2】人造地球卫星的周期大小和什么因素有关？（提示：地球和卫星的质量分别为M和m，卫星的轨道半径为r，卫星运动的速度为T ）。 生：先独立思考1分钟，然后小组讨论，上台展示成果 师：通过公式我们可以看出，随着轨道半径的增大，周期在增大。最小的轨道半径是地球的半径，对应着最小的周期。我们把已知量带入，可以求出这个最小周期约为85min. 【跟踪训练3】.若人造卫星绕地球做匀速圆周运动，则离地面越近的卫星（ ）
A、速度越小 B、角速度越大 C、向心加速度越小 D、周期越大 师：借助于ipad和plickers软件对学生答题情况进行统计，并有针对性的让学生互相讲评。结合速度和周期公式的推导，得到角速度和向心加速度的表达式。并得出结论高轨低速长周期。 （4）梦想成真——小组展示 生：介绍中国航空航天事业的发展历程。 师:介绍航天员的相关工作情况，对学生渗透职业生涯教育。
环节四：课堂做练习
教室活动： 1.如图所示，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ，然后在Q点通过改变卫星速度，使卫星进入地球同步轨道Ⅱ，则以下说法正确的是（ ） A.该卫星的发射速度必定大于 11Km/s B.卫星在同步轨道Ⅱ上的运行速度大于 7.9Km/s C.在轨道Ⅰ上，卫星在P点的速度大于在Q点的速度 D. 在Q点，卫星在轨道Ⅰ上的加速度大于在轨道Ⅱ上的加速度 2.设地球的质量为M，半径为R，自转角速度为ω，万有引力常量为G，同步卫星离地心高度为r，地表重力加速度为g，则关于同步卫星的速度v的表达式正确的是（　　） 3.假设若干年后，由于地球的变化，地球的半径变小，但地球的质量不变，地球的自转周期不变，则相对于现在（ ） A、地球表面的重力加速度变大 B. 发射一颗卫星需要的最小发射速度变大 C. 地球同步卫星距离地球表面的高度变大 D. 地球同步卫星绕地球做运动的线速度变大 4.若取地球的第一宇宙速度为8 km/s，某行星质量是地球的6倍，半径是地球的1.5倍，此行星的第一宇宙速度约为（ ） A.16 km/s B.32 km/s C.4 km/s D.2 km/s
作业设计 在作业本上记知识点和练习第 题
板 书 设 计 第四节 宇宙航行 第一宇宙速度的推导 (1)已知地球质量m地和半径R，物体绕地球的运动可视为匀速圆周运动，万有引力提供物体运动所需的向心力，即 ＝ m，可得v ＝. (2)已知地面附近的重力加速度g和地球半径R，由mg ＝ m 得：v ＝. (3)三个宇宙速度及含义： 第一宇宙速度7.9 km/s 物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度 第二宇宙速度11.2 km/s 在地面附近发射飞行器使物体克服地球引力，永远离开地球的最小地面发射速度 第三宇宙速度16.7 km/s 在地面附近发射飞行器使物体挣脱太阳引力束缚，飞到太阳系外的最小地面发射速度 3.人造地球卫星: （1）动力学特点 一般情况下可认为人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其向心力由地球对它的万有引力提供． （2）卫星环绕地球运动的规律 由G＝m可得v＝. （3）同步卫星：地球同步卫星位于赤道上方高度约36 000 km处，因相对地面静止，也称静止卫星．地球同步卫星与地球以相同的角速度转动，周期与地球自转周期相同．
教 学 反 思 与 改 进 优点： 不足： 改进措施：

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