2020年高中物理第五节《宇宙航行》教案人教版必修2
高中物理必修二 6.5宇宙航行 教案
《宇宙航行》教学设计一、教学课题人民教育出版社高中物理必修2第六章“万有引力与航天”第五节“宇宙航行”二、教学对象天门高级中学高139班全体学生三、教材分析本节主要内容是：第一宇宙速度的推导(了解第二、第三宇宙速度);卫星的运行规律；太空航行的发展史。
人造卫星是万有引力定律在天文学上应用的一个重要实例，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学知识的一个极好素材。
教材虽然只介绍了根据牛顿的设想推导第一宇宙速度的方法及太空航行发展史，但却在其中渗透了发射人造卫星的相关知识，卫星运行的规律，以及很多研究实际问题的物理方法。
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、探索天体物理问题的理论基础。
另外，学生通过对人类在宇宙航行领域中的伟大成就及我国在航天领域成就的了解，也将潜移默化地产生对航天科学的热爱，增强学生的民族自信心和自豪感。
（一）教学目标：根据全面提高学生素质的总体目标与《物理新课标》要求和本节教材内容特征，我确定本节的学习目标如下：1、知识和技能目标：（1）能够用万有引力定律和圆周运动的知识推导第一宇宙速度，了解第二、第三宇宙速度及其意义。
（2）理解卫星的运行速度、周期与半径的关系，了解同步卫星的特点。
建立起关于各种卫星运行状况的正确图景。
2、过程与方法目标：（1）经历探究人造卫星由设想变成现实的过程，体会猜想、外推的科学方法，培养学生的科学思维。
（2）通过用万有引力定律和圆周运动的知识推导第一宇宙速度，提高学生运用所学知识分析和解决问题的能力，培养学生科学探究能力。
（3）通过对卫星运动规律的研究，培养学生归纳、分析、推导及表达能力。
3、情感态度价值观目标：（1）了解人类探索太空的过程，感受科技发展对人类进步的巨大促进作用，通过对我国航天事业的了解，参透爱国主义教育。
（2）感知人类探索宇宙的梦想及巨大成就，激发学生学习物理的热情，促使学生树立献身科学的人生观和价值观。
人教版必修2《宇宙航行》教案及教学反思
人教版必修2《宇宙航行》教案及教学反思一、课程概述本课程为人教版必修2课程中的《宇宙航行》一课。
本课程主要介绍了人类对宇宙航行的探索和应用，包括宇宙的基本概念、太阳系的组成和特点、宇宙探索及应用等方面。
本课程将帮助学生进一步了解宇宙和太阳系的相关知识，并引导学生探索宇宙和太阳系的奥秘。
二、教学目标本课程的主要教学目标如下：1.了解地球在宇宙中的位置，进而认识太阳系和其他恒星系统的基本概念和组成；2.了解宇宙中的运动规律，掌握环绕地球和绕太阳的运动方式与规律；3.了解宇宙探索的基本方法和应用，掌握宇宙探索的发展历程和最新进展。
三、教学内容1. 宇宙与太阳系的概念•宇宙的基本概念•太阳系的组成和特点•地球的运动方式和规律2. 太空探索与应用•宇宙探索的基本方法和最新进展•太空技术的发展及应用3. 宇宙时空的奥秘•黑洞和暗物质•宇宙大爆炸理论四、教学方法本课程采用以下教学方法：1.讲授法：通过PPT和黑板，向学生讲解主要理论和知识点；2.互动探究法：在讲授内容中，通过“回答”“提问”等互动方式，引导学生探究、思考，达到知识点深入理解的目的；3.实验演示法：对于部分实验应用型的知识点，通过实验和演示的方式，使学生更好地理解和掌握知识。
五、教学重点1.太阳系的组成和地球的运动方式和规律；2.宇宙探索的基本方法和最新进展；3.黑洞和宇宙大爆炸理论。
六、教学难点1.宇宙探索的发展历程和最新进展；2.黑洞和宇宙大爆炸理论的概念及其特点和影响。
七、教学反思本课程教学过程中，针对学生的认知基础和掌握情况，我采用了讲授法、互动探究法和实验演示法等多种方式，帮助学生理解和掌握了宇宙航行相关的概念和知识。
在教学中，我注重了知识点的串联和深入，帮助学生形成知识点之间的联系，从而更好地理解知识。
同时，在教学中，我也提倡学生主动思考和探究，通过提问、回答、分组讨论等方式，引导学生思考和探究，使得学生能够更加深入地理解和掌握知识点。
