2019-2020年高中物理 6.5.人造衛(wèi)星、宇宙速度教案 新人教版必修1.doc

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2019-2020年高中物理 6.5.人造衛(wèi)星、宇宙速度教案 新人教版必修1 一、學目標 1.知道并會推倒第一宇宙速度. 2.能區(qū)分最小發(fā)射速度和衛(wèi)星最大速度。 二、教學重點 1.第一宇宙速度的推導. 2.運行速率與軌道半徑之間的關系. 三、教學難點 運行速率與軌道半徑之間的關系. 四、教學方法 1.關于第一宇宙速度和地球同步衛(wèi)星軌道的教學，采用電教法、推導法、歸納法、講授法等綜合教法進行. 2.關于天體的幾個層次的教學，采用電教法、講授法進行. 五、教學過程 導入新課 1.問：在高山上用不同的水平初速度拋出一個物體，不計空氣阻力，它們的落地點相同嗎？ 學生：它們的落地點不同，速度越大，落地點離山腳越遠.因為在同一座高山上拋出，它們在空中運動的時間相同，速度大的水平位移大，所以落地點也較遠. 教師：假設被拋出物體的速度足夠大，物體的運動情形又如何呢？ 學生進行猜想. 教師總結，并用多媒體模擬. 如果地面上空有一個相對于地面靜止的物體，它只受重力的作用，那么它就做自由落體運動，如果物體在空中具有一定的初速度，且初速度的方向與重力的方向垂直，那么它將做平拋運動，牛頓曾設想過：從高山上用不同的水平速度拋出物體，速度一次比一次大，落地點也一次比一次離山腳遠，如果沒有空氣阻力，當速度足夠大時，物體就永遠不會落到地面上來，它將圍繞地球旋轉，成為一顆繞地球運動的人造地球衛(wèi)星，簡稱人造衛(wèi)星. 2.引入：那么人造衛(wèi)星的軌道半徑和它的運動速率之間有什么關系呢？本節(jié)課我們就來學習這個問題。 新課教學 （一）宇宙速度 1.設一顆人造衛(wèi)星沿圓形軌道繞地球運轉. ①教師：衛(wèi)星繞地球運轉的向心力由什么力提供？ 學生：由衛(wèi)星所受地球的萬有引力來提供. ②據(jù)上述關系你能得到什么表達式？ 學生： ③所以我們得到 教師：在公式中，M為地球質量，G為引力恒量，r為衛(wèi)星軌道半徑.此式為衛(wèi)星繞地球正常運轉的線速度的表達式. 2.討論v與r之間的關系： 學生：由于GM一定，r越小，線速度v越大，反之，r越大，v越小. 教師：由此我們得到：距地面越高的衛(wèi)星運轉速率越小.那么，是向高軌道發(fā)射困難，還是向低軌道發(fā)射衛(wèi)星困難呢？ 學生：向高軌道發(fā)射衛(wèi)星比向低軌道發(fā)射衛(wèi)星要困難，因為向高軌道發(fā)射衛(wèi)星，火箭要克服地球對它的引力做更多的功. 3.對于靠近地面運行的人造衛(wèi)星，求解它繞地球的速率. ①學生解答. ②在多媒體實物投影儀上抽查展示解題過程. 對于靠近地面運行的人造衛(wèi)星，可以認為此時的r近似等于地球的半徑R，則 　　 ③教師：這個速度就是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運動所必須具有的速度，叫第一宇宙速度. 4.討論： ①第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地球的最大速度，為什么？ ②為什么說第一宇宙速度是發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度？ 學生討論后，教師總結： 第一宇宙速度v=7.9km/s可理解成： 一是發(fā)射衛(wèi)星進入最低軌道所必須具有的最小速度. 二是衛(wèi)星進入軌道正常運轉的最大環(huán)繞速度，即所有衛(wèi)星的環(huán)繞速度均小于7.9km/s. 過渡：如果衛(wèi)星進入地面附近的軌道速度大于7.9km/s,此時衛(wèi)星的運行軌道又如何呢？　5.教師講解，并用多媒體模擬： ①當人造衛(wèi)星進入地面附近的軌道速度大于7.9km/s,而小于11.2 km/s,它繞地球運動的軌跡就不是圓形，而是橢圓. ②當物體的速度等于或大于11.2km/s時，衛(wèi)星就會脫離地球的引力，不再繞地球運行，這個速度叫做第二宇宙速度，也叫脫離速度. ③達到第二宇宙速度的物體還受到太陽的引力，如果使衛(wèi)星的速度等于或者大于16.7km/s,這個速度叫做第三宇宙速度. (二）用多媒體放映“航天技術的發(fā)展和宇宙航行”的錄像資料，使學生了解我國在航天技術上所取得的巨大成就. （三）行星、恒星、星系和宇宙 教師：在萬有引力的應用中，我們談到了利用萬有引力定律發(fā)現(xiàn)了海王星和冥王星，本節(jié)課我們又學習了人造衛(wèi)星，那么在宇宙中還有哪些天體存在呢？ 1.學生閱讀課文. 2.學生總結天體的層次. 行星→恒星→星團→星系→宇宙 3.用多媒體展示天體各層次的實例. 4.問：那么宇宙又是如何形成的呢？ ①教師介紹宇宙大爆炸理論及該理論的依據(jù)： 宇宙大爆炸理論認為：宇宙起源于約二百億年前的一次大爆炸，爆炸初期，宇宙中現(xiàn)在可以看到的所有物質都聚積在一起，宇宙的密度非常大，溫度非常高，隨著宇宙的不斷膨脹，溫度逐漸下降.星系、恒星、行星、生命等逐漸形成，直至現(xiàn)在我們所處的這個宇宙. 現(xiàn)代觀測表明，除了銀河系附近幾個星系外，幾乎所有的星系都在遠離銀河系，而且遠離的速度與距離成正比，這說明宇宙在膨脹著，這一事實為宇宙大爆炸理論奠定了基礎. ②學生據(jù)課文內(nèi)容，想象今后的宇宙將怎樣發(fā)展演化下去. ③教師：有關宇宙是怎樣產(chǎn)生的，又將如何演化下去等問題還有許多課題需要我們不斷地去研究、探索，希望同學們努力學習，將來投入到這一研究中. 六、小結 通過本節(jié)課的學習，我們知道了： 1.第一宇宙速度（環(huán)繞速度）v1=7.9km/s 2.第二宇宙速度（脫離速度）v2=11.2km/s 3.第三宇宙速度（逃逸速度）v3=16.7km/s 2.宇宙中天體的層次： 行星—恒星—星團—星系—宇宙 七、板書設計