高中物理人教版 (新课标)必修25.宇宙航行教学设计

教师活动

学生活动

设计意图

一、宇宙速度

师组织学生观看常娥一号发射并到达月球的全过程flsh动画和阅读教材“宇宙速度”。

呈现问题一：

1、抛出的石头会落地，为什么卫星、月球没有落下来？

2、卫星、月球没有落下来必须具备什么条件？

师：演示抛物实验，提出问题。

牛顿的思考与设想：

 （1）抛出的速度v越大时，落地点越远，速度不断增大，将会出现什么结果？

 （2）牛顿根据自己的设想草拟了一幅极富创意的人造卫星原理图。

  （3）牛顿的设想由于受技术条件的限制，物体不可能达到这样的速度，但他的思想启发了后人，在太空探索中立了头功。

呈现问题二：

1、平抛物体的速度逐渐增大，物体的落地点如何变化？

2、速度达到一定值后，物体能否落回地面？

3、若不能，此速度必须满足什么条件？

4、若此速度再增大，又会出现什么现象？

5、此抛出的物体速度增大何种程度才能绕地球做圆周运动？

师：（1）由上面的第5问求得的抛出的物体速度v=7.9km/s时才能绕地球做圆周运动，这一速度就是第一宇宙速度，也是发射卫星能绕地球做环绕飞行的最低发射速度。

意义：第一宇宙速度是人造卫星在地面附近环绕地球作匀速圆周运动所必须具有的速度，所以也称为环绕速度。

（2）第二宇宙速度

大小。

意义：使卫星挣脱地球的束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度，也称为脱离速度。

注意：发射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆；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。

（3）第三宇宙速度。

大小：。

意义：使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度，也称为逃逸速度。

注意：发射速度大于11.2km/s，而小于16.7km/s，卫星绕太阳作椭圆运动，成为一颗人造行星。如果发射速度大于等于16.7km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间。

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。

3．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，同步卫星必须位于赤道上方距地面高h处，并且h是一定的。同步卫星也叫通讯卫星。

由得：h=  （T为地球自转周期，M、R分别为地球的质量，半径）。代入数值得h=。

二、梦想成真

呈现问题

    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，那么梦想成真了吗?请同学们阅读教材“梦想成真”部分．

让学生带着问题去阅读课文

组织学生讨论猜测：

1、平抛物体的速度逐渐增大，物体的落地点逐渐变大。

2、速度达到一定值后，物体将不再落回地面。

3、物体不落回地面时环绕地面做圆周运动，所受地面的引力恰好来提供向心力，满足

4、若此速度再增大，物体不落回地面，也不再做匀速圆周运动，万有引力不能提供所需要的向心力，从而做离心运动，轨道为椭圆轨道

5、根据万有引力与向心力公式得

=7.9km/s

生：1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功．

    1961年4月12日，苏联空军少校加加林进入了“东方一号”载人飞船．火箭点火起飞绕地球飞行一圈，历时108min，然后重返大气层，安全降落在地面上，铸就了人类进入太空的丰碑．

    1969年7月16日9时32分，“阿波罗11号”成功登临月球，蛾人航天技术迅速发展．

    1992年，中国载人航天工程正式启动．2003年10月15日9时，我国“神舟”五号宇宙飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，把中国第一位航天员杨利伟送人太空．飞船绕地球飞行14圈后，于10月16日6时23分安全降落在内蒙古主着陆场．这次成功发射实现了中华民族千年的飞天梦想，标志着中国成为世界上第三个能够独立开展载人航天活动的国家，为进一步的空间科学研究奠定了坚实的基础．

 伴随着“神舟’五号的发射成功，中国已正式启动“嫦娥工程”，开始了宇宙探索的新征程．

激发学生学习的兴趣

培养学生实验与理论的结合，对物理现象进行大胆科学猜测的能力。

使学生树立献身科学的人生观和价值观。