高中物理必修2《宇宙航行》教案
高中物理必修2《宇宙航行》教案教学目标知识与技能1.了解人造卫星的有关知识，正确理解人造卫星做圆周运动时，各物理量之间的关系.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来推导第一宇宙速度，培养学生运用知识解决问题的能力.情感、态度与价值观1.通过介绍我国在卫星发射方面的情况，激发学生的爱国热情.2.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.教学重难点教学重点1.第一宇宙速度的意义和求法.2.人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系.教学难点1.近地卫星、同步卫星的区别.2.卫星的变轨问题.教学工具多媒体、板书教学过程一、宇宙航行1.基本知识(1)牛顿的“卫星设想”如图所示，当物体的初速度足够大时，它将会围绕地球旋转而不再落回地面，成为一颗绕地球转动的人造卫星.(2)原理一般情况下可认为人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，向心力由地球对它的万有引力提供，(3)宇宙速度(4)梦想成真1957年10月，苏联成功发射了第一颗人造卫星;1969年7月，美国“阿波罗11号”登上月球;2003年10月15日，我国航天员杨利伟踏入太空.2.思考判断(1)绕地球做圆周运动的人造卫星的速度可以是10 km/s.(×)(2)在地面上发射人造卫星的最小速度是7.9 km/s.(√)(3)要发射一颗月球人造卫星，在地面的发射速度应大于16.7 km/s.(×)探究交流我国于2011年10月发射的火星探测器“萤火一号”.试问这个探测器应大约以多大的速度从地球上发射【提示】火星探测器绕火星运动，脱离了地球的束缚，但没有挣脱太阳的束缚，因此它的发射速度应在第二宇宙速度与第三宇宙速度之间，即11.2 km/s二、第一宇宙速度的理解与计算【问题导思】1.第一宇宙速度有哪些意义?2.如何计算第一宇宙速度?3.第一宇宙速度与环绕速度、发射速度有什幺联系?1.第一宇宙速度的定义又叫环绕速度，是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所具有的速度，是人造地球卫星的最小发射速度，v=7.9 km/s.2.第一宇宙速度的计算设地球的质量为M，卫星的质量为m，卫星到地心的距离为r，卫星做匀速圆周运动的线速度为v：3.第一宇宙速度的推广由第一宇宙速度的两种表达式可以看出，第一宇宙速度之值由中心星体决定，可以说任何一颗行星都有自己的第一宇宙速度，都应以式中G为万有引力常量，M为中心星球的质量，g为中心星球表面的重力加速度，r为中心星球的半径.误区警示第一宇宙速度是最小的发射速度.卫星离地面越高，卫星的发射速度越大，贴近地球表面的卫星(近地卫星)的发射速度最小，其运行速度即第一宇宙速度.例：某人在一星球上以速率v竖直上抛一物体，经时间t物体以速率v落回手中，已知该星球的半径为R，求这个星球上的第一宇宙速度.方法总结：天体环绕速度的计算方法对于任何天体，计算其环绕速度时，都是根据万有引力提供向心力的思路，卫星的轨道半径等于天体的半径，由牛顿第二定律列式计算.1.如果知道天体的质量和半径，可直接列式计算.2.如果不知道天体的质量和半径的具体大小，但知道该天体与地球的质量、半径关系，可分别列出天体与地球环绕速度的表达式，用比例法进行计算.三、卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系【问题导思】1.卫星绕地球的运动通常认为是什幺运动?2.如何求v、ω、T、a与r的关系?3.卫星的线速度与卫星的发射速度相同吗?为了研究问题的方便，通常认为卫星绕地球做匀速圆周运动，向心力由万有引力提供.卫星的线速度v、角速度ω、周期T与轨道半径r的关系与推导如下：由上表可以看出：卫星离地面高度越高，其线速度越小，角速度越小，周期越大，向心加速度越小.误区警示1.在处理卫星的v、ω、T与半径r的关系问题时，常用公式“gR2=GM”来替换出地球的质量M会使问题解决起来更方便.2.