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高中物理必修2《宇宙航行》教案

 

  高中物理必修2《宇宙航行》教案

  教学目标

  知识与技能

  1.了解人造卫星的有关知识,正确理解人造卫星做圆周运动时,各物理量之间的关系.

  2.知道三个宇宙速度的含义,会推导第一宇宙速度.

  过程与方法

  通过用万有引力定律来推导第一宇宙速度,培养学生运用知识解决问题的能力.

  情感、态度与价值观

  1.通过介绍我国在卫星发射方面的情况,激发学生的爱国热情.

  2.感知人类探索宇宙的梦想,促使学生树立献身科学的人生价值观.

  教学重难点

  教学重点

  1.第一宇宙速度的意义和求法.

  2.人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系.

  教学难点

  1.近地卫星、同步卫星的区别.

  2.卫星的变轨问题.

  教学工具

  多媒体、板书

  教学过程

  一、宇宙航行

  1.基本知识

  (1)牛顿的“卫星设想”

  如图所示,当物体的初速度足够大时,它将会围绕地球旋转而不再落回地面,成为一颗绕地球转动的人造卫星.

  (2)原理

  一般情况下可认为人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,向心力由地球对它的万有引力提供,

  (3)宇宙速度

  (4)梦想成真

  1957年10月,苏联成功发射了第一颗人造卫星;

  1969年7月,美国“阿波罗11号”登上月球;

  2003年10月15日,我国航天员杨利伟踏入太空.

  2.思考判断

  (1)绕地球做圆周运动的人造卫星的速度可以是10 km/s.(×)

  (2)在地面上发射人造卫星的最小速度是7.9 km/s.(√)

  (3)要发射一颗月球人造卫星,在地面的发射速度应大于16.7 km/s.(×)

  探究交流

  我国于2011年10月发射的火星探测器“萤火一号”.试问这个探测器应大约以多大的速度从地球上发射

  【提示】 火星探测器绕火星运动,脱离了地球的束缚,但没有挣脱太阳的束缚,因此它的发射速度应在第二宇宙速度与第三宇宙速度之间,即11.2 km/s

  二、第一宇宙速度的理解与计算

  【问题导思】

  1.第一宇宙速度有哪些意义?

  2.如何计算第一宇宙速度?

  3.第一宇宙速度与环绕速度、发射速度有什么联系?

  1.第一宇宙速度的定义

  又叫环绕速度,是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所具有的速度,是人造地球卫星的最小发射速度,v=7.9 km/s.

  2.第一宇宙速度的计算

  设地球的质量为M,卫星的质量为m,卫星到地心的距离为r,卫星做匀速圆周运动的线速度为v:...