3-3 飞向太空 教学设计

飞向太空 1教学目标 1、了解人造卫星的发射过程及火箭的特点 2、知道第一宇宙速度的定义，并且知道第一宇宙速度的计算方法 3、通过计算，了解同步卫星的特点，并进一步熟悉万有引力定律的应用 4、通过观看嫦娥二号的模拟视频，了解卫星变轨的原理 2学情分析 学生在上一堂课已经学会了万有引力的基本应用，已经初步接触了卫星的运行问题，懂得F万=F向，F万=mg，mg=F向等方程的应用。在此基础上，再学习宇宙速度、同步卫星及卫星变轨问题，既是知识的深化，又能巩固前一节课的知识。 3重点难点 【重点】 1、第一宇宙速度的计算 2、同步卫星的特点 【难点】卫星变轨原理 4教学过程 4.1 第一学时 4.1.1教学活动 活动1【导入】一、引入 介绍三百多年前牛顿对卫星发射的猜想。 活动2【讲授】二、第一宇宙速度 1、根据牛顿的猜想，物体若能围绕地球做圆周运动，那么圆周运动所需要的向心力，是由什么力提供呢？（生答：万有引力） 2、引导学生写出方程：GMm/R2=mv2/R，其中R为地球半径（因为此时物体离地面还是很近） 3、要求学生写出v的表达式： 4、告诉学生结果：v1=7.9km/s 5、该结果的物理意义：①从发射卫星的角度来看，如果速度小于7.9km/s，则物体会掉回地面，故v1是物体成为卫星的最小发射速度；②从已经成为卫星的角度来看，根据 可知，离地球越近，线速度越大，故v1由是最大的环绕速度。 6、根据方程可知，第一宇宙速度与星球的质量M及半径r有关，故不同的星球的第一宇宙速度一般不同 活动3【讲授】三、同时介绍三个宇宙速度 1、第一宇宙速度7.9km/s：成为地球卫星的最小发射速度 2、第二宇宙速度11.2km/s：脱离地球，成为太阳的人造行星或飞到其他行星所必须的最小发射速度 3、第三宇宙速度16.7km/s：从地面发射，脱离太阳系的最小发射速度 活动4【讲授】四、卫星发射的动力来源———火箭 通过观看关于火箭发射过程的视频，了解火箭的特点 活动5【讲授】五、人造卫星的运动 1、轨道：可以是圆，也可以是椭圆 2、轨道位置：轨道平面必须过地心 3、同步卫星：①介绍什么是同步卫星———与地球相对静止（周期为24h）；②分析轨道可能的位置：根据两个特点（轨道平面必须过地心及与地球相对静止）得到：必须在赤道上方；③根据 可知 ，即所有同步卫星r相同，也就意味着高度相同；通知又由 可知，所有同步卫星的v和w都相同。列牛顿第二定律方程时，发现m都可以消掉，故同步卫星的质量m可以不同。 活动6【练习】六、习题 1、已知地球的质量为M，半径为R，地球同步卫星的质量为m，引力常数为G，关于同步卫星，下列描述正确的是：（ ） A、这颗同步卫星可能在广州的正上方 B、同步卫星的运行速度小于第一宇宙速度 C、同步卫星受到的万有引力为 D、同步卫星向心加速度小于地球表面的重力加速度 2、已知地球同步卫星的轨道半径是地球半径的k倍，则（ ） A、第一宇宙速度是同步卫星运行线速度的k倍 B、第一宇宙速度是同步卫星运行线速度的 倍 C、地球表面附近的重力加速度是同步卫星向心加速度的k倍 D、地球表面附近的重力加速度是同步卫星向心加速度的k2倍 活动7【讲授】七、卫星变轨问题 1、观看嫦娥二号的模拟视频 2、回顾离心运动的条件：合力突然消失或者合力不足以提供向心力 3、引导学生思考：原本满足 ，若要离心，则需出现 ，意味着我们只要瞬间加速，就能出现离心现象。 4、瞬间加速，卫星出现离心现象，但在远离圆心过程中，速度在减小而且速度方向在不断变化，当速度方向与地面平行时，卫星又会向地球运动，从而形成一个椭圆的轨道。 5、问：如果想由椭圆轨道变成一个大圆的轨道，需要做什么事情？生答：再一次加速。 6、高轨变低轨是反过程 活动8【练习】八、习题 3、宇宙飞船在轨道上运行，由于地面指挥人员发现某一 ... ...