人造地球卫星发射得越高，需要的发射速度越大，但卫星最后稳定在绕地球运动的圆形轨道上时的速度越小.例：如图所示为在同一轨道平面上的几颗人造地球卫星A、B、C，下列说法正确的是()A.根据v=，可知三颗卫星的线速度vAB.根据万有引力定律，可知三颗卫星受到的万有引力FA>FB>FCC.三颗卫星的向心加速度aA>aB>aCD.三颗卫星运行的角速度ωA【答案】 C四、卫星轨道与同步卫星【问题导思】1.人造地球卫星的轨道有什幺特点?2.人造地球卫星的轨道圆心一定是地心吗?3.地球同步卫星有哪些特点?1.人造地球卫星的轨道人造卫星的轨道可以是椭圆轨道，也可以是圆轨道.(1)椭圆轨道：地心位于椭圆的一个焦点上.(2)圆轨道：卫星绕地球做匀速圆周运动，卫星所需的向心力由万有引力提供，由于万有引力指向地心，所以卫星的轨道圆心必然是地心，即卫星在以地心为圆心的轨道平面内绕地球做匀速圆周运动.总之，地球卫星的轨道平面可以与赤道平面成任意角度，但轨道平面一定过地心.当轨道平面与赤道平面重合时，称为赤道轨道;当轨道平面与赤道平面垂直时，即通过极点，称为极地轨道，如图所示.2.地球同步卫星(1)定义：相对于地面静止的卫星，又叫静止卫星.(2)六个“一定”.①同步卫星的运行方向与地球自转方向一致.②同步卫星的运转周期与地球自转周期相同，T=24 h.③同步卫星的运行角速度等于地球自转的角速度.④同步卫星的轨道平面均在赤道平面上，即所有的同步卫星都在赤道的正上方.⑤同步卫星的高度固定不变.特别提醒由于卫星在轨道上运动时，它受到的万有引力全部提供给了向心力，产生了向心加速度，因此卫星及卫星上的任何物体都处于完全失重状态.例：已知某行星的半径为R，以第一宇宙速度运行的卫星绕行星运动的周期为T，该行星上发射的同步卫星的运行速度为v，求同步卫星距行星表面高度为多少.规律总结：同步卫星、近地卫星和赤道上随地球自转物体的比较1.近地卫星是轨道半径近似等于地球半径的卫星，卫星做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供.同步卫星是在赤道平面内，定点在某一特定高度的卫星，其做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供.在赤道上随地球自转做匀速圆周运动的物体是地球的一部分，它不是地球的卫星，充当向心力的是物体所受的万有引力与重力之差.2.近地卫星与同步卫星的共同点是卫星做匀速圆周运动的向心力由万有引力提供;同步卫星与赤道上随地球自转的物体的共同点是具有相同的角速度.当比较近地卫星和赤道上物体的运动规律时，往往借助同步卫星这一纽带，这样会使问题迎刃而解.五、卫星、飞船的变轨问题例：如图所示，某次发射同步卫星的过程如下：先将卫星发射至近地圆轨道1，然后再次点火进入椭圆形的过渡轨道2，最后将卫星送入同步轨道3.轨道1、2相切于Q点，2、3相切于P点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是()A.卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率B.卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度C.卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度D.卫星在轨道2上经过P点时的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度【答案】 D规律总结：卫星变轨问题的处理技巧1.当卫星绕天体做匀速圆周运动时，万有引力提供向心力，由由此可见轨道半径r越大，线速度v越小.当由于某原因速度v突然改变时，若速度v突然减小，卫星将做近心运动，轨迹为椭圆;若速度v突然增大，则卫星将做离心运动，轨迹变为椭圆，此时可用开普勒第三定律分析其运动.2.卫星到达椭圆轨道与圆轨道的切点时，卫星受到的万有引力相同，所以加速度也相同.。
2019-2020年新人教版高中物理必修2《宇宙航行》教学设计
