5.4飞出地球去教案沪科版必修2

5.4 飞出地球去
课标要求
会计算人造卫星的环绕速度。知道第二、三宇宙速度。
三维目标
（一）知识与技能
1.了解三个宇宙速度意义；
2.能够推导第一宇宙速度；
3.简单了解世界和我国的航空发展史。
（二）过程与方法
学会推导第一宇宙速度的两种方法。
（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，以及学生自己搜集资料的过程激发学生的爱国热情；
2．培养学生的科学探索精神；
3．激发学生热爱科学的热情。
教材分析
从三百多年前，牛顿提出设想到1957年苏联的第一颗人造卫星再到2003年10月15日，中国的神州5号载人飞船发射成功，将中国第一名航天员送上太空,它标志着中国进入了载人航天时代，为中华民族进一步进行太空资源的开发和利用奠定了坚实的基础。本节属于航天部分的重要知识，介绍万有引力的实践性成就，要求学生知道是万有引力理论使人类实现“飞天”梦想，这一节课不但要求使学生深刻的理解第一宇宙速度，定量的解决卫星运动的实际问题，还需要学生通过了解航天发展史从而充分的感受人类对客观世界不断探究的精神和情感，激发学生的爱国热情和民族自豪感。
学情分析
学生已掌握了运动的合成与分解、牛顿运动定律、圆周运动等章节的理论。并在本章之前学习了天体的运动，和万有引力定律的知识，能运用万有引力定律揭示一些天体运动的特点。学生可以类比行星运动的特点原理自己分析人造卫星的规律。另外学生也可以利用前面的知识和对宇宙奥秘的好奇心来探索人造卫星的发射及宇宙速度。
教学重难点
重点：了解宇宙速度及其物理意义。
难点：第一宇宙速度的推导、关于第一宇宙速度是运行的最大值与发射的最小值。
提炼的课题
第一宇宙速度的推导
教学手段运用
教学资源选择
PPt
教 学 过 程
环节
教师教与学生学
教师个性化修改
引入
新课
从三百多年前，牛顿提出设想到1957年10月4日，苏联用三级火箭发射了世界上的第一颗人造地球卫星——“旅行者”1号，人类开始迈入航天时代。万有引力定律不仅解决了天上行星的运行问题，也为人们开辟了上天的理论之路。
新
课
教
学
【教师播放神舟5号发射的flash模拟过程】
2003年10月15日，“神舟”5号飞船载着中国第一位航天员杨利伟成功升空，标志着我国进入了载人航天时代。
提出问题：
1．神舟5号飞船升空过程大致有几个过程？
2．飞船怎样才能进入近地圆轨道？
【观看牛顿的抛体运动动画】
引导学生思考：当抛出速度足够大时，铅球将环绕地球运动，成为一个“小月亮”.
提问：牛顿思想的基础是什么？
（引出第一宇宙速度）
一、三个宇宙速度
（一）第一宇宙速度
人造卫星能在一定的轨道上绕地球运动。为简化起见，我们假设卫星绕地球做匀速圆周运动。
提问：什么力提供卫星作匀速圆周运动所需的向心力。
假设卫星地球和卫星的质量分别为M与m，卫星的轨道半径为r，（如图所示）则卫星在轨道上的运行速度是多少？
练习：若地球质量M约为6×1024kg，地球平均半径为6400km，人造卫星的半径约为地球半径即近地卫星，则其运动速度是多少？（G=6.67×10-11N·m2/kg2）
教师继续讲解：近球卫星所受的万有引力即在地表所受的重力，则卫星可以做圆周运动的向心力也可理解为重力提供向心力。从而我们求得近地卫星的运行速度------第一宇宙速度.
第一宇宙速度：物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，叫做第一宇宙速度，又叫环绕速度。
提问：在“牛顿预言”中若水平抛出的物体速度（相当于卫星的发射速度）至少多大才能围绕地球作圆周运动呢？
【观看v=7.9km/s时牛顿的抛体运动flash】
小结：
a.第一宇宙速度是发射速度中的最小值。发射速度小于该值则物体定会因“平抛”而“落地”。
【观看v=10m/s、2km/s、5km/s时牛顿的抛体运动flash】
提问：围绕地球运行的卫星轨道半径r大的其运行速度 （“大”或“小”）
b.第一宇宙速度是围绕地球做圆周运动卫星的运动速度中的最大值。
提问：如果航天器的发射速度大于7.9km/s将如何运动呢？
【观看v=7.9km/s---11.2km/s时牛顿的抛体运动flash】
理论研究指出，若航天器的（近地）发射速度大于7.9km/s而小于11.2km/s，它的轨道不再是圆而是围绕地球运动的一个椭圆。速度越大，椭圆轨道越“扁”（如所示）当发射速度达到11. 2km/s时就能脱离地球的引力束缚，“离开”地球。
【观看flash动画引出第二宇宙速度】
（二）第二宇宙速度：
当物体的速度等于或大于 11.2km/s，它就会离开地球，我们把11.2km/s叫做第二宇宙速度，又叫脱离速度。
【观看v>11.2km/s时牛顿的抛体运动flash）引出第三宇宙速度.】
（三）第三宇宙速度：
在地面附近发射一个物体，要使物体挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外，必须使它的速度等于或大于16.7km/s，这个速度叫做第三宇宙速度。
二、为了和平与进步
探索宇宙的奥秘，奔向广阔而遥远的太空，是人类自古以来的梦想。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。下面请同学们一起来了解一下解航空航天发展史。
1.1957年10月，由前苏联发射的第一颗人造卫星。
2. 1961年4月12日苏联空军少校加加林进入了东方一号载人飞船。实现了人类第一次进入太空。他的非凡勇气，鼓舞了更多人为航天事业奋斗。
3.1969年7月20日，阿波罗11号将人类送上了月球。当时，上亿人通过电视注视着走出登月舱的阿姆斯特朗，他在月球上迈出了一小步，确是人类迈出的一大步。
4.1984年4月12日，第一架航天飞机哥伦比亚号发射成功。2003年2月1日，哥伦比亚号航天飞机在重返地面的过程中突然发生解体燃烧，航天飞机上的七名宇航员，包括六名美国人及一名以色列人全部遇难。
5.哈勃望远镜是有史以来最大、最精确的天文望远镜。它上面的广角行星相机可拍摄到几十到上百个恒星照片，其清晰度是地面天文望远镜的10倍以上，其观测能力等于从华盛顿看到1.6万千米外悉尼的一只萤火虫。
6.1970年， “东方红”1号，中国第一颗人造卫星。中国是第五个能自行发射卫星的国家。
7.1992年，中国载人航天工程正式启动．
2003年10月15日9时，我国“神舟”五号宇宙飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，把中国第一位航天员杨利伟送入太空．
8.2007年，嫦娥一号成功发射.
【教师利用多媒体课件向同学们介绍嫦娥一号】
结束语：
尽管人类已经跨入太空，登上月球，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？地外文明在哪里？ ……
课堂检测内容
见练习册57-59，调研1、2、3
课后作业布置
课时作业5.4
预习内容布置
复习第五章