赵晓玲教案.docxVIP

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【教学思路】以学生为主体，促进学生知识、能力、品德三维一体的全面发展，这是本教案设计的基本理念。学生已学过平抛运动、匀速圆周运动、万有引力定律等基本理论，具备了解决问题的基本工具。因此教案设计上采用“问题-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，激发鼓励学生的大胆思考、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。【教学设计】课前预学一、导入新课从远古时代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、新课教学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。地球可近似看成个球体，如果抛出的速度很大，地面还能看成是水平面吗？学生：不能？应是球面。教师：如果不断增大抛出的速度，可能出现什么现象？（学生思考回答）陈述牛顿的设想：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，成为一颗人造地球卫星。 将学生猜想与牛顿的设想作对比，作出肯定，让学生体验思考的过程带来的快乐。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？（提示：将卫星绕地球运动近似看成匀速圆周运动）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?推导方法一：万有引力提供向心力? 代入数据得V=7.9km/s推导方法二：重力提高向心力（重力近似等于万有引力）? mg＝m, v＝ 代入数据得V=7.9km/s这两种推导方法都是正确的，人们把7.9km/s这个速度叫做第一宇宙速度，它是近地卫星的环绕速度，也是近地卫星的发射速度。辨析发射速度与环绕速度发射速度：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，被发射物仅依靠自己的初动能克服地球引力上升。?环绕速度：卫星在进入运行轨道后绕地球做圆周运动的线速度。（先解释最大环绕，卫星距地心越远，?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环绕速度。）练习1．人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其速度是下列的（????）?A．一定等于7.9?km/s??????B．等于或小于7.9?km/s?????C．一定大于7.9?km/s??2、地球半径为6400km，在贴近地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星速度为?7.9×103m/s，则周期为多大？思考：能否发射一颗周期为80min的人造地球卫星？（强调环绕最小周期）教师：提问高轨道上运行的卫星速度小，是否发射也容易呢？（学生思考回答）教师：如果发射速度小于7.9km/s，卫星将落到地面，而不能成为一颗卫星?。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发射速度。?教师：如果卫星的发射速度比7.9km/s大一点，卫星会怎样运动？学生思考并回答：教师补充：如果卫星的发射速度比7.9km/s大一点，地球的引力将不足以为其提供做圆周运动的向心力，先做离心运动，最终绕地球运动的轨迹是椭圆而不是圆，且卫星做变速率运动，发射速度越大，椭圆越扁。提出问题：如果物体的发射速度继续增大，将会怎样？学生思考交流教师：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