2019-2020年新人教版高中物理必修2《宇宙航行》教学设计一、概述本节课为1课时，40分钟。
《宇宙航行》是人教版新课标教材高中物理必修2第六章《万有引力与航行》中的第5节。
本节属于航天部分的重要知识，介绍万有引力的实践成就，要求学生知道是万有引力理论使人类实现“飞天”的梦想。
本节内容的核心是牛顿运动定律与万有引力定律在圆周运动条件下的综合应用。
重点是理解第一宇宙速度，激发学生科学献身精神。
难点是发射速度与环绕速度的区别。
二、教学目标分析（一）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。
（二）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。
（三）情感、态度与价值观1、通过介绍我国在卫星发射方面的情况，激发学生的爱国热情。
2、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。
三、学习者特征分析学生是开平市开侨中学的高一级学生。
学生为高一的孩子，好奇心强，具有较强的探究欲望，但不喜欢个体发言，集体发言的居多，同时文字组织能力欠佳。
学生有过较少的小组合作经验。
四、教学策略选择与设计引导探究策略：探讨式学习和教师启发引导。
自主合作探究式学习策略：建立小组讨论、交流、合作的课堂氛围。
情景创设策略:运用已有的物理知识,设计问题,组织教学内容，提出启发性的引申问题，激发学生的学习兴趣，积极参与讨论、总结、探究的学习当中。
五、教学资源与工具设计人教版新课标教材高中物理必修2人教版新课标教材高中物理必修2教师教学用书专门为本课设计的多媒体课件多媒体教学平台六、教学过程在课堂中对学生的学习、探究、讨论等给予及时的评价、引导和总结；本课结束时，教师引导学生进行本次课综合性总结；课后，通过研究性活动和作业来评价反馈。
附：（一）、学生自我总结问题设计：1.本节课我学到了什么？2.本节课我有什么体会？3.本节课的问题解决主要采用了什么方式、方法？4.我对本节课的自主学习和实验探究有何感受？5.本节课的学习对我的学习生活有什么影响？（二）、课后探究活动设计：一、探究人造地球同步卫星特点要求：利用已有知识解决下列问题：1、它的运行轨道应在哪？2、绕地球作什么运动？3、周期T=？角速度ω=？4、所需向心力多大？由谁提供？5、线速度v=？6、离地高度h=?二、探究如何利用同步卫星实现全球通讯？一颗同步卫星能实现全球通讯？为什么？需要多少颗同步卫星才能实现全球通讯？请形成研究性小报告。
5.宇宙航行-人教版必修2教案
宇宙航行-人教版必修2教案一、课程目标1.掌握宇宙航行的基本概念和相关专业术语；2.理解宇宙探索的意义和目的；3.熟悉宇宙航行中的各种运载工具和装置，了解其优缺点和运行原理；4.探究人类在宇宙航行中遇到的困难及解决方法；5.培养学生的科学探究和动手实践能力。
二、教学重难点1.教学重点：宇宙探索的意义和目的，宇宙航行中的各种运载工具和装置及其运行原理；2.教学难点：人类在宇宙航行中遇到的困难及解决方法，培养学生的科学探究和动手实践能力。
三、教学内容及方法1. 知识点1.了解宇宙航行的基本概念和相关专业术语；2.探究宇宙探索的意义和目的；3.熟悉宇宙航行中的各种运载工具和装置，了解其优缺点和运行原理；4.探究人类在宇宙航行中遇到的困难及解决方法。
2. 教学方法1.介绍法：通过PPT或手绘板块，向学生介绍宇宙探索的意义和目的，宇宙航行的基本概念和相关专业术语等基础知识；2.演示法：通过多媒体演示或实物演示，向学生展示宇宙航行中的各种运载工具和装置，帮助学生了解其优缺点和运行原理；3.实验法：设置宇宙航行模拟实验，让学生动手实践，提高其科学探究和动手实践能力。
四、教学过程1. 知识点讲解1.介绍宇宙探索的意义和目的，引导学生思考为什么要探索宇宙，宇宙探索有什么重要意义；2.介绍宇宙航行的基本概念和相关专业术语，如太空舱、卫星、火箭、地球同步轨道等；3.演示各种运载工具和装置，让学生认识各种运载工具和装置的外形、构造和作用；4.探究人类在宇宙航行中遇到的困难及解决方法，如太空环境、重力失效、飞行器与地球的连通等；2. 实验连接1.学生小组合作设计一个能够在太空环境中自主运行的探测器，并在实验室进行模拟实验；2.老师带领学生观察实验现象，分析实验结果，讨论实验结果的意义和可能引发的问题。
