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6.5 宇宙航行 【教學(xué)目標(biāo)】 一、知識(shí)與技能 1.知道三個(gè)宇宙速度的含義和數(shù)值。 2.第一宇宙速度的理解 二、過程與方法 1.了解人造地球衛(wèi)星的最初夢(mèng)想。 2.第一宇宙速度的推導(dǎo)過程。 3.會(huì)解決涉及人造地球衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的較簡(jiǎn)單的問題。 三、情感態(tài)度與價(jià)值觀 1.體會(huì)萬有引力定律在航天事業(yè)發(fā)展中的重要作用，產(chǎn)生探究的成就感； 2.感受人類對(duì)客觀世界不斷探究的精神和情感，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，認(rèn)識(shí)到掌握物理規(guī)律的價(jià)值； 3.滲透“學(xué)以致用”的思想，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。 【教材分析】 重點(diǎn)：宇宙速度的含義及數(shù)值 難點(diǎn)： 1.第一宇宙速度的推導(dǎo)及理解 2.人造衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)問題及各量關(guān)系 3.設(shè)計(jì)問題梯度，篩選教學(xué)資源，設(shè)計(jì)典型練習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生探究，控制討論交流時(shí)間是本節(jié) 的難點(diǎn)。 【學(xué)情】學(xué)生知道人造地球衛(wèi)星，上一章已學(xué)習(xí)了向心力的相關(guān)知識(shí)，這一章學(xué)習(xí)了萬有引力定律，本節(jié)知識(shí)學(xué)生易于接受。 【教法】學(xué)生自主討論、探究，教師結(jié)合多媒體課件講解點(diǎn)撥、分析、比較。 【教學(xué)手段】計(jì)算機(jī)多媒體教學(xué)，PPT課件、學(xué)習(xí)提綱、視頻播放 【課型】新授課 【課時(shí)】 1 【教學(xué)過程】 <復(fù)習(xí)提問> （教師）這一章我們學(xué)習(xí)了萬有引力定律，用萬有引力定律解決天體運(yùn)動(dòng)問題有兩種方法，首先，我們來復(fù)習(xí)一下。（出示幻燈片）（生答） ⑴F引 = Fn ⑵F引 = 重力 <新課引入>（教師）接下來，我們來看一段視頻（出示幻燈片） 科技發(fā)展到現(xiàn)在，人類已經(jīng)逐漸揭開了太空的神秘面紗，剛才大家看到的是我國嫦娥一號(hào)發(fā)射的全過程，那么，衛(wèi)星如何上天？如何到達(dá)指定的高度或位置？……有很多的問題是大家想弄明白的。 本節(jié)課我們利用萬有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)對(duì)宇宙航行作一個(gè)初步的了解。 （教師）先來了解本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)。（出示幻燈片）（生讀） <新授課> （教師）思考:物體怎樣才能成為繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的人造衛(wèi)星呢？大家來說說你們的想法 牛頓的想法和大家一樣，牛頓也曾經(jīng)對(duì)人造衛(wèi)星的發(fā)射原理做出了描繪: （教師）下面一起來體驗(yàn)一下（出示幻燈片）牛頓的拋體運(yùn)動(dòng)圖（邊演示邊分析） 牛頓就曾設(shè)想, 從高山上用不同的水平速度拋出物體,速度一次比一次大,則落點(diǎn)一次比一次遠(yuǎn),如不計(jì)空氣的阻力,當(dāng)速度足夠大時(shí), 物體就永遠(yuǎn)不會(huì)落到地面上來,而圍繞地球旋轉(zhuǎn),成為一顆人造（地球）衛(wèi)星了。 接下來我們就來計(jì)算一下，人造衛(wèi)星的發(fā)射速度至少多大？ 把衛(wèi)星發(fā)射到越高的軌道，需要的發(fā)射速度越大，所以我們要研究的是在地面附近繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星（近地衛(wèi)星）的發(fā)射速度，由于在地面附近，所以其發(fā)射速度等于其做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度的大小。我們把這個(gè)速度稱做第一宇宙速度。（出示幻燈片，生讀） 一.宇宙速度 1.第一宇宙速度（環(huán)繞速度） ⑴定義：人造地球衛(wèi)星在地面附近環(huán)繞地球作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度。 （師）由以上分析可知，第一宇宙速度是近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度，我們用什么方法能求出這個(gè)速度？（生探究，討論，回答，教師點(diǎn)評(píng)，總結(jié)，幻燈片展示） ⑵推導(dǎo) <方法一>設(shè)地球質(zhì)量為M，近地衛(wèi)星質(zhì)量為m，軌道半徑r即為地球半徑R ，則 由 <方法二>由于萬有引力等于物體的重力，所以 ⑶大?。篤1 = 7.9 km/s 如果7.9km/s來看一個(gè)練習(xí)（生討論作答，教師分析給出答案） 1.關(guān)于第一宇宙速度，下列說法中正確的是（ AC ） A.它是人造地球衛(wèi)星在近地圓形軌道上的運(yùn)行速度 B.它是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度 C.它是能使衛(wèi)星進(jìn)入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度 D.