2019-2020年人教版必修二6.5《宇宙航行》WORD教案9.doc

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2019-2020年人教版必修二6.5《宇宙航行》WORD教案9 ★新課標要求 （一）知識與技能 1、了解人造衛(wèi)星的有關知識。 2、知道三個宇宙速度的含義，會推導第一宇宙速度。 （二）過程與方法 通過用萬有引力定律推導第一宇宙速度，培養(yǎng)學生運用知識解決問題的能力 （三）情感、態(tài)度與價值觀 1、通過介紹我國在衛(wèi)星發(fā)射方面的情況，激發(fā)學生的愛國熱情。 2、感知人類探索宇宙的夢想，促使學生樹立獻身科學的人生價值觀。 ★教學重點 第一宇宙速度的推導 ★教學難點 運行速率與軌道半徑之間的關系 ★教學方法 教師啟發(fā)、引導，學生自主閱讀、思考，討論、交流學習成果。 ★教學工具 有關練習題的投影片、計算機、投影儀等多媒體教學設備 ★教學過程 （一）引入新課 教師活動：上節(jié)課我們學習了萬有引力的成就?，F(xiàn)在請同學們回憶下列問題： 1、萬有引力定律在天文學上有何應用？ 2、如何應用萬有引力定律計算天體的質量？能否計算環(huán)繞天體的質量？ 學生活動：經過思考，回答上述問題： 1、應用萬有引力定律可以估算天體的質量；可以來發(fā)現(xiàn)未知天體。 2、應用萬有引力定律求解天體質量時，萬有引力充當向心力，結合圓周運動向心加速度的三種表述方式可得三種形式的方程，即 G ① G=mω2r ② G=m ③ 教師活動：點評、總結 導入：這節(jié)課我們再來學習有關宇宙航行的知識。 （二）進行新課 1、宇宙速度 教師活動：請同學們閱讀課文第一自然段，同時思考下列問題［投影出示］： 1、在地面拋出的物體為什么要落回地面？ 2、什么叫人造地球衛(wèi)星？ 學生活動：閱讀課文，從課文中找出相應的答案。 1、在地面上拋出的物體，由于受到地球引力的作用，所以最終都要落回到地面。 2、如果在地面上拋出一個物體時的速度足夠大，那么它將不再落回地面，而成為一個繞地球運轉的衛(wèi)星，這個物體此時就可認為是一顆人造地球衛(wèi)星。 教師活動：引導學生深入探究 1、月球也要受到地球引力的作用，為什么月亮不會落到地面上來？ 2、物體做平拋運動時，飛行的距離與飛行的水平初速度有何關系? 3、若拋出物體的水平初速度足夠大，物體將會怎樣？ 學生活動：分組討論，得出結論。 1、由于月球在繞地球沿近似圓周的軌道運轉，此時月球受到的地球的引力（即重力），用來充當繞地運轉的向心力，故而月球并不會落到地面上來。 2、由平拋物體的運動規(guī)律知： x=v0t ① h= ② 聯(lián)立①、②可得： x=v0 即物體飛行的水平距離和初速度v0及豎直高度h有關，在豎直高度相同的情況下，水平距離的大小只與初速度v0有關，水平初速度越大，飛行的越遠。 3、當平拋的水平初速度足夠大時，物體飛行的距離也很大，由于地球是一圓球體，故物體將不能再落回地面，而成為一顆繞地球運轉的衛(wèi)星。 教師活動：總結、點評。 課件演示《人造衛(wèi)星發(fā)射原理圖》：平拋物體的速度逐漸增大，飛行距離也跟著增大，當速度足夠大時，成為一顆繞地運轉的衛(wèi)星。 牛頓曾依據(jù)平拋現(xiàn)象猜想了衛(wèi)星的發(fā)射原理，但他沒有看到他的猜想得以實現(xiàn)。今天，我們的科學家們把牛頓的猜想變成了現(xiàn)實。 教師活動：［過渡語］從上面學習可知，當平拋物體的初速度足夠大時就可成為衛(wèi)星。那么，大到什么程度就叫足夠大了呢？下面我們來討論這一個問題。 請同學們閱讀教材有關內容，同時考慮下面幾個問題［投影出示］： 1.衛(wèi)星環(huán)繞地球運轉的動力學方程是什么？ 2.為什么向高軌道發(fā)射衛(wèi)星比向低軌道發(fā)射要困難？ 3.什么叫第一宇宙速度？什么叫第二宇宙速度？什么叫第三宇宙速度？ 學生活動：閱讀課文，找出相應答案。 1、衛(wèi)星繞地球運轉時做勻速圓周運動，此時的動力學方程是：G 2、向高軌道發(fā)射衛(wèi)星時，火箭須克服地球對它的引力而做更多的功，對火箭的要求更高一些，所以比較困難。 3、人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運動時所必須具有的速度叫第一宇宙速度。 人造衛(wèi)星繞地球做橢圓軌道運動時所具有的最大運轉速度叫第二宇宙速度。 人造衛(wèi)星掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系以外的宇宙中去時，所必須具有的速度叫第三宇宙速度。 教師活動：引導學生深入探究 1、衛(wèi)星繞地球運轉的最小半徑是多少？ 2、結合衛(wèi)星運轉的動力學方程，推導第一宇宙速度。 學生活動：分組討論，得出答案。 1、衛(wèi)星運轉的最小半徑近似等于地球的半徑，即在地球表面繞地運轉。 2、由萬有引力定律和牛頓第二定律， 得： G=m ① 由于萬有引力近似等于物體的重力， 得： G=mg ② 由①、②兩式得 v= 代入數(shù)據(jù)得 v=7.9km/s 教師活動：總結、點評。 