五、作业布置1.同步：完成课本上与宇宙航行相关的习题；2.锻炼：选取一个人类在宇宙航行中遇到的问题，自行设计解决方案并进行模拟实验。
人教版高中物理必修二教案设计：6.5 宇宙航行
课题第6章第5节宇宙航行授课时间教学目标知识与技能1．了解人造卫星的有关知识．[来源:学|科|网]2．知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度．3．通过实例，了解人类对太空的探索历程．过程与方法1．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．2.能通过航天事业的发展史说明物理学的发展对于自然科学的促进作用．情感态度与价值观1．通过对我国航天事业发展的了解，激发学生科学献身精神，进行爱国主义的教育．2．关心国内外航空航天事业的发展现状与趋势，有将科学技术服务于人类的意识．教学重点第一宇宙速度的推导；卫星做圆周运动时，各物理量的关系教学难点人造卫星运转的环行速度与卫星发射速度的区别课程类型新授课教学方法讲授法、归纳法教学工具多媒体辅助教学过程导入新课如今，人们的通信手段越来越多样，加强了世界的联系。
要保证稳定通畅的通讯，需要同步卫星进行信号的传递，手机等便携设备的导航定位功能已经非常全面，要实现精确的导航，同步卫星发挥了极大的作用。
问题：怎么样才能把物体发射上天空，且不再落回地面？教学内容一、牛顿的飞天梦：把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落点也就一次比一次远。
如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星。
人造卫星在绕地球运行时，只受到地球对它的万有引力作用，万有引力充当人造卫星作圆周运动的向心力，设地球质量为M，卫星质量为m，轨道半径为r，则：物体不落回地面时环绕地球做圆周运动，所受地球的引力恰好用来提供向心力，满足GMm r2＝mv2rv＝GMr.当卫星近地环绕时，可认为轨道半径r等于地球半径,将：r=6400km,G=6.67X10-11N•m2/kg2, M=5.98X1024kg,代入得：v＝GMr.=7.9 km/s.二、第一宇宙速度定义：人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所具有的速度，叫做第一宇宙速度。
结合以下两方面，理解第一宇宙速度的意义：牛顿设想，发射速度达到一定值时，才不落回地面，即最小的发射速度；绕地做圆周运动时，由v＝GMr.得，轨道半径越大，速度越小。
人教版高中物理必修二第六章第五节《宇宙航行》教案设计
2020年3 月17 日教学活动（一）引入新课多媒体播放一段导航音频，一段从北京市第五十七中学到木樨地公交车站的导航录音，作为开始的背景音。
提出问题：现代人的出行，导航已经成为人们的一种生活常态，大家那么相信导航能够将我们成功导向目的地，为什么？导航卫星和GPS系统为我们的出行提供的保证，GPS系统是由全球覆盖率高达98%的24颗GPS导航卫星组成。
这24颗GPS卫星的轨道高度为20000km，工作在互成30度的6条轨道上。
用户使用GPS 接收机同时接收4颗以上卫星的信号，即可确定自身所在的经纬度、高度及精确时间。
基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。
提出问题：那什么是卫星，卫星在太空中运行需要动力吗？（二）进行新课——卫星提出问题：为什么卫星在太空中飞行不需要动力？学生回答：地球对卫星的万有引力，提供卫星的向心力。
下面的几条卫星轨道，请判断哪条是可能的，哪条是不可能的？判断依据是什么？通过上面的判断，总结一下卫星的特点，人造卫星的轨道只能是以地球球心为圆心的圆周。
根据卫星的轨道不同，我们将卫星分为赤道卫星，极地卫星，任意轨道卫星。
