7.4宇宙航行 教案 【教材分析】 （一）教材分析 本节课所采用的教材是人教版高中物理必修第二册第七章第4节的内容,本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。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“万有引力定律与宇宙航行”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，增强民族自信心和自豪感。 【学情分析】 （一）学情分析 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。 【教学目标】 （一）教学目标 一、教学目标 1．通过阅读课本资料了解牛顿对人造卫星的猜想、外推的思路和思想，能写出第一宇宙速度的推导过程。 2．通过第一宇宙速度的推导总结，能说出人造地球卫星的原理及运行规律。 3．通过阅读教材第三部分，能够介绍世界和我国航天事业的发展历史，感知人类探索宇宙的梦想，激发爱国热情，增强民族自信心和自豪感。 二、核心素养 物理观念：能从物理学的视角正确描述和解释人造地球卫星的运行规律，具备清晰的物理观念。 科学思维：能在熟悉的情境中运用物理模型，能对卫星发射原理进行分析和推理。 科学探究：能在对卫星发射原理的基础上做出假设，并制定合理的探究路线，从而分析数据发现规律。 科学态度与责任：卫星的发射原理是人类在万有引力定律基础上科学家们持续不断创造性发展的成果，是人类对宇宙奥秘探索的历程，增强民族自信心和自豪感。 【教学重难点】 （一）教学重难点 教学重点：1. 对于宇宙速度的理解和应用； 2. 了解人造地球卫星和同步卫星。 教学难点：1.第一宇宙速度的计算和卫星运行的规律； 2. 同步卫星的规律、卫星变轨与对接以及双星模型 【新课导入】 （一）新课导入 教师：我们知道自古以来人类就存在飞天的梦想，如我国流传的嫦娥奔月的故事，国外有飞天揽月的传说。如今，梦想已经变成现实。那么，人们是怎样一步步实现这一梦想的呢？就让我们一起来学习“宇宙航行”吧。 牛顿的思考： 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？ 【新课讲解】 （一）宇宙速度 宇宙速度 （1）第一宇宙速度 问题：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。 分析：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：， 得： 结论：如果发射速度小于7.9km/s，炮弹将落到地面，而不能成为一颗卫星；发射速度等于7.9km/s，它将在地面附近作匀速圆周运动；要发射一颗半径大于地球半径的人造卫星，发射速度必须大于7.9km/s。可见，向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星要困难。 ⑵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。 师生共同讨论： 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呢？ mg= mv2/r v= ≈7.9km/s 提出问题：我们能否发射一颗周期为70min的人造地球卫星呢？（提示：算一算近地卫星其周期是多少？近地卫星由于半径最小，其运行周期最小。） （2）第二宇宙速度： ... ...
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