一、设计思想
宇宙航行不但介绍了人造卫星中一些基本理论，更是在其中渗透了很多研究实际物理问题的物理方法。因此，本节课是“万有引力定律与航天”中的重点内容，是学生进一步学习研究天体物理问题的理论基础。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。
学生已学过平抛运动、匀速圆周运动、万有引力定律等基本理论，具备了解决问题的基本工具。
本节重点讲述了人造卫星的发射原理，推导了第一宇宙速度，并介绍了第二、第三宇宙速度。人造卫星是万有引力定律在天文学上应用的一个实例，是人类征服自然的见证，体现了知识的力量，是学生学习了解现代科技知识的一个极好素材。
本节课的难点在于对人造卫星原理的理解，因此教学设计上采用理论探究法，在设计中突出发挥学生的主体作用，课堂中通过设疑→思考→启发→引导这样一条主线，激发鼓励学生的大胆思考、积极参与，让学生通过自己的分析研究来掌握获取相关的知识和方法。
二、教学目标
（一）知识与技能
1.了解人造卫星的有关知识，知道其运动规律。
2.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。
3.搞清环绕速度与轨道半径的关系。
（二）过程与方法
1.通过观察人造卫星的发射，知道发射速度；观察各卫星的运动，掌握环绕速度。
2.利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。
（三）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。
【重点难点】
学习重点：会推导第一宇宙速度，知道三个宇宙速度的含义。
学习难点： 1、人造地球卫星的发射速度与运行速度的区别。
2、有关人造卫星的计算。
三、教学方法
探究、讲授、讨论。
四、教学准备
多媒体课件。
五、教学过程
（一）引入新课
先让学生观看一段我国发射嫦娥三号的视频，大约3分钟，以激发学生的学习兴趣。导入本课，我们就来学习人类是如何走出地球，飞向宇宙，进行宇宙航行的。
（二）推进新课
向学生演示动画，演示发射过程，学生思考，探究：
探究1、第一宇宙速度的推导
【思考】抛出的石头会落地，为什么卫星、月球没有落下来？
1．平抛物体的速度逐渐增大，物体的落地点如何变化？
2．速度达到一定值后，物体能否落回地面？
3．若不能，此速度必须满足什么条件？试推导：
4．若此速度再增大，又会出现什么现象？
5．此抛出的物体速度增大何种程度才能绕地球做圆周运动？
总结：1.第一宇宙速度：大小：
意义：
2.第二宇宙速度：大小：
意义：
3.第三宇宙速度：大小：
意义：
【参考答案】
1．第一宇宙速度
物体最终绕地球表面做匀速圆周运动，引力为其做圆周运动提供向心力。
代入数据得v=7．9km/s
这就是物体在地面附近做匀速圆周运动的速度，叫做第一宇宙速度。
2．第二宇宙速度
当抛出物体的速度继续增大，地球引力将不足以为其做圆周运动提供向心力，物体将会脱离地球引力，离开地球。这个速度为v=11．2km/s。我们把v=11．2km/s叫做第二宇宙速度。如果发射速度大于第一宇宙速度，而小于第二宇宙速度，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。
3．第三宇宙速度
物体脱离地球引力的束缚后，还会受到太阳引力的束缚。若抛出的速度足够大，物体还将脱离太阳引力的束缚，飞向太阳系之外的宇宙空间。这个速度v=16．7vkm/s。这个速度叫做第三宇宙速度。
解决本节的第二个问题，环绕速度。先让学生观察人造卫星的轨道，
思考：
1.圆心和地心的关系2.为什么会一定重合。
教师演示人造卫星绕地球仪的运动，并解释为什么两心重合。师生共同从万有引力角度分析。再让学生讨论要解决的问题。同时安排那个小组展示。大约10钟左右。
探究2、人造地球卫星环绕速度与轨道半径的关系
已知某人造地球卫星距离地面的高度为地球半径的2倍，设地球质量为M，地球半径为R，试求解该卫星的运行速度？
【思考】如果卫星的轨道半径增大，其运行速度如何变化？卫星的发射难度是困难了还是容易了？
总结：人造地球卫星的环绕速度与轨道半径的关系？人造地球卫星的发射速度与运行速度有何区别？
【拓展】人造地球卫星的向心加速度、线速度，角速度、周期与轨道半径的关系？
例1：有两颗人造卫星，都绕地球做匀速圆周运行，已知它们的轨道半径之比r1：r2＝4：1，求这颗卫星的：⑴线速度之比；⑵角速度之比；⑶周期之比；⑷向心加速度之比。
例2：地球半径为6400km，在贴近地表附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星速度为7.9×103m/s，则周期为多大？
【交流与讨论】能否发射一颗周期为80min的人造地球卫星？并说明原因。
【参考答案】 当卫星环绕地球表面运行时，轨道半径最小为地球半径（r=R），此时线速度最大，角速度最大，周期最小。则
=7．9km/s
=1．24×10-3rad/s
=84min
即卫星绕地球运行的最大速度为7．9km/s。
展示完毕后，让学生点评，教师和其他同学做适当的补充。
【梦想成真】
学生先阅读，然后教师简述补充。（借助于多媒体，一边向学生展示，一边介绍，注意情感态度与价值观目标的实现。）
19世纪中叶，俄罗斯学者，齐奥尔科夫斯基，提出利用喷气推进的多级火箭，运载发射卫星。
1957年10月4日，世界上第一颗人造卫星成功在苏联发射成功。