按照卫星轨道的高低，可以分为近地卫星，低轨道，中高轨道等等我们观察不同轨道的卫星有什么特点？我们理论分析一下，卫星的线速度、角速度、加速度和周期与轨道半径的关系，已知地球质量为M，卫星质量为m，轨学生活动（学生思考交流）卫星在太空中飞行不需要动力，但是在调整轨道时需要动力。
ACD可能，B不可能，因为B在纬度圈，万有引力指向地心，而向心力指向地轴，所以B 圈不可能。
学生总结：轨道越高，线速度越小，角速度越小，周期越大板书：宇宙航行板书：人造卫星的特点：12道半径为r ，线速度为v ，角速度为w ，周期为T ，由于万有引力提供向心力，则22Mm v G m r r =，∴GMv r =，可见：高轨道上运行的卫星，线速度小。
高中物理宇宙航行教案人教新课标版必修2
《5宇宙航行》教案一、教学目标：1．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（3）会解决涉及人造地球卫星运动的简单问题（4）通过实例了解人类对太空的探索历程。
2．过程与方法：(1)通过航天事业的发展史，说明物理学的发展对于自然科学的促进作用(2)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3．情感态度与价值观：(1)通过对我国航天事业发展的了解，进行爱国主义教育(2)关心国内外航空事业的发展现状与趋势，有将科学技术服务于人类的意识。
二、重点难点：1．教学重点：会推导第一宇宙速度，了解第二、第三宇宙速度2．教学难点：人造地球卫星的轨道特点、运行特点及对同步卫星的理解三、教学方法：以启发式教学为指导思想，采用以问题为中心的课堂教学模式，结合多媒体辅助教学。
四、主要教学活动：新课引入：（幻灯片展示图片）浩瀚的宇宙、闪烁的星空，一直牵引着人类无限的遐想。
遨游太空是炎黄子孙们很久以来的梦想。
在中国古代，流传着“嫦娥奔月”“玉兔捣药”，以及“鲲鹏展翅”“ 九天揽月”的传说。
炎黄子孙们用他们富有激情的超凡的想象力，简单地刻绘着炎黄飞天梦。
现在梦圆了，神舟五号成功飞天，让我们激动地告诉全世界：千年梦，今朝圆了！神舟六号安全返回，让我们自豪地告诉全世界：千年梦，今朝再圆！嫦娥一号顺利升空，让我们骄傲地告诉全世界：千年梦，今朝又圆！杨利伟飞向太空，翟志刚太空漫步，那是我们国人的骄傲和自豪，今天我们也来一次《宇宙航行》之旅，进一步探究宇宙的奥妙，同学们你们准备好了吗？课前预习：1.行星运动向心力的来源和关系式？2.v、w、T与轨道半径r的关系新课教学问题进一步深化问题1：小球从同一高度做平抛运动，随初速度的增大，轨迹将如何变化？问题2地球是个球体，如果抛出速度很大时，我们还能将地面看作平面吗？（不能）问题3如果速度继续一直增大，会出现什么情况呢？教师：牛顿曾说过：“没有大胆的猜测就不可能作出伟大的发现。
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第七章万有引力与航天
第五节宇宙航行
一、教学目标
1、知识与技能：
(1)了解人造卫星的有关知识，正确理解人造卫星做圆周运动时，各物理量之间的关系。
(2)知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。
2、过程与方法：
(1)通过用万有引力定律来推导第一宇宙速度，培养学生运用知识解决问题的能力。
3、情感态度与价值观：
(1)通过介绍我国在卫星发射方面的情况，激发学生的爱国热情。
(2)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。
二、教学内容剖析
1、本节课的地位和作用：
本节内容主要介绍了宇宙速度、人造地球卫星、宇宙航天器等内容，人们在应用万有引力定律研究天体运动的基础上，实现人类的航天梦想，为科学研究、人类生活服务方面做出巨大的贡献。
通过本节学习了解如下知识：
(1)第一宇宙速度：物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，V=GM / R或
V= . gR,数值上M=7.9km/s .
