4. 人造卫星 宇宙速度教学设计案例

《人造卫星

宇宙速度》教学设计

广元实验中学 李兵

一、教学目标

1、知识与技能

①.了解人造卫星的有关知识,

分析人造卫星的运动规律. ②.能够用万有引力定律和牛顿第二定律推导第一宇宙速度，了解第二、第三宇宙速度及其意义。

③.简单了解航天发展史,能用所学知识求解卫星基本问题。

2、过程与方法

①.经历探究人造卫星由设想变为现实的过程，体会猜想、外推的科学方法，培养学生的科学思维。

②.通过用万有引力定律推导第一宇宙速度，提高学生运用学过的知识分析和解决新问题的能力，培养学生科学探索能力。

③.

通过对卫星运动规律的研究，帮助学生建立起关于各种人造地球卫星运行状况的正确图景。帮助学生养成用万有引力是天体运动的向心力这一基本方法研究问题的习惯，

3、情感与态度价值观

①.了解人类探索太空的过程，感受科技发展对人类进步的巨大促进作用，通过对我国航天事业发展史的了解，渗透爱国主义教育。

②.感知人类探索宇宙的梦想及巨大成就，激发学生学习物理的热情，促使学生树立献身科学的人生观和价值观。

二、教学重难点

重点：第一宇宙速度的推导；对人造地球卫星原理的理解；研究天体运动的基本思路与方法。

难点：第一宇宙速度是卫星发射的最小速度，是卫星环绕地球运行的最大速度；人造卫星的速度、周期的比较。

三、教学方法和手段

以探究式教学为指导思想，采用以问题为中心的课堂教学模式，结合多媒体辅助教学。

四、教学设备

多媒体教学辅助课件

五、教学过程

授课内容

教师活动

学生活动

活动目的

浩瀚的宇宙、闪烁的星空，神听讲，可讨论秘而美丽的太空一直牵引着人类无发言

限的遐想。随着科技的发展，人类终于摆脱了大地的束缚和引力的牵绊，实现了飞天的梦想。从1957年苏联发射第一颗人造卫星开始后，越来越多的国家将自已的脚步迈向新

课

引

入

了太空。

（视频播放：人类飞天史）

随着国力的强盛，伟大的中国人也将自己的足迹印在飞船舱外的茫茫太空之中。到如今各种人造卫星和其它探测器运动在太空完成各种不同的任务。

本节课我们就来学习人类是如何将人造卫星发射上太空、飞向宇宙，进行宇宙航行的。

（板书课题）

想一想，猜一猜：地面上的物体

创设问题由人类飞天之梦的历史激发学生的求知欲和民族自豪感，从而引入课题。

人

造

卫

星

怎样才能离开地球不落回地球上？

提供生活经验：我们知道，地球

情境，经历探究人造卫星由设想变为现实的过对周围的物体有引力作用，因此抛出

的物体要落回地面。在地面上将一个大胆猜想并物体水平抛出，抛出时速度越大，落说出自己的地点距抛出点的水平距离越大

思考：地球是个球体，如果抛出设计思路。

程，体会

猜想、外推的科学速度很大时，我们还能将地面看作平

面吗？如果速度继续一直增大，会出思考并回答。

方法，感现什么情况呢？

（动画模拟演示）

将学生的回答与牛顿的设想作对比，作出肯定，使学生体验思考的快乐。

（板书：一、人造卫星）

受科学家的思想之伟大，培养学生的科学思维。

第

想一想，算一算：以多大的速度一

宇

将绕地球运动，成为人造地球卫星？宙

请你替牛顿算一算，至少需要多大的速

度

速度v1物体才能不落回地球，而是m, 卫星到探究：宇宙速度

板书：设地球

教师适当地提示、引导，让学生动脑、动手，将物体抛出，它就不再落回地面，它和人造地球卫星的质量分别为M和地心的距离

像卫星一样绕地球做匀速圆周运是R,卫星的利用所学知识推导第一宇宙速度。同时，锻炼学生利用动？（已知地球半径R=6400km、地球环绕速度为质量M=6x1024 kg、222v：

G=6.67x10Nm/kg

、g=9.8m/s） 在地面表面附近万有引力的大小-11Mmv2G2mRRvGM

R

与重力的关系是什么?

球做匀速圆周运动所必须具有的速

(板书：二、第一宇宙速度)

它是发射一个物体、使其成为地球

讨论与交流：如果卫星的发射速度宇

宙

速

(教师进行总结说明) 度

（板书：宇宙速度）

度，叫第一宇宙速度，又叫环绕速度。

你能从另一角度求这个速度吗？

这就是人造卫星在地面附近绕地代入数据得：所学知识v7.9km/s重力近似等分析和解决新问题于万有引力

能力，培Mmv2养学生科G2mgmRR学探索能力。

卫星的最小速度。若以第一宇宙速度代入数据得：发射一个物体，物体将在贴着地球表v7.9km/s面的轨道上绕地球做匀速圆周运动。

（总结说明环绕速度和发射速度）

学生大胆猜想,思考回大于7.9km/s，会出现什么情况呢？

答，

（动画演示宇宙速度课件）

卫

星

的

运

行

规

律

探究：人造卫星的运动规律

讨论，人造卫通过对卫星运动规律的研究，帮助想一想，推一推：人造卫星的受力？星的轨迹作人造卫星的运动方式？人造卫星的动力学关系？人造卫的运动参量？

（动画演示卫星运行课件）

所有卫星都在以地心为圆心的圆（或椭圆）轨道上

为简单起见，如果我们将不同轨道上的卫星绕地球运动都看成是匀圆周的合理性，动力来源，及动力学学生建立关系。

起关于各种人造地球卫星运行状况的正确图景，帮助学生养成用万有引力是天体运动的向心力这一基本方法研究问题的习惯。

T=86400s,M=5.98x10kg,24速圆周运动，请同学们利用已学的知

识，探究卫星绕地球的运行速度、周

期与轨道半径的关系。

完成表格内运动参量的表述。

运算得出结22Mmmv4

Gmr22rrT

(板书：人造卫星的运动规律) 应用练习：地球同步卫星是指与地球论：

自转同步,相对于地面静止的人造卫星.(1)想一想:哪一个是同步卫星？(2)已知地球的半径R，地球自转的周期T，地球的质量M，引力常量2GMTh32R4

6Ｇ，若要发射一颗地球同步卫星，求：

R=6.37x10m

地球同步卫星的离地面高度h,线速得7

度大小v？拓展：地球同步卫星1.角h=3.58x10m 速度 ,周期(T=24h)与地球相同，是

一个恒量2.轨道一定在赤道平面上.3.距地面高度一定(h=3.6×10m)7即轨道平面一定,高度一定,运动快慢一定

小

结

1、

人造卫星

2、

第一宇宙速度

3、

宇宙速度

4、

卫星的运动规律

作笔记，

帮助学生理解记忆。

建立本结知识框架，明确重点

六、板书设计：

人造卫星 宇宙速度

一、人造卫星

二、第一宇宙速度

三、宇宙速度

四、人造卫星的运动规律