資源簡(jiǎn)介

課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)
課題 第四節(jié) 宇 宙 航 行
授課時(shí)間：2024年5月21日 課型：觀察探究課 課時(shí)：一課時(shí)
教學(xué)目標(biāo) 一、教學(xué)目標(biāo) 1．通過(guò)閱讀課本資料了解牛頓對(duì)人造衛(wèi)星的猜想、外推的思路和思想，能寫(xiě)出第一宇宙速度的推導(dǎo)過(guò)程。 2．通過(guò)第一宇宙速度的推導(dǎo)總結(jié)，能說(shuō)出人造地球衛(wèi)星的原理及運(yùn)行規(guī)律。 3．通過(guò)閱讀教材第三部分，能夠介紹世界和我國(guó)航天事業(yè)的發(fā)展歷史，感知人類(lèi)探索宇宙的夢(mèng)想，激發(fā)愛(ài)國(guó)熱情，增強(qiáng)民族自信心和自豪感。 二、核心素養(yǎng) 物理觀念：能從物理學(xué)的視角正確描述和解釋人造地球衛(wèi)星的運(yùn)行規(guī)律，具備清晰的物理觀念。 科學(xué)思維：能在熟悉的情境中運(yùn)用物理模型，能對(duì)衛(wèi)星發(fā)射原理進(jìn)行分析和推理。 科學(xué)探究：能在對(duì)衛(wèi)星發(fā)射原理的基礎(chǔ)上做出假設(shè)，并制定合理的探究路線(xiàn)，從而分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)規(guī)律。 科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：衛(wèi)星的發(fā)射原理是人類(lèi)在萬(wàn)有引力定律基礎(chǔ)上科學(xué)家們持續(xù)不斷創(chuàng)造性發(fā)展的成果，是人類(lèi)對(duì)宇宙奧秘探索的歷程，增強(qiáng)民族自信心和自豪感。
重點(diǎn)難點(diǎn) 重點(diǎn)：第一宇宙速度的推導(dǎo) 難點(diǎn)：人造地球衛(wèi)星的原理
教學(xué)準(zhǔn)備 1.圓周運(yùn)動(dòng)演示器 2.教學(xué)PPT課件
教學(xué)思路 萬(wàn)有引力定律應(yīng)用廣泛,它與牛頓第二定律、圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)相結(jié)合，可用來(lái)求解天體的質(zhì)量和密度，分析天體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律.萬(wàn)有引力定律與實(shí)際問(wèn)題、現(xiàn)代科技相聯(lián)系,可以用來(lái)發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題. 把萬(wàn)有引力定律應(yīng)用在天文學(xué)上的基本方法是:將天體的運(yùn)動(dòng)近似看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)處理,運(yùn)動(dòng)天體所需要的向心力來(lái)自于天體間的萬(wàn)有引力
教 學(xué) 過(guò) 程
活動(dòng)設(shè)計(jì) 1.課前引導(dǎo)提問(wèn) 3.研究天體的半徑和線(xiàn)速度規(guī)律 2.觀察不同天體不同的半徑 4.課堂練習(xí)
環(huán)節(jié)一：課前引導(dǎo)提問(wèn)
教師活動(dòng)：提問(wèn) 什么物理量決定天體的繞行速度？ 天體的繞行速度和運(yùn)動(dòng)有什么關(guān)系？ 你知道哪一些天體？ 學(xué)生活動(dòng)：讓學(xué)生回答 1.天體的質(zhì)量和半徑?jīng)Q定。 2.天體的繞行速度越大離中心天體越近 3.地球，月球，火星，木星，土星，海王星
環(huán)節(jié)二：讓學(xué)生觀察以下圖
請(qǐng)同學(xué)們觀察這兩張圖，然后說(shuō)出你們的想法
環(huán)節(jié)三：研究天體的半徑和線(xiàn)速度規(guī)律
