3. 万有引力定律的应用多媒体教案及点评

中国航天之“嫦娥”探月

----《万有引力定律》的综合应用

【教学目标】

1．知识与技能

（1）简单了解我国航天的四大重要工程。

（2）分析嫦娥探月过程中各个阶段涉及万有引力的相关问题。

（3）掌握测量中心天体质量和密度、处理卫星变轨的原理方法、

2．过程与方法

（1）培养学生在处理实际问题时，如何构建物理模型的能力

（2）学习科学的思维方法，培养学生归纳、分析和推导及合理表达能力。

3．情感态度与价值观

介绍我国航天事业的发展现状，激发学习科学，热爱科学的激情，增强民族自信心和自豪感。

【教学重点】

1、卫星发射、卫星变轨、卫星圆周运动。

2、计算中心天体质量和密度的多种方法。

【教学难点】

计算中心天体质量和密度的多种方法。

【教学方法】

把握几个典型问题，掌握解决问题的一般方法

【教学过程】 引入：

我们刚刚结束了《万有引力定律》这一章，

大家对我们的宇宙有什么新的感受和想法吗？有没有想去更多地探索它？其实千百年来，人类从来没有停止过对太空的探索。

古老东方有嫦娥奔月、万户飞天，现在有人造卫星、宇宙飞船等等。

人类最初的飞天梦想可能只是基于对未知世界的好奇，但当文明发展到今天，人类对宇宙太空的探索力度则是一个国家综合国力的有力表现。我们国家的航空航天事业在短短60多年就发展到了国际领先水平，现目前我国航天的四项重大工程即将完成。

通过课件展示我国航天的四大工程

(一)载人航天工程

人的生命到达新的星球是人类文明的一个拓展，人是任何自动化机器所不能替代的，所以我们要载人航天，

这是我国

“神舟”和“天宫”交会对接，前段时间货运飞船天舟一号的“太空快递”宣告我国迈进“空间站时代”。

（二）北斗导航系统工程

我国北斗导航系统的“心脏”已经用上了我们自主研发的新一代铷原子钟，精确度相当于300万年只有1秒误差。现在整个系统卫星总数达到31颗。在2020年要实现具备服务全球能力。就现目前来说在北京这些城市北斗已经开始服务大众，很快就会来成都啦。

（三）高分辨率对地观测系统工程

我国的高分系列工程是我国的“天眼工程”，这些遥感卫星群具备全天候、全天时、全方位的全球观测能力。

高分四号是一颗同步卫星，有多高？

这是世界上第一颗地球静止轨道光学遥感卫星，这颗具有亿级像素的超级卫星可以在36000公里外无死角全覆盖的帮助中国查看自己和周边国家的任何军用、民用设施。

（四）嫦娥探月工程

介绍嫦娥探月工程的三个阶段。

视频观看嫦娥一号发射过程

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跟随“嫦娥”的步伐，从地球奔向月球。看看利用高中物理知识能解决什么问题。

一、“

嫦娥”出发（卫星发射问题）

例1、例1、10月1日18时59分57秒，搭载着嫦娥二号卫星的长征三号丙运载火箭在西昌卫星发射中心2号发射塔架点火发射，11.0s时火箭程序转弯，这时应让火箭携带着卫星向

飞行

嫦娥二号”发射后直接进入以地球为焦点的椭圆轨道，所以它从地面发射的速度应该是在哪个范围？

结合学生回答适当拓展关于卫星发射基地的选址问题，卫星借助地球自转线速度，以及在深空借助其它星球的引力加速的问题即科幻电影中常出现的“引力弹弓”，提高学生的兴趣和求知欲。

二、

“嫦娥”环月探月（卫星变轨问题）

例2、嫦娥二号卫星490N发动机启动，第三次近月制动，卫星由高度1825km×100 km椭圆轨道变成高度为100公里的环月圆极轨道（也是卫星的工作轨道）。我们把卫星这次制动前后的轨道进行简化，如图所示，2号轨道为椭圆轨道，C、D点分别是卫星的远月点和近月点；3号轨道为高度为100公里的环月圆轨道，轨道2、3相切于D点。

（1）

如何从2轨道变到3轨道？

（2）卫星上的小火箭应向哪个方向喷气？

D（3）从2轨道经过D点和从3轨道经过D点

哪次的加速度大？

二、

“嫦娥”环月探月（卫星圆周运动的问题）

例3.嫦娥二号关闭发动机后在离月球表面h的空中沿圆形轨道绕月球飞行，周期是T，已知月球半径是R，万有引力常量为G，试计算月球的平均密度．

学生在黑板演示后，教师提问：计算中心天体质量的两条思路。

三、

“嫦娥”登月

例4、嫦娥三号实现了软着落、无人探测及月夜生存三大创新，设想2020年后，我们也可以跟着嫦娥绕月飞行并降落到月球，飞船上备有：a、计时表一只；b、弹簧秤一把；c、刻度尺一把d、质量为m的砝码一个；已知万有引力常量为G，试计算出月球半径和月球质量。

学生小组讨论，得出解决方法后，拓展：如果还可以你自选一些器材带上去，那还有什么办法？再次总结所有这些办法其实都是围绕计算中心天体质量和密度的两条思路。

例5、通过计算我们得出月球的半径为1 738千米，月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的1/6。我们发现在月球表面没有水，已知月球在阳光照射下的温度可以达到127℃，而此时水蒸气分子的平均速率达2 000 m/s，通过我们所学的万有引力这章知识分析，月球表面为什么不可能有水？

拓展：据某些发现称：月球上虽然没有液体水，但在月球南极和北极都有水冰，

将来我们就能在月球上建立基地，让月球成为探索宇宙的中转站，在月球上发射宇宙飞船有什么好处呢？

四、

“嫦娥”回家

（嫦娥五号已经研制成功，预计今年左右要发射，它的技术复杂性和先进性在深空探测器里是空前的.）

我国的宇宙技术起步虽然不早，但发展速度惊人，现在已经处于国际领先水平。通过观看中国航天60周年纪念的视频，激发学生的爱国热情和学习激情。

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