(2)第二宇宙速度：克服地球引力,脱离地球的逃逸速度.V2=11.2km/s.
(3)第三宇宙速度：在地面附近发射物体挣脱太阳引力束缚的速度,V3=11.2km/s.
2、本节课教学重点：
对第一宇宙速度的推导过程和方法，了解第一宇宙速度的应用领域。
3、本节课教学难点：
1、人造地球卫星的发射速度与运行速度的区别。
2、掌握有关人造卫星计算及计算过程中的一些代换。
三、教学思路与方法
这节内容是万有引力理论的成就在生活中的应用，与我们的生活密切相关，让学生在学习物理的过程中感受到物理就在我们的身边，与我们的生活时刻联系在一起. 从而引导学生进行科学和生活、和社会联系的思考，培养学生学习物理的兴趣，激发学生献身科学的热情，对学生科学价值观的形成起到重要的作用。
四、教学准备
多媒体课件，细线，塑料瓶
课堂教学设计
的呢？
师：牛顿设想在高山上有一门大炮，水平发射炮弹, 初速度越大，水平射程就越大，可以想象当初速度足够大时，这颗炮弹将不会落到地面，将和月球一样成为地球的一颗卫星。
师：你思考这种设想可能么？
（学生思考）
生：可能，理由是当物体
的重力去充当圆周运动的
向心力的时候，物体可以成为卫星，不
过，这应该需要很大的速度。
近地卫星及第一宇宙速度
近地面的卫星的速度是多少呢？
已知：G 6.67 10 11N m2/kg2
R 6.37 106m
24
M 5.89 10 kg
,, GM 6.67 10 11 5.89 1024
V \―03770---------------------- m/s 7.9km/s
师：牛顿实验中，炮弹至
少要以多大的速度发射，
才能在地面附近绕地球做
匀速圆周运动？地球半径
为6370km
（生思考并计算）
生：在地面附近绕地球运
行，轨道半径即为地球半
径。
由万有引力提供向心
力:
这就是人造地球卫星在地面附近
让学生
亲历知
识的导
出过程，
体验成
功的乐
趣是新
课程的
重要理
念•同
卫星离地心越远，它运行的速度
越慢。
绕地球做匀速圆周运动所必须具有的最低发射速度，叫做第一宇
2
Mm Mv G亍卞
时让学
生自己
宙速度。
J GM y \~R 探究问题，可以激发
思考：我们能否发射一颗周期为得出发射速度小于学生的70min的卫星呢？7.9km/s。
学习兴提示：同学们算算，近地卫星的师：对，如果发射速度小趣与动周期又是多少呢？于7.9km/s，炮弹将落到机，同T=2^R/v=5,07x 103s=S4.5min
地面，而不能成为一颗卫时也可不能！！星；发射速度等于以使他
7.9km/s，它将在地面附近们养成
作匀速圆周运动；要发射善于运
一颗半径大于地球半径的动知识
人造卫星，发射速度必须
大于7.9km/s。
可见，向
咼轨道发射卫星比向低轨
道发射卫星要困难。
师：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。
在地面附近，物
体的万有引力等于重力，
此力天空卫星做圆周运动
的向心力，能否从这一角
度来推导第一宇宙速度
的习惯
