4. 人造卫星 宇宙速度公开课教案（教学设计）

教科版高中物理高一必修2第三章第四节

《人造卫星

宇宙速度》教学设计

泸州市纳溪区纳溪中学

廖凯

教材分析：

《人造卫星

宇宙速度》这一节课重点讲述了人造卫星的发射原理，推导了第一宇宙速度，介绍了三个宇宙速度的含义。本节内容是万有引力定律在天体运动中的具体运用，是航天科学技术理论基础。引导学生运用科学的思维方法，探究人造卫星的发射原理，进行知识的正向迁移，顺利、流畅地推导第一宇宙速度，有助于培养学生的发散思维、逻辑思维和分析推理的能力。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。

学情分析：

通过前面的学习，学生已对平抛运动、曲线运动的特点、圆周运动、万有引力定律已有一定的了解。在此基础上，通过教师合理诱导，按照迁移规律科学地设计问题情境，促进学生探究，获得新知。尽管学生对天体运动的知识储备不足，猜想可能缺乏科学性，表达也许欠妥。但只要始终参与到学习情境中，大胆猜想，敢于表达，就都能获得发展和提高。

教学目标：

（一）

知识与技能

1、通过观察思考、合作探究使学生知道人造地球卫星的发射原理；

2、通过阅读使学生了解三个宇宙速度，学会推导第一宇宙速度的两个求解公式；

3、通过公式分析、练习反馈使学生掌握用万有引力定律和圆周运动知识求解有关卫星运动的基本问题。

（二）过程与方法

1、通过对人造卫星的发射原理和第一宇宙速度公式推导的学习，使学生经历科学探究、分析、归纳的思维过程；

2、教育学生在处理实际问题时，如何忽略次要因素，抓住主要因素，抽象出物理模型。从而对学生进行物理研究方法的培养。

（三）情感态度与价值观

1、在主动学习合作探究过程中，体验和谐、流畅、民主、愉悦的学习情境，在满怀热望的探究中不断获得美的感受和成功的喜悦。

2、介绍我国航天事业的发展现状，激发学生的求知欲和热爱科学的激情，增强民族自信心和自豪感，培养爱国热情。

教学重点：

（1）人造卫星的发射原理，第一宇宙速度的推导；

（2）卫星做圆周运动时，各运动量与轨道半径r的关系。

教学难点：

（1）卫星做圆周运动时，各运动量与轨道半径r的关系；

（2）人造卫星的运行速度与卫星发射速度的区别。

教学准备：

1

多媒体课件、投影仪、计算机

教学方法

启发探究式教学、多媒体辅助教学。

教学过程：

学生活动

（一）引入新课

以视频、设问形观察，思考

多媒体演示“人造卫星与航天技术的发展、神舟十号式，引入新课

3D模拟发射”视频剪辑

与学生交流。

1、你们都获得了哪些信息？有哪些关键词？

现在我们头顶上有八千多颗的人造卫星，它们的发射离不开万有引力定律。

卫星如何上天？如何到达指定的高度或位置？上去后会掉下来吗……

课件动画展示：牛顿的设想

（1）牛顿设想中抛出的物体是做平抛运动吗？

（2）牛顿的结论是什么？

（3）牛顿的设想可能吗？

师生小结：牛顿设想的运动是完全可能的。当物体的初速度足够大时，物体将围绕地球做匀速圆周运动，成为一颗人造地球卫星，简称人造卫星。

（二）新课教学：

1、人造地球卫星（定义）：绕行地球运动的物体。

教师说明：高中阶段我们把卫星绕行星的运动当做匀速圆周运动处理。（化繁为简思想，理想化模型）

2、人造地球卫星的做圆周的运动的向心力由什么力提供、圆心在哪里、轨道平面有哪些类型？

3、视频播放人造卫星绕地球的运动，学生求解卫星做匀速圆周运动的线速度、角速度、周期、向心加速度的表达式。（引导建立模型，熟练公式）

G---引力常量

ME---地球质量

m----卫星质量

地r---卫星绕地球做圆周运动的

球

卫轨道半径

星

GMEmr2v2422mmrm2rma向

rT主题内容

教师活动

提出问题，引导学生大胆猜想,理性思考，建立模型，解决问题。介绍我国航天事业的发展现状，增强民族自信心和自豪感，培养爱国热情。

交流讨论

归纳总结

V（运行速度）=

；ω= ;T= ;a= .

4、师生归纳：卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半

2

径越大（小），线速度、角速度、向心加速度越小（大），周期越大（小）。--高轨低速-- 5、介绍我国的人造卫星，回顾卫星运行视频，结合牛顿猜想，提出如何发射一个卫星。

6、介绍第一宇宙速度（发射速度）：

推导第一宇宙速度，建立模型，

G---引力常量

ME---地球质量

m----卫星质量

R--卫星绕地球做圆周运动的轨道半径（6400Km）

GMEmR2MEmv12mv1RGM

R在地表面，v12Gmgmv1gR8103m

2sRR引导归纳：（1）发射卫星的速度要求vv1（最小发射速度）。

（2）运行的最大速度（最大运行速度）。

7、介绍第二宇宙速度，第三宇宙速度。

火星探测器的发射速度要求；

太阳系外的星系研究；

当堂练习：（附下页）

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