课
题：宇
宙
航
行
课前预习学案
1、预习目标：
预习人造卫星的发射、第一宇宙速度的计算。
2、预习内容
⑴、发射人造地球卫星的最初构想是什么？
⑵、第一宇宙速度的计算方法有几种？
⑶、你对我国的航空航天知识了解多少？
课内探究学案
1、学习目标
⑴了解人造卫星的最初构想
⑵会解决涉及人造地球卫星运动的较简单的问题；
⑶知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一宇宙速度
⑷感受人类对客观世界不断探究的精神和情感
2、学习重难点：
⑴第一宇宙速度的推导；
⑵人造卫星运转的环行速度与卫星发射速度的区别；
学习过程
一、写下自己的梦想（最好能与同学们交流）
(梦想推动人类社会的发展，没有梦想就没有一切)
看见天上的飞机，你想去坐吗？你敢于驾驶吗？你想过去造吗？
眼望宇宙中的星火，你想到那儿去吗？
眼望宇宙中的天宫一号，你想去驾驶它吗？你知道它是如何运动？又是如何发射上去的吗？
二、牛顿的梦想
1、阅读教材P44页的第一段，你认为牛顿的想法有道理吗？在下图中再现牛顿的想法
2、牛顿梦想的事实基础是什么？
3、请在下图中画出物体作圆周运动的轨迹图，并分析物体的受力图
4、应用牛顿第二定律分析物体为什么会作匀速圆周运动？向心力由谁来提供？
注意理解：公式左右两边的“r”的不同的含义(讨论)
再次画出“卫星”绕地球作圆周运动的轨迹图，
并标出圆心、半径及距地面的高度
5、第一宇宙速度如何理解？你觉得发射卫星从理论上简单吗？请在上图中画出第一宇宙速度对应的卫星运动的轨迹并用另外的方法推导第一宇宙速度。
6、分析不同的卫星：圆心相同吗？半径可以不同吗？
周期可以不同吗？画出不同卫星的轨道图
结论：
探究：卫星的周期可以为24小时吗？它可以与地球处于相对静止的状态吗？请分析说明
三、追梦前行：
7、发射速度
使在地球表面附近的获得的速度
发射速度与在轨道上运动的速度有什么不一样？
8、第二宇宙速度和第三宇宙速度是多少？
四、梦想成真
9、请比较前苏联的第一颗卫星与加加林驾驭的东方一号飞船
的周期、半径、运动速度、发射速度、距离地面的高度。再次
画出两物体运动的轨道（标出圆心、半径、距离地面的高度、
地球的半径）
课堂练习
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飞行的最小发射速度
B.第一宇宙速度使人造地球卫星绕地球飞行的最小速度
C.第二宇宙速度使卫星在椭圆轨道上运行时的最大速度
D.第三宇宙速度是发射人造地球卫星的最小速度
2、将卫星发射至近地圆轨道1（如图所示），然后再次点火，将卫星送入同步轨道3。轨道1、2相切于Q点，2、3相切于P点，则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时，以下说法正确的是：
A．卫星在轨道3上的速率大于轨道1上的速率。
B．卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度。
C．卫星在轨道1上经过Q点时的加速度大于它在轨道2上经过Q点时的加速度。
D．卫星在轨道2上经过P点的加速度等于它在轨道3上经过P点时的加速度。
课后练习与提高
1．利用下列哪组数据，可以计算出地球质量：（
）
A．已知地球半径和地面重力加速度
B．已知卫星绕地球作匀速圆周运动的轨道半径和周期
C．已知月球绕地球作匀速圆周运动的周期和月球质量
D．已知同步卫星离地面高度和地球自转周期
