7.4 宇宙航行-教学设计（表格式）

教学设计
课程基本信息
学科 高中物理 年级 高一 学期 春季
课题 必修二 第七章 第四节 《宇宙航行》
教学目标
1.了解人造地球卫星的最初构想，会推导第一宇宙速度 。 2.知道同步卫星和其他卫星的区别，会分析人造地球卫星的受力和运动情况并解决涉及人造地球卫星运动的较简单的问题。 3.知道三个宇宙速度的含义和数值。 4.了解发射速度与环绕速度的区别和联系，理解天体运动中的能量观。 5.了解宇宙航行的历程和进展，感受人类对客观世界不断探究的精神和情感。
教学内容
教学重点： 1.推导并理解第一宇宙速度。 2.知道同步卫星和其他卫星的区别，会分析人造地球卫星的受力和运动情况。 3.感受人类对客观世界不断探究的精神和情感。 教学难点： 1.推导并理解第一宇宙速度。 2.会解决涉及人造地球卫星运动的较简单的问题。
教学过程
1．围绕旧知复习，培植物理观念 用F表示提供的向心力，用mv2/r表示所需的向心力，分析曲线运动。 师问1：展示课件如图1，物体做匀速圆周运动，提供的向心力和所需的向心力大小关系如何？ 生答：…… 师问2：物体做离心运动，提供的向心力和所需的向心力孰大孰小？ 生答：…… 师问3：物体做离心运动时受到离心力的作用？ 生答：…… 师问4：等于有了，小于也有了，在逻辑上，应该还有一种什么情况？ 生集体：…… 师问5：这种运动叫做？ 生集体：向心运动。 2．重现科学设想，感悟科学思维 牛顿关于卫星发射的设想。 师问1：物体做平抛运动时，怎样抛射比较远？ 生答：初速度大一些。 师问2：如果其他条件相同，初速度大的抛射远一些。还有别的方法吗？ 生答：抛射高度高一些。 师小结：…… 师问3：如图2，如果地面不是水平面，而是斜面，会对平抛产生什么影响？ 生思考。 师引导，师生共同完成：物体从同一高度，以相同水平初速度抛出，如果是落到斜面上，抛射的距离会——远——一——些，下落时间会——变——长。(教师放慢语速。) 师问4：牛顿联想到地球是球体。你站在牛顿的肩膀上，对平抛运动有什么新的想法。 课件动画演示、探究(如图3(a))。 生答：如果条件允许(这位学生有所感悟，但还无法用语言精准描述)，物体就不会再落到地面上了。 师结合课件动画(如图3(b))解释、总结。 师补充：一般人只想到地面是平的，物体要落回地面；而牛顿想到地球是球体，如果抛射的速度足够大，物体就不落回地面，而是成为人造地球卫星了。这在当时，没有实验条件的情况下，是一个伟大的、跨时代的设想。 师问5：物体绕地球做圆周运动的向心力由什么力提供？是否需要考虑太阳对它的引力？ 生：…… 3．利用课件模拟，参与自主探究 (1)推导第一宇宙速度：物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度 ，地球质量M=5.98×1024 kg，近地卫星飞行高度远小于地球半径，可近似用地球半径R代替卫星到地心的距离r，R=6400 km，代入数据得：v=7.9 km/s。 (2)介绍三个宇宙速度 第一宇宙速度：v=7.9 km/s，最小的发射速度，最大的环绕速度。 第二宇宙速度：v=11.2 km/s，在地面附近发射飞行器，如果速度7.9 km/s2