高中5.宇宙航行教案

这是一份高中5.宇宙航行教案，共3页。教案主要包含了引入新课，新授，第三宇宙速度，梦想成真等内容，欢迎下载使用。
第七章 万有引力与航天
总课时
10课时
课 题
7.5 宇宙航行
课 型
新授
教学目标
知识目标：了解三个宇宙速度及其物理意义。
会用两种方法推导第一宇宙速度
能力目标：培养学生运用知识解决问题的能力
情感目标：通过介绍我国在卫星发射方面的情况,激发学生运用知识解决问题的能力；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
教学重点
三个宇宙速度、第一宇宙速度的二种推导方法。
教学难点
运行速率与轨道半径之间的关系
教学过程
教 学 内 容
二次备课
导入新课
新授
讨论
拓展提高
问题引入
巩固练习
小结
地球
一、引入新课：在高山上水平发射一颗炮弹，初速度越大，运动的情况如何？如果速度再大，又将如何？教师引入牛顿的人造卫星的原理图。
二、新授：
第一宇宙速度：
①解法一：
师：在地球表面究竟用多大的速度将物体水平抛出才会使物体成为一颗人造地球卫星呢？
设人造地球卫星绕地球做的是匀速圆周运动，它的向心力是由什么力提供的？
生：地球对它的万有引力。
师：若物体被水平抛出后，就做匀速圆周运动，则它做匀速圆周运动的速度和抛出时的初速度是什么关系？
生：大小相等。
师：你会求这一速度吗？
生一：（板书）设地球和人造地球卫星的质量分别为m/、m, 卫星到地心的距离是r ，卫星的环绕速度为v：，
从上式可以看出：卫星距地心越远，它的运行速度越慢。但必须说明的是：虽然距地面高的卫星运行速度比靠近地球表面的卫星运行速度小，由于向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星要困难。因为向高轨道发射卫星，火箭要克服地球对它的引力做的功更多。
对靠近地面的人造卫星，可以认为它的轨道半径r近似等于地球的半径R，在上式中把 r用R代入，可得：
这就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。
②解法二：
师：如上分析：在地面附近绕地球做匀速圆周运动的卫星的向心力，就是地球对卫星的万有引力,此时万有引力的大小与重力的关系是什么?
生：万有引力和重力近似相等。
师：你能根据这一关系，求第一宇宙速度吗？
生（板书）：
当人造地球卫星进入地球附近的轨道速度大于7.9km/s,而小于11.2km/s时它绕地球运动的轨迹就不再是圆，而是椭圆.
二、第二宇宙速度：
当物体的运动速度等于或大于11.2km/s时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运行，而去绕太阳运行，成为一颗人造行星。我们把11.2km/s叫做第二宇宙速度。
三、第三宇宙速度：
当物体的运动速度等于或大于16.7km/s时，它就会挣脱太阳对它的引力，飞到太阳系以外的空间中去,这一速度叫做第三宇宙速度。
[问题与讨论]
（1）能否用以前学过的知识求卫星运动的速度，（学生思考）
教师提示：卫星作什么运动，什么力提供向心力；用什么公
式推导。
由G =m 得： v=
（2）由公式讨论高度越高，速度如何变化？（学生讨论）
（3）要想把卫星发射高度越高，所需要的初速度越大还是越小呢？为什么？卫星运行又如何呢？学生讨论。教师引入：发射速度与运行速度的区别。
（4）卫星离地面越高，运行的周期越大还是越小，为什么？学生思考。
由 G=mr 得：T=
r 越大，T越大
（5）人造地球卫星运行的最小周期是多少？能否求出。T=80分钟。
（6）离地球越远，周期越大，周期能否等于1天？如运行方向与地球自转方向一致，将会出现什么情况？这种卫星叫同步卫星，这种卫星高度是否确定？能否求出这一高度？（它的周期是多少？）由 G=mr 得：r= =4.2×107m
离地面越高的卫星，运行速度越小，周期越大，发射需要的初速度越大。达到一定高度时卫星的周期等于地球自转的周期时，这种卫星叫步同卫星。
（7）举例说明：同步卫星在生产、生活、高科技以及军事上的应用。
四、梦想成真
世界探索太空的成就
中国探索太空的成就
【作业布置】
课本P78 问题与练习（T1、3）