必修2《5.宇宙航行》新课标优质课教案设计

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知道三个宇宙速度的含义和数值，会推倒第一宇宙速度

掌握人造地球卫星的处理方法,会求轨道半径、角速度、线速度、周期。

了解人类发展对航天事业的贡献

过程与方法：

通过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。

通过人造卫星的加速度、速度、角速度、周期跟轨道半径的关系的讨论，进一步理解卫星的有关规律。

情感态度与价值观：

通过介绍和多媒体展示牛顿对于人造地球卫星的最初构想，使学生体验科学探索的过程。

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。

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。

教学重点：第一宇宙速度的推导和理解

教学难点：第一宇宙速度的推导；环绕速度与发射速度的区分

教学过程：

引入新课：你来猜想，随着平抛物体速度的增大，物体的运动情形会发生什么样的变化呢？

总结，并用多媒体模拟.

牛顿曾设想过：从高山上用不同的水平速度抛出物体，速度一次比一次大，落地点也一次比一次离山脚远，如果没有空气阻力，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来，它将围绕地球旋转，成为一颗绕地球运动的人造地球卫星，简称人造卫星。

宇宙速度

提问：地面上的物体要成为一颗人造地球卫星，最小的发射速度多大？如何求解？

创设问题情景：如果忽略空气的阻力，地球的质量为M，环绕地球作匀速圆周运动的人造卫星的质量为m，它到地心的距离为r，那么它的飞行速度应该是多少？

总结讨论结果：

万有引力充当向心力，得出： EMBED Equation.DSMT4 ， EMBED Equation.DSMT4

又∵ EMBED Equation.DSMT4 ∴ EMBED Equation.3

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；要发射一颗运行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。

（1）第一宇宙速度大小V=7.9km/s，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最小速度，所以也称为环绕速度。

（2）第二宇宙速度 大小 EMBED Equation.DSMT4 。