6.5《宇宙航行》教案一、設計思想

本節講述了人造衛星的發射原理，推導了第一宇宙速度，并介紹了第二、第三宇宙速度。人造衛星是萬有引力定律在天文學上應用的一個實例，是人類征服自然的見證，體現了知識的力量，是學生學習了解現代科技知識的一個極好素材。因此教學設計上采用理論探究法，在設計中突出發揮學生的主體作用，課堂中通過設疑→思考→啟發→引導這樣一條主線，激發鼓勵學生的大膽思考、積極參與，讓學生通過自己的分析研究來掌握獲取相關的知識和方法.二、教學目標

（一）知識與技能

1、了解人造衛星的有關知識。

2、知道三個宇宙速度的含義，會推導第一宇宙速度。

（二）過程與方法

通過用萬有引力定律推導第一宇宙速度，培養學生運用知識解決問題的能力

（三）情感、態度與價值觀

1、通過介紹我國在衛星發射方面的成就，激發學生的愛國熱情。

2、感知人類探索宇宙的夢想，促使學生樹立獻身科學的人生價值觀。

三、教學重點

第一宇宙速度的推導

四、教學難點人造地球衛星的發射速度與運行速度的區別。五、啟發探究、合作討論、講授

六、教學過程

【引入新課】展示圖片：探究宇宙的奧秘，奔向遙遠的太空。自古以來就是人類的夢想，怎樣才能實現這一夢想呢？（一）牛頓的設想

【動畫】初速度不同的平拋運動（創境激情初步感知）【問題1】若拋出物體的水平初速度足夠大,物體將會怎樣?我們知道，在地面上將一個物體水平拋出，若拋出時速度越大，則落地點距拋出點的水平距離越大。如果拋出速度很大時，我們還能將地面看作平面嗎？（不能）

【牛頓設想】早在16世紀道的牛頓就曾思考過這個問題。（播放衛星發射原理動畫，并向學生分析）

從山頂上將物體水平拋出，速度越大，落地點就越遠。如果拋出的速度足夠大，物體就不在落回地面，它將繞地球運動，成為一顆人造地球衛星。

（二）宇宙速度

1.第一宇宙速度

【問題2】以多大的速度拋出這個物體，它才會繞地球表面運動，不會落下來？首先引導學生思考：衛星的軌道半徑和地球的半徑有什么關系？【探究一】若已知：地球的質量為,半徑R=6400km，引力常量G=

探究：物體在地球表面附近運行的線速度.引導學生分析討論，并用不同的方法計算（要求學生帶入數據計算，訓練學生的估算能力），教師巡視指導，并挑選學生在黑板上向大家展示：【探究二】若已知：地球表面的重力加速度g=,地球的半徑R=6400km.探究：物體在地球表面附近做勻速圓周運動的線速度.引導學生分析討論，并用不同的方法計算（要求學生帶入數據計算，訓練學生的估算能力），教師巡視指導，并挑選學生在黑板上向大家展示：引導學生分析理解這就是在地面附近發射衛星的最小發射速度，低于這個速度，衛星將會掉下來；等于這個速度，物體在地面附近做勻速圓周運動，我們把這個速度叫做第一宇宙速度。

【例題1】已知地球是月球質量的81倍，地球半徑為月球半徑的3.8倍，在地球表面上發射衛星，至少需要7.9km/s的速度，求在月球上發射一顆環繞月球表面運行的飛行物至少需要多大的速度？【解析】注意：不同的天體的第一宇宙速度不同如果發射速度大于第一宇宙速度，結果會怎樣呢？（引出第二宇宙速度）

2．第二宇宙速度

當拋出物體的速度繼續增大，地球引力將不足以為其做圓周運動提供向心力，物體將會脫離地球引力，離開地球。（展示動畫）這個速度為v=11.2km/s。我們把v=11.2km/s叫做第二宇宙速度。如果發射速度大于第一宇宙速度，而小于第二宇宙速度，它繞地球運行的軌跡就不是圓，而是橢圓。

3．第三宇宙速度

物體脫離地球引力的束縛后，還會受到太陽引力的束縛。若拋出的速度足夠大，物體還將脫離太陽引力的束縛，飛向太陽系之外的宇宙空間。這個速度v=16.7km/s。這個速度叫做第三宇宙速度。

【問題3】衛星運動的線速度、角速度和周期與軌道半徑的關系呢？引導學生進行理論推導：可見：v、ω、T與r為一一對應關系高軌道上運行的衛星，線速度小、角速度小，周期長【例2】人造地球衛星的軌道半徑越大，則(BC)A、速度越小，周期越小

B、速度越小，加速度越小C、加速度越小,周期越大

D、角速度越小,加速度越大【問題4】將衛星直接送入低軌道和送入較高軌道哪一個更容易？引導學分析討論：雖然“R大，V小”，但這里V指運行速度，而非發射速度。因為向軌道發射衛星，火箭要克服地球引力對它做的功。軌道越高，要克服引力做功也多，發射速度越大。★人造地球衛星發射速度與運行速度11.2km/s>V發射≥7.9km/s>V運行第一宇宙速度是最小的發射速度,也是最大的運行速度（三）夢想成真

播放視頻資料，感知人類探索宇宙的歷程，展現我國神舟號宇宙飛船的發射歷程和取得的巨大成就，激發學生的民族自豪感和愛國熱情。

盡管人類已經跨入太空，登上月球，但是，相對于宇宙之宏大，地球和月亮不過是茫茫宇宙中的兩粒塵埃；相對于宇宙之久長，人類歷史不過是宇宙年輪上一道小小的刻痕。宇宙留給人們的思考和疑問深邃而廣闊。宇宙有沒有邊界？