资源简介

课题
6.5宇宙航行
教
学
目
标
知识与技能
1．了解人造卫星的有关知识；
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。
重
难
点
教学重点
第一宇宙速度的推导。
教学难点
运行速率与轨道半径之间对应的关系。
教学步骤
教学内容及流程设计
师生活动设计
情景设置
引入美
利用多媒体观看太空、人类飞天梦想以及航天卫星图片
教师： 探索宇宙的奥秘，奔向广阔而遥远的太空，是人类自古以来的梦想。 “嫦娥奔月”“神七问天” “神八与天宫一号对接”标志着我国掌握世界上最先进的航天技术。那么，卫星是如何上天的？是如何到达指定高度的？会掉下来吗？是什么力使卫星能绕地球飞行？ 本节课，我们就来学习人类如何走出地球，飞上宇宙，进行宇宙航行的。
合作探究
寻找美
1、引导学生猜想、提出“牛顿的设想”。
教师：我们知道，地球对周围的一切物体都有引力的作用，因此我们抛出的物体会落回地面，在地面抛出一个物体，抛出的速度越大，落地点与抛出点的水平距离越大。
演示：通过平抛粉笔头演示，抛出速度越大，落地点与抛出点的水平距离越大。
教师：如果不断增大抛出的速度，可能出现什么现象？
陈述并动画演示牛顿的设想：从地球上最高的山峰上将物体水平抛出，速度越大，落地点就越远。如果没有空气阻力，抛出的速度足够大时，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为一颗人false造地球卫星。
将学生猜想与牛顿的设想作对比，做出肯定，让学生体验思考的过程带来的快乐。
活动二：思考、讨论
切磋交流
冶炼美
2、三种宇宙速度
教师：从牛顿提出大胆的设想到第一颗人造卫星成功发射，经历了近三百年，为什么呢？因为发射卫星的速度太大了，当时人类的科技水平还不能制造这么高速的物体。那么，最少以多大的速度将物体抛出，它才会绕地球运动不会落下来？
学生自主推导：
设地球和人造卫星的质量分别为M和m，卫星到地心的距离为R，卫星的运行速度为V。
false万有引力提供向心力，则：
方法一：
false
false
方法二：
false
教师：这就是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动必须具有的速度，叫第一宇宙速度。它也是发射一个物体，使其成为地球卫星的最小发射速度。若以第一宇宙发射一个物体，它将在贴着地球表面的轨道做匀速圆周运动。
视频播放：播放人类第一颗人造地球卫星发射的视频资料。
活动三：让学生
讨论、推导
平等对话
享受美
教师提出问题：如果卫星的发射速度比7.9km/s大一点，卫星会怎样运动？
学生阅读课本思考交流完成导学案
各组分别展示所完成的导学案内容
教师：如果物体的发射速度再大，椭圆更扁，远地点离地球太远，以至地球对物体的引力太小，物体将摆脱地球引力的束缚，离开地球。若物体的发射速度达到或超过11.2km/s时，物体将摆脱地球引力的束缚，离开地球。我们把11.2km/s这个速度称为第二宇宙速度。
物体脱离地球引力束缚后，还会受到太阳引力的束缚。如果发射物体的速度更大，达到或超过16.7km/s时，物体还将脱离太阳引力的束缚，飞向太阳系之外宇宙空间，我们把16.7km/s这个速度称为第三宇宙速度。
学生思考、讨论
创造展示
提升
美
3、卫星运行规律
教师：刚才我们讨论了三个宇宙速度，知道如何把卫星送上天了。现在天空中已有许多不同用途的人造卫星，实际上这些卫星并不是贴着地球表面运行的，而是用火箭把卫星送到一定高度的轨道后再绕地球运行的。提出问题：
将卫星送入低轨道和高轨道所需的速度哪一个更大？哪一个更容易？为什么？
卫星在不同轨道绕地球运动的速度又怎样算？它与卫星的发射速度是同一个速度吗？
为简化问题，我们将不同轨道上运行的卫星看成匀速度圆周运动，请同学们用已学的知识探究卫星绕地球运行的速度、周期和轨道半径的关系。
学生自主探究并完成导学案对应内容：
根据 Gfalse= mω2·r = mfalse 可得：???? ?? ????
学生按组分别派学生上黑板展示
学生总结，教师适当补充：
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，被发射物体仅依靠自己的初动能克服地球引力上升一定的高度，进入运行轨道，发射速度不能小于第一宇宙速度。
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。
卫星运动的速度、角速度、周期都与卫星质量无关，仅由轨道半径决定。当卫星环绕地球表面运行时，轨道半径最小，运行速度最大，此时发射速度与运行速度相等。故第一宇宙速度既是卫星最小的发射速度也是最大运行速度。
（4）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。学生分组讨论并完成导学案对应内容。
4、梦想成真
学生观看视频人类航天发展史中的主要标志性事件：
(1)1957年10月4日晚：苏联成功发射第一颗人造地球卫星
(2)1961年4月12日：苏联27岁的宇航员尤里·加加林 乘坐“东方”号宇宙飞船环绕地球一周，成为飞出地球大气层进入外层空间的第一人
(3)1969年7月20日：美国“阿波罗”11号上的宇航员奥尔德林、阿姆斯特朗登上月球，人类第一次将足迹留在地球以外的星球上。
(4)2003年10月15日9时整，我国自行研制的“神舟”五号载人飞船在中国酒泉卫星发射中心发射升空。这是中国首次进行载人航天飞行。乘坐“神舟”五号载人飞船执行任务的航天员是38岁的杨利伟。
(5)2007年10月24日，我国首颗探月卫星“嫦娥一号”在西昌卫星发射中心发射成功。
板书及作业布置
宇宙航行
一、牛顿的设想
二、宇宙速度
第一宇宙速度：V1=7.9km/s
（1、近地卫星的环绕速度；2、卫星的最小发射速度；3、卫星的最大运行速度）
第二宇宙速度： V2=11.2km/s，卫星挣脱地球引力束缚所需的发射速度
第三宇宙速度： V3=16.7km/s，卫星挣脱太阳引力束缚所需的发射速度
卫星的运行规律
发射速度和运行速度
同步卫星
四、梦想成真：了解了人类的航天发展史。
作业：P48 1,2，3
教学反思
这节课始终以学生为主体精心设计学习活动，没有让学生机械的记忆，而且给学生主动探索，自主学习的空间，通过学生的思考、推导、讨论、观察激发学生的学习热情，使学生由被动接受知识转化为主动的获取知识，让学生真正学会如何学习，使学生的创新潜能得到最大发挥。不足之处在与没有注意到学生的学习状况参差不齐，对学生整体上的把握还不是很好，没有充分发挥每一个人的学习积极性。同时课堂容量有点偏大，不能留给学生更多的思考，是学习基础较差的同学没有足够消化的时间。

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