一、情境引入 利用多媒體播放視頻：神舟11號(hào)飛船的發(fā)射視頻 師：2016年10月17日，神舟11號(hào)宇宙飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心順利升空，在軌兩天后與天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室成功對(duì)接，現(xiàn)在看來(lái)這個(gè)視頻仍然振奮人心。那么人類(lèi)是如何將火箭、飛船、衛(wèi)星發(fā)射升空的呢 讓我們進(jìn)入今天的課題——宇宙航行。 二、進(jìn)行新課 （1）牛頓的設(shè)想 師：由平拋運(yùn)動(dòng)的知識(shí)可知：“物體平拋時(shí)水平速度越大，飛行的水平距離越遠(yuǎn)。”如果拋出物體的水平初速度足夠大，物體將如何運(yùn)動(dòng)？ 生：猜想、交流 師：偉大的物理學(xué)家牛頓曾經(jīng)這樣設(shè)想，站在高山上扔出一個(gè)物體，隨著扔出速度的不斷增大，物體的落地點(diǎn)將越來(lái)越遠(yuǎn)。如果速度足夠大，物體將繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，成為一顆人造地球衛(wèi)星。 （2）宇宙速度 【探究活動(dòng)1】以多大的速度將物體拋出，它將繞地球運(yùn)動(dòng)，成為人造地球衛(wèi)星呢？（已知：物體繞地球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬(wàn)有引力提供向心力，地球和衛(wèi)星的質(zhì)量分別為M和m，衛(wèi)星的軌道半徑為r，衛(wèi)星的速度為v） 生：先獨(dú)立思考1分鐘，然后小組討論，上臺(tái)展示成果 師：通過(guò)公式我們可以看出，隨著軌道半徑的增大，速度在減小。最小的軌道半徑是地球的半徑，對(duì)應(yīng)著最大的速度。我們把已知量帶入，可以求出這個(gè)速度的大小是7.9km/s.這個(gè)速度叫做第一宇宙速度。 師：闡述第一宇宙速度的數(shù)值、意義。 【跟蹤訓(xùn)練1】若取地球的第一宇宙速度為8 km/s，某行星的表面的重力加速度是地球的6倍，半徑是地球的1.5倍，這顆行星的第一宇宙速度約為（ ） A. 2 km/s B. 4 km/s C. 24 km/s D. 32 km/s 師：借助于ipad和plickers軟件對(duì)學(xué)生答題情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并有針對(duì)性的讓學(xué)生互相講評(píng)。 【思考】如果衛(wèi)星的發(fā)射速度大于7.9 km/s，會(huì)怎樣呢？ 生：學(xué)生猜想、交流 師：闡述第二、第三宇宙速度的數(shù)值、意義。 【跟蹤訓(xùn)練2】關(guān)于宇宙速度，下列說(shuō)法正確的是（ ） A．第一宇宙速度是能使人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小發(fā)射速度 B．第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度 C．第二宇宙速度是衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)行時(shí)近地點(diǎn)的速度 D．第三宇宙速度是發(fā)射人造地球衛(wèi)星的最小速度 師：借助于ipad和plickers軟件對(duì)學(xué)生答題情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并有針對(duì)性的讓學(xué)生互相講評(píng)。 （3）人造地球衛(wèi)星的運(yùn)行規(guī)律 【探究活動(dòng)2】人造地球衛(wèi)星的周期大小和什么因素有關(guān)？（提示：地球和衛(wèi)星的質(zhì)量分別為M和m，衛(wèi)星的軌道半徑為r，衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的速度為T(mén) ）。 生：先獨(dú)立思考1分鐘，然后小組討論，上臺(tái)展示成果 師：通過(guò)公式我們可以看出，隨著軌道半徑的增大，周期在增大。最小的軌道半徑是地球的半徑，對(duì)應(yīng)著最小的周期。我們把已知量帶入，可以求出這個(gè)最小周期約為85min. 【跟蹤訓(xùn)練3】.若人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則離地面越近的衛(wèi)星（ ）
