必修2《5.宇宙航行》精品优质课教案设计

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1.了解人造地球卫星的最初梦想。

2.第一宇宙速度的推导过程。

3.会解决涉及人造地球卫星运动的较简单的问题。

（三）情感态度与价值观

1.体会万有引力定律在航天事业发展中的重要作用，产生探究的成就感；

2.感受人类对客观世界不断探究的精神和情感，激发学习兴趣，认识到掌握物理规律的价值；

3.渗透“学以致用”的思想，激发学生的学习热情教学重点第一宇宙速度的推导；了解第二、第三宇宙速度.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；教学方法讲授法，探究法，启发式教具多媒体教学设计（一）、新课引入

夜晚，当我们抬头仰望星空时，成千上万的星星便映入眼帘，想必同学们从小时候起便对神秘而美丽的太空充满无限的遐想。在我国古代就有嫦娥奔月的神话故事，更有万户飞天的悲壮探索。

播放嫦娥奔月和万户飞天PPT

随着科技的发展，人类终于摆脱了大地的束缚和引力的牵绊，实现了人类飞天的梦想。本节课我们就来学习人类是如何走出地球，飞向宇宙，进行宇宙航行的。

（二）、新课教学

1、牛顿的设想

我们知道，气球对周围的物体有引力的作用，因此被抛出的物体总要落回地面。在地面上将一个物体水平抛出，抛出的速度越大，落地点距抛出点的水平距离也越大。

问题：地球是个球体，如果抛出的速度很大时，我们还能将地面看成平面吗？如果速度一直继续增大，会出现什么情况呢？

播放牛顿关于人造卫星的设想PPT

2、三种宇宙速度

从牛顿提出设想到第一颗人造卫星成功上天，历时近三百年。这是因为发射卫星所需的速度太大了，当时人类科技的水平还产生不了这样大的速度。

问题：那么以多打的速度将物体抛出，它将不再落回地面，也就是说它将绕地球运动，成为人造卫星呢?

基本思路一：设地球和人造卫星的质量分别是M和m，卫星到地心的距离是r，卫星的环绕速度为v，则卫星绕地球做圆周运动的向心力由万有引力来提供，所以有 EMBED Equation.3

当r=R时， EMBED Equation.3

基本思路二：在地面附近重力等于万有引力，所以有 EMBED Equation.3 得

EMBED Equation.3

这就是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，叫做第一宇宙速度，它是发射一个物体使其成为地球卫星的最小速度。也就是说以第一宇宙速度发射一个物体，物体将贴着地球表面的轨道上绕地球做匀速圆周运动。

问题：接下来我们思考一下，如果卫星的发射速度大于7.9km/s,结果会怎样呢？

当抛出物体的速度继续增大，地球引力将不足以为其做圆周运动提供向心力，物体将会脱离地球引力，离开地球。这个速度为v=11．2km/s。我们把v=11．2km/s叫做第二宇宙速度。如果发射速度大于第一宇宙速度，而小于二宇宙速度，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。