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《宇宙航行》系新课程人教版必修2第六章第五节,重点讲述了人造卫星的发射原理,推导了第一宇宙速度,并介绍了第二、第三宇宙速度。下面是高一物理《宇宙航行》课件,为大家提供参考。

1教案背景

1、面向学生:高中农村学生

2、学科:高一物理

3、课时:1课时

4、学生课前准备:

(1)回忆平抛运动、行星绕太阳运动、卫星绕地球运动的规律

(2)预习课文,认真做好预案。

(3)查找有关宇宙航行的知识

2设计思想

本节设计的理念是:以学生为主体,促进学生知识、能力、品德三位一体的全面发展,发挥物理学科的教育优势。本节课的难点在于对人造卫星发射原理的理解,因此教学设计上采用理论探究法:在设计中突出发挥学生的主体作用,课堂中通过设疑——思考——启发——引导这样一条主线鼓励学生大胆思考,积极参与,让学生通过自己的分析研究来掌握获取相关的知识和方法

3教材分析

人造卫星是万有引力定律在天文学上应用的一个实例,是人类征服自然的见证,体现了知识的力量,是学生学习了解现代科技知识的一个极好素材。教材不但介绍了人造卫星中一些基本理论,更是在其中渗透了很多研究实际物理问题的物理方法。因此,本节课是“万有引力定律与航天”中的重点内容,是学生进一步学习研究天体物理问题的理论基础。另外,学生通过对人造卫星、宇宙速度的了解,也将潜移默化地产生对航天科学的热爱,增强民族自信心和自豪感。

4学情分析

学生已掌握了牛顿运动定律、圆周运动的知识,学生可以利用这些知识和对宇宙奥妙的好奇心来探索人造卫星的发射及宇宙速度,学生可以联想上一章所学的对平抛运动的处理方法来探究牛顿的思考,以地心为参考系平跑出去的物体从空间运动效果上可分解为指向地心的自由落体运动和绕地心运动的匀速圆周运动。而这两个分运动都是变速运动,他们需要一个指向地心的力来维持他们各自的运动状态。当万有引力刚好指向地心时,这样平抛出去的物体就不会落下来了,从而得到第一宇宙速度。再根据圆周运动知识可知道速度再大些会做椭圆运动或摆脱地球对他的束缚。这样,人们就可以到更远的地方去探索宇宙的奥妙了......学生可能在区分人造卫星的环绕速度与发射速度时会遇到困难,必须做好分解难点的准备。

5教学目标

1、知识与技能

(1)了解人造地球卫星的有关知识。

(2)掌握三个宇宙速度的物理意义。

(3)会推导第一宇宙速度。

(4)理解卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系。

(5)简单了解航天发展史。

2、过程与方法:

(1)通过利用万有引力定律推到第一宇宙速度,培养学生科学推理、探索能力。

(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。

(3)通过分析处理人造卫星的方法,将卫星围绕地球的运动简化为绕地球做匀速圆周运动,去培养学生在处理实际问题时,如何构建物理模型的能力。

3、情感态度与价值观:

(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)感知人类探索宇宙的梦想,促使学生树立献身科学的人生观和价值观。

6策略和手段

启发探究式教学法、问题是教学法、多媒体辅助教学。

7教学重点、难点

1、第一宇宙速度的推导;

2、人造卫星的环绕速度与发射速度的区别。

8教学过程

(一)创设情境,激发情感,引入新课

1、展示发射卫星、及我国航天员登月的相关图片

2、导入语:其实在三百多年前,牛顿就提出设想到1957年10月4日,苏联用三级火箭发射了世界上的第一颗人造地球卫星——“旅行者”1号,人类开始迈入航天时代。万有引力定律不仅解决了天上行星的运行问题,也为人们开辟了上天的理论之路。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。

(二)人造地球卫星

学生活动:1、交流探究:怎样才能使得一个物体绕着地球做圆周运动?