A、速度越小 B、角速度越大 C、向心加速度越小 D、周期越大 師：借助于ipad和plickers軟件對(duì)學(xué)生答題情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并有針對(duì)性的讓學(xué)生互相講評(píng)。結(jié)合速度和周期公式的推導(dǎo)，得到角速度和向心加速度的表達(dá)式。并得出結(jié)論高軌低速長(zhǎng)周期。 （4）夢(mèng)想成真——小組展示 生：介紹中國(guó)航空航天事業(yè)的發(fā)展歷程。 師:介紹航天員的相關(guān)工作情況，對(duì)學(xué)生滲透職業(yè)生涯教育。
環(huán)節(jié)四：課堂做練習(xí)
教室活動(dòng)： 1.如圖所示，在發(fā)射地球同步衛(wèi)星的過(guò)程中，衛(wèi)星首先進(jìn)入橢圓軌道Ⅰ，然后在Q點(diǎn)通過(guò)改變衛(wèi)星速度，使衛(wèi)星進(jìn)入地球同步軌道Ⅱ，則以下說(shuō)法正確的是（ ） A.該衛(wèi)星的發(fā)射速度必定大于 11Km/s B.衛(wèi)星在同步軌道Ⅱ上的運(yùn)行速度大于 7.9Km/s C.在軌道Ⅰ上，衛(wèi)星在P點(diǎn)的速度大于在Q點(diǎn)的速度 D. 在Q點(diǎn)，衛(wèi)星在軌道Ⅰ上的加速度大于在軌道Ⅱ上的加速度 2.設(shè)地球的質(zhì)量為M，半徑為R，自轉(zhuǎn)角速度為ω，萬(wàn)有引力常量為G，同步衛(wèi)星離地心高度為r，地表重力加速度為g，則關(guān)于同步衛(wèi)星的速度v的表達(dá)式正確的是（　　） 3.假設(shè)若干年后，由于地球的變化，地球的半徑變小，但地球的質(zhì)量不變，地球的自轉(zhuǎn)周期不變，則相對(duì)于現(xiàn)在（ ） A、地球表面的重力加速度變大 B. 發(fā)射一顆衛(wèi)星需要的最小發(fā)射速度變大 C. 地球同步衛(wèi)星距離地球表面的高度變大 D. 地球同步衛(wèi)星繞地球做運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度變大 4.若取地球的第一宇宙速度為8 km/s，某行星質(zhì)量是地球的6倍，半徑是地球的1.5倍，此行星的第一宇宙速度約為（ ） A.16 km/s B.32 km/s C.4 km/s D.2 km/s
作業(yè)設(shè)計(jì) 在作業(yè)本上記知識(shí)點(diǎn)和練習(xí)第 題
板 書(shū) 設(shè) 計(jì) 第四節(jié) 宇宙航行 第一宇宙速度的推導(dǎo) (1)已知地球質(zhì)量m地和半徑R，物體繞地球的運(yùn)動(dòng)可視為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬(wàn)有引力提供物體運(yùn)動(dòng)所需的向心力，即 ＝ m，可得v ＝. (2)已知地面附近的重力加速度g和地球半徑R，由mg ＝ m 得：v ＝. (3)三個(gè)宇宙速度及含義： 第一宇宙速度7.9 km/s 物體在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度 第二宇宙速度11.2 km/s 在地面附近發(fā)射飛行器使物體克服地球引力，永遠(yuǎn)離開(kāi)地球的最小地面發(fā)射速度 第三宇宙速度16.7 km/s 在地面附近發(fā)射飛行器使物體掙脫太陽(yáng)引力束縛，飛到太陽(yáng)系外的最小地面發(fā)射速度 3.人造地球衛(wèi)星: （1）動(dòng)力學(xué)特點(diǎn) 一般情況下可認(rèn)為人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其向心力由地球?qū)λ娜f(wàn)有引力提供． （2）衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 由G＝m可得v＝. （3）同步衛(wèi)星：地球同步衛(wèi)星位于赤道上方高度約36 000 km處，因相對(duì)地面靜止，也稱(chēng)靜止衛(wèi)星．地球同步衛(wèi)星與地球以相同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同．
教 學(xué) 反 思 與 改 進(jìn) 優(yōu)點(diǎn)： 不足： 改進(jìn)措施：

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