《宇宙航行》教学设计
一．教材分析
本节课是新课程人教版必修二第六章第5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、第三宇宙速度和人造卫星的运行规律。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。 二．学情分析
通过前面的学习，学生已对平抛运动、曲线运动的特点、万有引力定律 已有一定的了解。在此基础上，通过教师合理诱导，按照迁移规律科学地设
计问题情境，促进学生探究，获得新知。
三．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：
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．
四．教学重点
第一宇宙速度的推导．
五．教学难点
自熟粉丝机
变电站模型运行速度加速度周期角速度与轨道半径之间的关系．
六．教学方法
探究、讲授、讨论、练习
七．教具准备
录像资料、多媒体课件
多媒体课件、投影仪、计算机
八．设计思想
1．教学主线设计
本节课是应用课，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。所以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。
2．教学媒体设计
通过多媒体课件，创设情境，激发求知欲望；增强感性认识，将抽象变得具体，帮助学生认识科学的本质及内涵。并利用课件板书相关内容，增大课堂容量。
九．课时安排1课时
存档文件
十．教学过程
（一）创设情境，激发情感
1．多媒体演示人类不断追求航空航天的视频剪辑。向学生介绍人类对宇宙的向往激发学生的学习热情。
2．教师导入：视频展示了人类自古以来对于飞天梦的不断追求与努力，人们一直向往着星空，渴望着飞上宇宙探索宇宙的奥秘，人类通过不断的努力终于实现了梦想，人造卫星是最早被发射升空的。我们这节课就来学习一下卫星的发射原理。
3．思考讨论一：地面上的物体，怎样才能成为人造卫星呢
4．出示课题：一：宇宙速度
（二）观察思考，合作探究
1.诱导观察：
（1）课件动画展示：在某一平台上先后以不同水平速度抛出小球。
（2）教师设疑：观察和比较这四条轨迹，你能发现什么？
（3）师生小结：得出两个结论，①物体由于地球引力的作用均落回地面。 ②物体的初速度越大，飞得越远。
（2）放飞思维，大胆猜想：
①教师设疑：从刚才的四条轨迹图中，你还能联想到什么？
②课件展示牛顿设想，并用动画动态演示：
忽略空气阻力的影响，当抛出物体的初速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来，它将围绕地球运转。
分集接收③教师追问：牛顿的设想可能吗？（引导学生进一步思维）
④师生小结：牛顿设想的运动是完全可能的。当物体的初速度足够大时，物体将围绕地球做匀速圆周运动，成为一颗人造地球卫星，简称人造卫星。
（三）精心研究，合理推导
1．思考讨论二：物体要想成为地球的卫星，速度应该多大？
2．问题：月球受到地球的万有引力而不会落到地球上来是为什么?
3.解释：月球围绕地球做近似匀速圆周运动，月球受到地球的万有引力全部用来提供绕地球运转的向心力，故月球不会落到地球上来。
4.探究一：物体在地球表面附近做匀速圆周运动的线速度及周期
提出两种解决方案：
方案一：若已知：地球的质量M=5.98×1024kg,
硫芥子气
半径R=6400km，引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2
方案二：若已知：地球表面重力加速度g=9.8m/s2，地球的半径R=6400km.
5．设疑：解题的思路和方法是什么？
（教师强调学生不急于解题，先看清已知条件，出解题思路，引导学生自己得出：应该用人造卫星围绕地球做圆周运动的向心力由地球的万有引力提供来求解。）
6．推导卫星运行速度公式：
根据万有引力和圆周运动规律，引导学生分析、研究，并自己独立求出卫星运行速度
7．阅读了解，独立思考：师生共同合作，借助课件，代入数据，得出第一宇宙速度v
1
=7.9km/s。并简要说明其意义。（v
1
=7.9km/s是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，叫第一宇宙速度。）学生通过阅读，了解卫星的运行速度大于第一宇宙速度的三种可能。并由教师引导得出第二、第三宇宙速度。
①课件展示第二、第三宇宙速度的值及含义。
②课件动态展示在第一宇宙速度及在此基础上卫星发射速度不断增大的过程中，运动轨迹由围绕地球运动的圆周→椭圆→偏心率逐渐变小的椭圆→挣脱地球引力围绕太阳运动→飞出太阳系的变化过程。
8．引导学生对公式进行分析：标题二：人造地球卫星的运动规律
探究二：将各种卫星绕地球运动都近似看成匀速圆周运动，你能推出卫星环绕速度、角速度、周期、向心加速度与轨道半径的关系吗？
学生思考讨论交流（请两名学生上黑板推导。教师在学生中观察指导答疑，并就黑板上学生的推导过程引导全班同学进行评价，之后课件再现推导过程，帮助全体学生达标。）得出结论，并在课件上出示：
不同的人造地球卫星，其线速度大小、角速度大小、周期均与轨道半径r 有关。人造卫星离地面越高，
卫星环绕地球运动的线速度、角速度越小，周期T越大。
思考讨论三：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？
引导结论：第一宇宙速度是最小的发射速度，也是最大的环绕速度。
（四）联系实际，促进迁移
世界航天史（课件动态展示）：
（五）练习反馈，拓展延伸
课堂练习，作业反馈
（六）情感激励，课外探究
1．教师结束语：正如视频结尾所显示的
Be humble for you are made of earth, be noble for you are made of stars. - Serbian Proverb（谦卑，
因你只是尘土；尊贵，因你曾是繁星。 - 塞尔维亚谚语）人类对宇宙的探索是没有尽头的，通过我们不断地努力我们终将会实现我们的梦想。希望同学们好努力为我国的航天事业贡献出一份力量！
（七）布置作业
（八）板书设计
宇宙航行
一.宇宙速度
=7.9km/s
第一宇宙速度: v
1
电子点烟器第二宇宙速度: v
=11.2km/s
2
第三宇宙速度：v3 =16.7km/s
二.人造卫星的运动规律
线速度 角速度 ω=3r GM 周期 T=2πGM r 3 r GM v
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