例题分析（双星问题）
①双星的向心力大小相同
②双星的角速度相同
师：思考地球同步卫星能
否位于北京正上方某一确
定高度h ？
生：所有的同步卫星只能
分布在赤道上方的一个确
定轨道上，而北京处在北
半球，故上空一定不可能
有同步卫星。
师：设地球质量M半径为
R,自转周期为T，同步卫
星质量m离地高度h，请
计算同步卫星离地面的高
度。
（学生计算）
生：由牛顿第二定律：
可见：同步卫星的离地高
度、线速度大小是唯一确
定的。
代入具体数据可得
h 3580Ckm。
双星问题：
叫电仙
G（旳+
叫）
I?-g
h
）
R2
源。
近地卫星、同步卫星、月球三者
比较
G更罟_二旳甘& =叫后&
师：在天体运动中，将两颗彼此距离较近，且相互绕行的行星称为双星。
已知两行星质量分别为M和M2,它们之间距离为L，求各自运转半径和角速度的关系怎样？向心力由什么提供。
生：本题中，双星之间有相互吸引力而保持距离不变，则这两行星一定绕着两物体连线上某点做匀速圆周运动，设该点为0, 如图所示，M0M始终在一条直线，M和M角速度相等，它们之间万有引力提供向心力。
解：设M离开0点的距离为R,则M离开0点的距离为L-R,它们绕0点转动的加速度均为3，则有
gr
视野拓展
宇宙航行
宇宙航行是以整个宇宙空间为活动环境的，因此，我们必须对宇宙环境有一定的了解，就像汽车司机要了解道路环境，登山运动员要了解山地环境，航海人员要了解海洋环境一样。
在人类进入太空以前，对人才环境只能进推测和理沦研究。
与人类对飞天的向往一样，人们构想了美丽的“天堂”，便有“上有天堂，下有苏杭”的比喻。
现在我们知道，如果“天堂”是指太空的话，就生存环境来说，那是极大的谬误。
自宇宙大爆炸以后，随着宇宙的膨胀，温度不断降低。
虽然随后有恒星向外辐射热能，但恒星的数量是有限的，而且其寿命也是有限的，所以宇宙的总体温度是逐渐下降的。
经过100多亿年的历程，太空已经成为高寒的环境。
对宇宙微波背景辐射（宇宙大爆炸时遗留在太空的辐射）的研究证明，太空的平均温度为一270.3 C 在太空中，不仅有宇宙大爆炸时留下的辐射，各种天体也向外辐射电磁波，许多天体还向外辐射高能粒
子，形成宇宙射线。
例如，银河系有银河宇宙线辐射，太阳有太阳电磁辐射、太阳宇宙线辐射（太阳耀斑爆发时向外发射的高能粒子）和太阳风（由太阳日冕吹出的高能等离子体流）等。
许多天体都有磁场，磁场俘获上述高能带电粒了，形成辐射性很强的辐射带，如在地球的上空，就有内外两个辐射带。
由此可见，太空还是一个强辐射环境。
—宇宙大爆炸后，在宇宙中形成氢和氦两种元素，其中氢占3/4，氦占1/4。
后来它们大多数逐渐凝聚成团，形成星系和恒星。
恒星中心的氢和氨递次发生核聚变，生成氧、氮、碳等较重的元素。
在恒星死亡时，剩下的大部分氢和氦以及氧、氮、碳等元素散布在太空中。
其中主要的仍然是氢，但非常稀薄，每立方厘米只有0」个氢原于，在星际分了云中稍多一此，每立方厘米约1万个左右。
我们知道，在地
球大气层中，每立方厘米含有1010个氮和氧分子。
由此可见，太空是一个高真空环
境。