人造地球衛(wèi)星的實(shí)際運(yùn)行速度都大于第一宇宙速度 ⑵實(shí)際上，所有衛(wèi)星 V發(fā)射 ≥ 7.9km/s V運(yùn)行 ≤ 7.9km/s ⑶第一宇宙速度是人造衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，最大運(yùn)行速度，是近地衛(wèi)星的運(yùn)行速度。 （師）不同軌道上的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)情況又是怎樣的呢？下面我們繼續(xù)來探究這個(gè)問題。 二.人造衛(wèi)星的an、V、ω、T與r的關(guān)系（師）誰來說說要用那些公式來推導(dǎo)？ 1.比例關(guān)系 2.定性分析 r↗，an、V、ω↙，T↗（看下圖來體會(huì)一下不同軌道衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)情況） <課堂練習(xí)> （師）（幻燈片展示）誰來說說分別是什么關(guān)系？（生答）（師）（幻燈片展示）與m無關(guān) 2.以下人造衛(wèi)星的線速度、周期、角速度的大小關(guān)系? v1 > v2 = v3 > v4 T1 < T2 = T3 < T4 ω1>ω2=ω3>ω4 3. 做圓周運(yùn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)星的軌道半徑增大到原來的2倍，仍然做圓周運(yùn)動(dòng)，則（ CD ） A. 衛(wèi)星的環(huán)繞線速度將增大到原來的2倍 B. 衛(wèi)星所需的向心力將減小到原來的1/2 C. 地球提供的向心力將減小到原來的1/4 D. 衛(wèi)星的環(huán)繞線速度將減小到原來的 （誰來分析一下這道題）r改變，各量都改變 （師）宇宙上空發(fā)射了各種各樣的衛(wèi)星……人類探索太空的夢(mèng)想終于實(shí)現(xiàn)，讓我們一起來分享探索太空的喜悅，同時(shí)體會(huì)其中的艱辛。（幻燈片展示） 三.夢(mèng)想成真-------- 世界航天和中國航天 現(xiàn)在我們頭頂上有很多各種各樣的人造衛(wèi)星，我國也擁有了世界上最先進(jìn)的航天技術(shù)，先后成功發(fā)射了神州五號(hào)、六號(hào)、七號(hào)、八號(hào)航天飛船，今年將計(jì)劃發(fā)射神州九號(hào)和十號(hào)宇宙飛船，我們期待在探索太空的道路上，能看到咱們同學(xué)的身影。 <課堂小結(jié)> （師） 這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了： 1.宇宙速度 近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度 第一宇宙速度7.9km/s 最小發(fā)射速度 最大運(yùn)行速度 第二宇宙速度11.2km/s，第二宇宙速度是第一宇宙速度的 倍 第三宇宙速度16.7km/s。 2.人造地球衛(wèi)星 r↑,an ,V,ω↓,T↑ ，與衛(wèi)星質(zhì)量無關(guān) （學(xué)生整理筆記，鞏固知識(shí)）（師）（出示幻燈片）下面來考考大家（生分組討論做答） <能力提升> 1.⑴人造地球衛(wèi)星的最小周期是 84.6 min ⑵能否發(fā)射一顆周期為80分鐘的人造衛(wèi)星？ 2.兩顆人造地球衛(wèi)星A、B繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它們的周期之比TA:TB＝1：8，則軌道半徑和運(yùn)動(dòng)速率之比分別為RA：RB＝ 1:4 ，VA：VB＝ 2:1 【課后練習(xí)】 《自》6.5 【板書設(shè)計(jì)】 （一板） 1.宇宙速度 近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度 V1=7.9km/s 最小發(fā)射速度 最大運(yùn)行速度 V2=11.2km/s， V3=16.7km/s。 練習(xí)3（生板） （二板） 2.人造地球衛(wèi)星 r↑,an ,V,ω↓,T↑ 【教后反思】 （一）成功之處： 本節(jié)課的授課過程中，從最基本的知識(shí)入手，用真實(shí)的身邊事和現(xiàn)象解讀物理知識(shí)和規(guī)律，由易到難，由定性分析到定量計(jì)算，講練結(jié)合，由于探討的問題比較有針對(duì)性且接近生活，學(xué)生比較感興趣；通過演示、分組討論、講解，探究宇宙航行的相關(guān)知識(shí)，較好的幫助學(xué)生理清了知識(shí)、思維上的疑難點(diǎn)；整節(jié)課較好地體現(xiàn)了教師作為學(xué)生學(xué)習(xí)的促進(jìn)者、指導(dǎo)者和合作者的角色定位，課堂氣氛較好；由于課前做了充分的準(zhǔn)備工作，無論在授課的環(huán)節(jié)上還是授課過程中都比較順利地完成了教學(xué)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了最初的教學(xué)設(shè)計(jì)目標(biāo)，對(duì)學(xué)生的能力達(dá)到了有效地提升。 （二）不足之處： 當(dāng)然，在真正的授課過程中我也同時(shí)的發(fā)現(xiàn)了一些不足：課堂上學(xué)生的氣氛不如平時(shí)活躍，可能是因?yàn)檫^于緊張?jiān)斐傻?。同時(shí)，可能是學(xué)生剛接觸復(fù)雜的公式變換整理和定量計(jì)算，所以學(xué)生的反應(yīng)有些慢，在做第三組小練習(xí)時(shí)，學(xué)生顯得有些吃力。學(xué)生缺乏更多的鍛煉機(jī)會(huì) ，要克服不放心的觀念，堅(jiān)持讓學(xué)生多說，多動(dòng)手，多動(dòng)腦，充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位。