2．“探路者”号宇宙飞船在宇宙深处飞行过程中，发现A、B两颗天体各有一颗靠近表面飞行的卫星，并测得两颗卫星的周期相等，以下判断错误的是
A．天体A、B表面的重力加速度与它们的半径成正比
B．两颗卫星的线速度一定相等
C．天体A、B的质量可能相等
D．天体A、B的密度一定相等
3．已知某天体的第一宇宙速度为8
km/s，则高度为该天体半径的宇宙飞船的运行速度为
A．2km/s
B．4
km/s
C．4
km/s
D．8
km/s
4．2002年12月30日凌晨，我国的“神舟”四号飞船在酒泉载人航天发射场发射升空，按预定计划在太空飞行了6天零18个小时，环绕地球108圈后，在内蒙古中部地区准确着陆，圆满完成了空间科学和技术试验任务，为最终实现载人飞行奠定了坚实基础.若地球的质量、半径和引力常量G均已知，根据以上数据可估算出“神舟”四号飞船的
A.离地高度
B.环绕速度
C.发射速度
D.所受的向心力
5．宇航员站在某一星球表面上的某高处，沿水平方向抛出一小球。经过时间t，小球落到星球表面，测得抛出点与落地点之间的距离为L。若抛出时的初速度增大到2倍，则抛出点与落地点之间的距离为L。已知两落地点在同一水平面上，该星球的半径为R，万有引力常数为G。求该星球的质量M。
6．在勇气号火星探测器着陆的最后阶段，着陆器降落到火星表面上，再经过多次弹跳才停下来。假设着陆器第一次落到火星表面弹起后，到达最高点时高度为h，速度方向是水平的，速度大小为v0，求它第二次落到火星表面时速度的大小，计算时不计火星大气阻力。已知火星的一个卫星的圆轨道的半径为r，周期为T。火星可视为半径为r0的均匀球体。
参考答案：
1．A
B
2．B
3．C
4．AB
5．解析：设抛出点的高度为h，第一次平抛的水平射程为x，则有
x+y=L
（1）
由平抛运动的规律得知，当初速度增大到2倍，其水平射程也增大到2x，可得
(2x)+h=(L)
（2）
由以上两式解得h=
（3）
设该星球上的重力加速度为g，由平抛运动的规律得h=gt
（4）
由万有引力定律与牛顿第二定律得（式中m为小球的质量）
（5）
联立以上各式得：。
P
1
2
3
Q课
题：宇
宙
航
行
一、教学设计说明
１、学生情况及教材情况分析
本节属于航天部分的重要知识。介绍万有引力的实验践性成就，要求学生知道是万有引力理论使人类实现“飞天”梦想；重点理解第一宇宙速度，激发学生科学献身精神，本节知识内容的核心是牛顿运动定律与万有引力定律在圆周运动条件下的综合应用。它是前面几节知识的综合应用，也是圆周运动的进一步理解，或者说是圆周运动在实践中的应用。
对于学生来说，学习“宇宙航行”是比较感兴趣的，且有实践中的一些感性知识作辅垫，再加上我国又一个航天大国，经常听到国家发射卫星或者飞船等消息，所以耳闻目染的也积累了相关的知识内容。若有更感兴趣的学生甚到像什么：轨道、轨道平面、轨道平面与赤道平面的夹角等都听说过。因此，学习这一节对学生来讲，还是比较容易的。但对大部分学生而言，这又是比较抽象的一节内容。首先、对地球的空间关系不明白，尽管学生知道地球是一个球形物体，但自己和地球的空间关系是模糊的；第二、人造卫星与地球的空间关系，特别是人造卫星的轨道与地球的空间关系更是模糊不清；第三、这节中涉及到运算都是数据很大的量的运算。如地球质量、地球自转周期２４小时转化成秒，然后再平方，然后再开三次方，这些运算都是学生比较头疼的，也是学生较厌倦的。第四、若将本节的知识内容拓展到其它的星球，如火星上，那对学生来讲就更抽象。这些因素导致了大部分学生学习这一节感到很困难，也是我们在教学中必须突破的。
