人造卫星宇宙速度教学设计.docx

《人造卫星  宇宙速度》教学设计

教材分析：
《人造卫星 宇宙速度》这一节课重点讲述了人造卫星的发射原理，推导了第一宇宙速度，介绍了三个宇宙速度的含义。本节内容是万有引力定律在天体运动中的具体运用，是航天科学技术理论基础。引导学生运用科学的思维方法，探究人造卫星的发射原理，进行知识的正向迁移，顺利、流畅地推导第一宇宙速度，有助于培养学生的发散思维、逻辑思维和分析推理的能力。另外，学生通过对人造卫星、宇宙速度的了解，也将潜移默化地产生对航天科学的热爱，增强民族自信心和自豪感。
学情分析：
通过前面的学习，学生已对平抛运动、曲线运动的特点、万有引力定律已有一定的了解。在此基础上，通过教师合理诱导，按照迁移规律科学地设计问题情境，促进学生探究，获得新知。尽管学生对天体运动的知识储备不足，猜想可能缺乏科学性，表达也许欠妥。但只要始终参与到学习情境中，大胆猜想，敢于表达，就都能获得发展和提高。
教学目标：
（一） 知识与技能
1、通过观察思考、合作探究使学生知道人造地球卫星的发射原理；
2、通过阅读使学生了解三个宇宙速度，学会推导第一宇宙速度的两个求解公式；
 3、通过公式分析、练习反馈使学生掌握用万有引力定律和圆周运动知识求解有关卫星运动的基本问题。
（二）过程与方法
1、通过对人造卫星的发射原理和第一宇宙速度公式推导的学习，使学生经历科学探究、分析、归纳的思维过程；
2、教育学生在处理实际问题时，如何忽略次要因素，抓住主要因素，抽象出物理模型。从而对学生进行物理研究方法的培养。
（三）情感态度与价值观
1、在主动学习合作探究过程中，体验和谐、流畅、民主、愉悦的学习情境，在满怀热望的探究中不断获得美的感受和成功的喜悦。
2、介绍我国航天事业的发展现状，激发学生的求知欲和热爱科学的激情，增强民族自信心和自豪感，培养爱国热情。
教学重点
（1）人造卫星的发射原理，第一宇宙速度的推导；
（2）卫星做圆周运动时，各运动量与轨道半径r的关系。
教学难点
（1）卫星做圆周运动时，各运动量与轨道半径r的关系；
（2）人造卫星的运行速度与卫星发射速度的区别。
教学准备：
多媒体课件、投影仪、计算机
教学方法
启发探究式教学、多媒体辅助教学。
教学过程：
主体内容
教师活动
学生活动
（一）引入新课
多媒体演示“人造卫星与航天技术的发展”视频剪辑
与学生交流。
1、          你们都获得了哪些信息？有哪些关键词？
现在我们头顶上有八千多颗的人造卫星，它们的发射离不开万有引力定律。              
卫星如何上天？如何到达指定的高度或位置？上去后会掉下来吗……
课件动画展示：牛顿的设想
（1）牛顿设想中抛出的物体是做平抛运动吗？
（2）牛顿的结论是什么？
（3）牛顿的设想可能吗？
师生小结：牛顿设想的运动是完全可能的。当物体的初速度足够大时，物体将围绕地球做匀速圆周运动，成为一颗人造地球卫星，简称人造卫星。

以视频、设问形式，引入新课

观察，思考
（二）新课教学
一   宇宙速度：要有足够大的速度，才能使抛出的物体成为人造卫星，那么这个速度多大呢？
   学生总结：物体卫星绕地球做圆周运动的速度，其所受向心力应有地球引力提供

学生补充：

师生共同总结：已知地球和人造卫星质量分别为M 和m，卫星到地心的距离为r,求卫星绕地球做圆周运动的速度v 

简要说明第一宇宙速度其意义并代值计算。（v1=7.9km/s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，叫第一宇宙速度.
V2 ——第二宇宙速度：卫星挣脱地球引力束缚最小发射速度
V3 ——第三宇宙速度：卫星挣脱太阳引力束缚最小发射速度

第一宇宙速度.
计算的其他方法：mv2/r =mg
(r=R地球半径)，则V=
几点解释与注意：
1、              第一宇宙速度是在地面附近发射成功一颗人造卫星所需的最小速度
2、         第一宇宙速度是地面附近匀速圆周运动卫星的运行速度
3、         地面附近时，卫星速度大于7.9千米每秒小于11.2千米每秒时，卫星的轨道是一个椭圆。
4、         如何发射较高轨道上的圆周运动的卫星呢？
出示发射同步卫星发射模拟动画     （并解释：有两次点火加速。所以向较高轨道发射卫星要比向较低轨道发射卫星要困难的多，需要更多的能量）

5、         高轨道上卫星运行速度大呢还是低轨道上卫星运行速度大
    (总结：公式说明高轨道运行的卫星其线速度较小。很多同学只见加速过程而忽略其减速过程。这就好像一个人只看见自己存钱过程而忽略也有花钱的时候，而最终钱变多了还是变少了，只需要明确起始与最终各有金钱多少数额便一目了然。)
6、              地球卫星若圆周运动，则第一宇宙速度为最大线速度。

问题：对于绕地球作匀速圆周运动的几个卫星，
（1）离地面越高，向心力越             
（2）离地面越高，线速度越        
（3）离地面越高，周期越     
（4）离地面越高，角速度越    
（5）离地面越高，向心加速度越 

实例：神舟号飞船的运行周期大约1.5小时。同步卫星运行周期24小时。月亮的运行周期大约27.3天。

阅读 科学漫步   黑洞   航天事业改变着人类的生活
作业
P48    第 1,       3题

在学生分组讨论、计算的基础上教师总结

老师提出几点关于第一宇宙速度的说法让学生论证

出示发射卫星动画模拟短片

出示地球卫星运行动画

教师小结：
r与v2成反比，r3与ω2成反比，r3与T2成正比。

回忆上一章及前几节所学内容，努力研讨已知条件、所求内容、各个物理量之间相互联系、有没有其他思路或方法。

质疑、论证

注意观察
理性分析

分组讨论
各抒己见
全面分析

看动画增加感性认识，动笔计算，总结规律，收获理性认识

课后反思：
      本节课主要通过问题的讨论与解决来提高学生的分析问题与解决问题的能力，同时每一问题配以动画演示使学生先有感性认识，后经讨论并通过计算结果加以说明并上升之理性认识。再一个，处理实际问题时，引导学生忽略次要因素，抓住主要因素，抽象出物理模型。从而对学生进行物理研究方法的培养。
本节的不足之处及建议：
很多问题理想化的解决模式可能与实际问题脱轨很大，学生提出很多现象也没有得到准确科学的解释。建议可以让同学们自己提前找出相关资料并在课后相互交流。