課件演示《三個宇宙速度》 2、夢想成真 教師活動：引導學生閱讀有關內容，讓學生了解人類在探索宇宙的奧秘中已經取得的輝煌成就，體會我國在征服宇宙太空的過程中所取得的偉大成就，培養(yǎng)學生的愛國熱情和愿為科學獻身的精神。 視頻展示：我國載人飛船“神州五號”升空實況。 學生活動：閱讀課本，發(fā)表感想。 （三）課堂總結、點評 教師活動：讓學生概括總結本節(jié)的內容。請一個同學到黑板上總結，其他同學在筆記本上總結，然后請同學評價黑板上的小結內容。 學生活動：認真總結概括本節(jié)內容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結和自己的小結，看誰的更好，好在什么地方。 點評：總結課堂內容，培養(yǎng)學生概括總結能力。 教師要放開，讓學生自己總結所學內容，允許內容的順序不同，從而構建他們自己的知識框架。 （四）實例探究 ［例］從地球發(fā)出的光訊號垂直于地面發(fā)射，訊號到達月球表面時正好能垂直射向水平月面，經反射返回地球被吸收，光速為c，光訊號往復經歷的時間為t，地球的半徑為R，月球的半徑為r，月球繞地球轉動的周期為T，試求地球的質量。 解析：設地球質量為M，月球質量為m，則：G=mr′ 所以M=而r′=R+r+c 所以M= (2R+2r+ct)3 ★課余作業(yè) 1、課后完成P78“問題與練習”中的問題。 2、閱讀教材76頁“科學漫步”欄目中的短文《黑洞》和77頁“STS”欄目中的短文《航天事業(yè)改變著人類生活》 ★教學體會 思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學的根本；親自實踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學生能力的關鍵，離開了思維方法和實踐活動，物理教學就成了無源之水、無本之木。學生素質的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。 附：課堂練習 1.要使人造衛(wèi)星繞地球運行，它進入地面附近的軌道速度是________km/s，要使衛(wèi)星脫離地球引力不再繞地球運行，必須使它的軌道速度等于或大于________km/s，要使它飛行到太陽系以外的地方，它的速度必須等于或大于________km/s. 2.關于第一宇宙速度，下面說法正確的是（ ） A.它是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度 B.它是近地圓形軌道上人造地球衛(wèi)星的運行速度 C.它是使衛(wèi)星進入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度 D.它是衛(wèi)星在橢圓軌道上運行時在近地點的速度 3.某行星的衛(wèi)星在靠近行星的軌道上飛行，若要計算行星的密度，需要測出的物理量是( ) A.行星的半徑 B.衛(wèi)星的半徑 C.衛(wèi)星運行的線速度 D.衛(wèi)星運行的周期 4.關于人造地球衛(wèi)星與宇宙飛船的下列說法中，正確的是( ) A.如果知道人造地球衛(wèi)星的軌道半徑和它的周期，再利用萬有引力恒量，就可算出地球質量 B.兩顆人造地球衛(wèi)星，只要它們的繞行速率相等，不管它們的質量、形狀差別有多大，它們的繞行半徑和繞行周期一定是相同的 C.原來在同一軌道上沿同一方向繞行的人造衛(wèi)星一前一后，若要后一衛(wèi)星追上前一衛(wèi)星并發(fā)生碰撞，只要將后者速率增大一些即可 D.一艘繞火星飛行的宇宙飛船，宇航員從艙內慢慢走出并離開飛船，飛船因質量減小，所受萬有引力減小，故飛行速度減小 5.一顆人造地球衛(wèi)星離地面高h=3R(R為地球半徑).若已知地球表面的重力加速度為g,則衛(wèi)星做勻速圓周運動的速度是________，角速度是________，周期是________，若已知地球質量為M，萬有引力常量為G，則衛(wèi)星做勻速圓周運動的速度是________，角速度是________，周期是________. 參考答案： 1.7.9；11.2；16.7 2.BC 3.D 4.AB 5.；；；；； 附： 教學建議 隨著航天事業(yè)的飛速發(fā)展，人造地球衛(wèi)星的應用也越來越廣泛.從高考命題的指導思想來看，要求高考試題具有時代氣息，反映現(xiàn)代科技的發(fā)展和動向，因此有關衛(wèi)星的問題將繼續(xù)是高考的熱點問題。 解決衛(wèi)星的運動問題，其依據(jù)都是萬有引力提供向心力，列出相應的方程，就可得出向心加速度、線速度、角速度、周期跟軌道半徑的關系.通過例題和練習，幫助學生掌握這一基本方法。 對于衛(wèi)星的軌道，要引導學生根據(jù)萬有引力提供向心力，說明無論衛(wèi)星繞地球運動的圓軌道在哪個平面內，但圓軌道的圓心都是地心。 對于同步衛(wèi)星，結合例題的討論使學生明確，同步衛(wèi)星哪些特征是相同的，哪些特征是不同的。 宇宙速度的重點是第一宇宙速度.要讓學生明確，第一宇宙速度是衛(wèi)星在地面附近繞地球做圓周運動的線速度，并掌握求第一宇宙速度的方法。