２、教学目标
⑴了解人造地球卫星的最初构想；
⑵会解决涉及人造
卫星运动的简单的问题
⑶知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一宇宙速度
⑷感受人类对客观世界不断探究的精神和情感
3、教学设计说明
针对学生的情况及本节教材的特点，和要达到的教学目标。在作本节内容的教学设计时，以“梦”为主线，从激发学生的梦，到牛顿的梦，到梦的真理，到梦想成真。以学生为主体，从学生的梦，到学生的讨论，到学生的动手，学生的展示，到学生的自我训练。以画空间关系图为主要突破手段，画牛顿的梦想图，画近地环绕卫星的图、画近地环绕卫星的图(含经线、纬线)、画人造卫星的轨道图、画同步卫星的轨道图及空间关系。想象能从这几方面来突破的本节的重点、难点。
二、教学过程
㈠、我的梦想：激发学生的梦想及学生热情
党的十八大提出“中国梦”，那我们今天就从梦想开始这一堂课。
展示：同学们，你的梦想是什么？(让学生自由的讨论)
(梦想推动人类社会的发展，没有梦想就没有一切)
引导：看见天上的飞机，你敢到坐吗？你敢于驾驶吗？你想过去造吗？
眼望宇宙中的星火，你想到哪儿去吗？
眼望宇宙中的天宫一号，你想去驾驶它吗？你知道它是如何运动？又是如何发射上去吗？
㈡、牛顿的梦想
教师分析：
学生活动：⑴在导学案相应位置画出牛顿的想象图
⑵在分析出物体作圆周运动后，画出物体的受力分析图
⑶说明公式左右两过的“r”的不同的含义(讨论)
⑷说明
v=7.9km/s的物理含义。你觉得让一个物体成为一个卫星方法简单吗？
1、宇宙航行速度
物体在宇宙中绕地球航行速度的速度，称为宇宙航行速度，简称宇宙速度。
、第一宇宙速度
物体在地球表面附近做匀速圆周运动的速度，称为第一宇宙速度
V
=
7.9km/s
师： ①说出第一宇宙速度的含义，地面附近是什么意思？
②画出此时物体的轨道图（最好能说明与经线、纬线的关系）
③你能用另外的方法求第一宇宙速度吗？
④画出你所想要的人造卫星的轨道图，与同学们交流。
师： ①分析人造卫星的运动速度、周期变化特点
②能否有这样一颗卫星：它的周期为24小时？能否与地球相对静止？轨道有什么特点？请画出其轨道图.
2、发射速度
师:
物体要具有多大的速度才能成为一颗绕地球的运动呢
在地面附近发射飞行器,若v=7.9km/s,则物体绕地球作圆周运动
在地面附近发射速度7.9km/s第二宇宙速度
在地面附近发射速度
v>=16.7km/s,则飞到太阳系.
三、梦想成真：回顾人类太空飞行梦想的
１、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
２、前苏联：1957年10月4日世界第一颗人造卫星发射成功，周期T＝96min
３、加加林：1961年4月12日进入东方一号载入飞船绕地球，周期T＝108min
４、美国： 2003年２月1日，哥伦比亚号航天飞机返航时在大气中解体，七名航天员全部遇难。
５、中国： 2003年10月15日，神舟五号飞船发射成功，驾驶员杨利伟
四、教学效果预测
在教学的实践过程中，反复强调卫星与地球间的空间关系及各个量之间的关系，比较宇宙运行速度和发射速度，特别是通过学生反复的画轨道图，让学生明析圆周运动、圆心、半径、地球的半径、高度这样一张图片。应该会收到良好的效果。
事实1：站在高山上，平抛一个石子，抛出速度越大，落地距离越大
事实2：地球是个球形物体
梦想：能否让这个物体不落回地球呢？
推理：那物体就做圆周运动，谁提供向心力呢？
结论：万有引力等于所需的向心力
