宇宙航行 【教学目标】 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。 3．通过实例，了解人类对太空的探索历程。 二、过程与方法 1．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。 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。 三、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】 会推导第一宇宙速度，了解第二、第三宇宙速度。 【教学难点】 运行速率与轨道半径之间的关系。 【教学过程】 【第一课时】 案例一 导入新课 故事导入 2007年10月24日经火箭发射，“常娥一号卫星”首先进入环绕地球的轨道，然后加速，脱离地球轨道后，惯性滑行，进入环绕月球的轨道，最后进行科学探测。 结合登月航线讨论：为什么飞船能围绕地球旋转？飞船在什么条件下能挣脱地球的束缚？ 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flash动画和阅读“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 “梦想成真”部分． ... ...
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