1961年4月12日，世界上第一次载人飞行，苏联。
1969年7月16日，人类第一次登上月球，美国。
1070年，中国第一颗人造卫星发射成功。
2003年10月15日，中国第一次载人飞行。
2007年，嫦娥一号成功发射。
然而人类对宇宙的探索并不是一帆风顺的，无数探索者用自己的汗水和生命铺设了人类通往宇宙的道路。
1986年1月28日，美国，挑战者号航天飞机升空后爆炸，七名宇航员遇难。
2003年2月1日，美国，哥伦比亚号航天飞机返航时爆炸，七名宇航员遇难。
（三）课堂小结
尽管我国已经跨入太空，航天技术居世界前列，但是，相对于宇宙之宏大，地球和月亮不过是茫茫宇宙中的两粒尘埃；相对于宇宙之久长，人类历史不过是宇宙年轮上一道小小的刻痕。宇宙留给人们的思考和疑问深邃而广阔。宇宙有没有边界？有没有起始和终结？与其他先进国家的技术还有很大的差距，这个差距就靠我们这代人去缩小，所以要努力，再努力！
《宇宙航行》评测练习
1. 关于宇宙速度，下列说法正确的是（ ）
A．第一宇宙速度是能使人造地球卫星绕地球飞行的最小发射速度
B．第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度
C．第二宇宙速度是卫星在椭圆轨道上运行时近地点的速度
D．第三宇宙速度是发射人造地球卫星的最小速度
2．假如一颗做圆周运动的人造地球卫星的轨道半径增大到原来的2倍，仍做圆周运动，则( )
A．根据公式v=ωr，可知卫星运动的线速度将增大到原来的2倍
B．根据公式F=mv2/r，可知卫星所需的向心力将减小到原来的1/2
C．根据公式F=GMm/r2，可知地球提供的向心力将减小到原来的1/4
D．根据上述B和C中给出的公式，可知卫星运动的线速度将减小到原来的/2
3．关于绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星，以下判断正确的是( )
A．同一轨道上，质量大的卫星线速度大
B．同一轨道上，质量大的卫星向心加速度大
C．离地面越近的卫星线速度越大
D．离地面越远的卫星线速度越大
4 如图所示，A、B、C是在地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，下列说法中正确的是（ ）
A. B、C的线速度大小相等，且大于A的线速度
B. B、C的周期相等，且大于A的周期
C. B、C的向心加速度大小相等，且大于A的向心加速度
D．C加速（速率增大）可追上同一轨道上的B
设计意图：
通过学生自评，让学生反思自己的学习过程，第1、2题是对本节基础知识掌握情况的考查，让学生通过做这两个题，准确把握自己是否真正掌握了宇宙速度和运行速度，从而实现自我完善。
第3题做对说明理解到位，否则需要复习加以弥补。第4题难度增大，考查全面。
课件12张PPT。点燃您的激情让梦想飞学习目标：（一）知识与技能
1.了解人造卫星的有关知识，知道其运动规律。
2.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。
3.搞清环绕速度与轨道半径的关系。
（二）过程与方法
1.通过观察人造卫星的发射，知道发射速度；观察各卫星的运动，掌握环绕速度。
2.利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。
（三）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。目标要求：
（1）小组长首先安排任务，先一对一分层讨论，再小组内集中讨论，AA力争拓展提升，BB、CC解决好全部展示问题。
（2）讨论时，手不离笔、随时记录，争取在讨论时就能将错题解决，未解决的问题，组长记录好，准备展示质疑。
（3）讨论结束时，将对各组讨论情况进行评价。
(4)展示：例1（三组）例2（四组） 点评：五组，六组合作探究让激情快乐流淌！3363高效课堂“高轨低速长周期”二、人造地球卫星极地轨道一般轨道赤道轨道所有卫星都在以地心为圆心的圆（或椭圆）轨道上平面立体赤道平面地球同步卫星：相对于地面静止且与地球自转周期相同的卫星叫地球同步卫星。1957年10月，苏联发射
第一颗人造地球卫星。1961年4月12日苏联空军少校
加加林乘坐东方一号载人飞
船进入太空，实现了人类进
入太空的梦想。1969年7月20日，阿波罗
11号将人类送上了月球。三、梦想成真第5节 宇 宙 航 行1970年4月24日我国
第一颗人造卫星升空 我国的航天成就2007年10月24日嫦娥
一号月球探测器发射成功第5节 宇 宙 航 行2003年10月15日
神舟五号
杨利伟2005年10月12日
神舟六号
费俊龙聂海胜
2008年9月25日
神舟七号
翟志刚刘伯明
景海鹏
2.卫星发射通常采取变轨的方式，图为同步卫星发射过程。
（1） 对A.C圆轨道，rA （2）对椭圆轨道B，近地点速度 远地点速度。
（3）变轨：在A轨道的右侧 变成B轨道（转移轨道）；在B轨道的远日点D 变成C轨道。
（加速或减速）4如图所示，A、B、C是在地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，下列说法中正确的是（ ）
A .B、C的线速度大小相等，且大于A的线速度
B .B、C的周期相等，且大于A的周期
C. B、C的向心加速度大小相等，且大于A的向心加速度
D. C加速（速率增大）可追上同一轨道上的B