【教师活动】:1.巡视课堂,根据学生情况引导学生思考,收集学生的疑难问题。

提问:在地面上将一个物体水平抛出,若抛出时速度越大,则落地点距抛出点的水平距离越大。如果抛出速度很大时,我们还能将地面看作平面吗?(不能)在地面上抛出速度较小时作平抛运动,但随着速度增大,平抛的水平位移增加,由于地球是圆形(球体),所谓的“水平位移”实际上就变成了“弧长”,如果速度再增加,“弧长”将等于“周长”即物体围绕地球作圆周运动。

(三)宇宙速度

【学生活动】:探究以多大的速度发射这个物体,物体就刚好不落回地面,成为一颗绕地球表面做匀速圆周运动的卫星呢?

1.第一宇宙速度

【教师提示】:在理想情况下,运行的半径最小就是靠近地面的人造卫星,半径近似等于地球半径,这颗卫星绕地球表面做匀速圆周运动,而卫星做圆周运动时哪个力来提供向心力?此时卫星受到哪些力的作用?我们可以写出一个怎样的方程?

【学生活动】:(小组合作完成)并求出此时卫星的运行速度。

代入数据得v=7.9km/s

教师继续讲解:近球卫星所受的万有引力即在地表所受的重力,则卫星可以做圆周运动的向心力也可理解为重力提供向心力。从而我们求得近地卫星的运行速度------第一宇宙速度.

这就是物体在地面附近做匀速圆周运动的速度,叫做第一宇宙速度。

思考:如果发射速度大于第一宇宙速度,结果会怎样呢?

2.第二宇宙速度

【教师提示】:当抛出物体的速度继续增大,地球引力将不足以为其做圆周运动提供向心力,物体将会脱离地球引力,离开地球。这个速度为v=11.2km/s。我们把v=11.2km/s叫做第二宇宙速度。如果发射速度大于第一宇宙速度,而小于第二宇宙速度,它绕地球运行的轨迹就不是圆,而是椭圆。

3.第三宇宙速度

【教师提示】:物体脱离地球引力的束缚后,还会受到太阳引力的束缚。若抛出的速度足够大,物体还将脱离太阳引力的束缚,飞向太阳系之外的宇宙空间。这个速度v=16.7km/s。这个速度叫做第三宇宙速度。

【师生讨论】:卫星运行的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系。

【学生活动】:探究目前为止,人类发射的人造地球卫星已经有几千颗了,这些卫星运行的快慢不同,那么卫星运行的快慢与什么因素有关呢?

学生可能的答案:质量、轨道半径……

【教师提示】:我们将不同轨道上的卫星绕地球运动都看成是匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力来列方程。

【教师板书】:线速度、角速度、周期都与卫星的质量无关,仅由轨道半径决定。

【师生总结】:当卫星环绕地球表面运行时,轨道半径最小为地球半径(r=R),此时线速度最大,角速度最大,周期最小。推算可得最小周期为84分钟。

【师生讨论】:人造卫星的发射速度与运行速度

1.发射速度

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,要发射一颗人造地球卫星,发射速度不能小于第一宇宙速度。

2.运行速度

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。

(四)结束语:

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? ……

(五)课后活动:

1.阅读课外材料“科学漫步”,课本第76页“黑洞”。并从网上搜集有关“黑洞”的资料。

2.阅读课本第77页“STS”关于“航天事业改变着人类生活”

优点:

本节设计符合新的教学标准的要求,改变传统教学的模式,设计很好

教学设计新颖,能够全面反映本节课的教学内容要求。教学设计思想充分反映了物理学的基本理念,教学活动设计较好体现了教学目标的要求。教学过程流畅,逻辑性好。

缺点:

设计思想落实存在困难

魏跟东 评论教案背景

可以适当的再增加一些学生活动,让学生更充分的参与探究,让学生更自主的学习。

谢您的提问!以下是一些关于物理的素材,希望能够帮到您:1. 物理学原理解释:介绍物理学基本概念、定律、公式和应用,包括重力、热力学、电磁学、波动和光学等。2. 物理学实验:介绍物理学实验室的基本仪器和实验,例如杠杆、电路、光学仪器和声学实验等。3. 物理学历史:介绍物理学的历史发展,包括古代的希腊学者、伽利略、牛顿和爱因斯坦等。4. 物理学应用:介绍物理学的一些应用和实际场景,例如天体物理学、医学物理学和纳米技术等。5. 模拟物理学程序:例如物理学引擎,允许用户设计、测试和模拟物理学的实验和场景。希望这些素材能够给您带来帮助!

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