4. 人造卫星 宇宙速度教学评价实录

《3.4 人造卫星

宇宙速度》教学设计

授课老师：何姜玲 课型：新课教学

【教材分析】

本节选自高中物理教科版必修二第三章第四节，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，发展分析推理的能力。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，学生已对曲线运动的特点、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。

【教学目标】

知识与技能：1、简单了解航天发展史，了解人造卫星有关知识

2、分析人造卫星的运行规律，能用所学知识求解卫星基本问题

3、掌握三个宇宙速度的物理意义，会推导第一宇宙速度

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、推导并合理表达的能力。

情感态度与价值观：介绍世界及我国航天事业的发展现状，激发学生学习科学、热爱科学的激情，增强民族自信心和自豪感。

【教学重难点】

教学重点：1、理解并掌握第一宇宙速度的推导方法

2、能够根据万有引力提供人造卫星做圆周运动的向心力，进行相关计算

教学难点：对运行速度及发射速度的理解和区分

【教学方法】

启发探究式教学、多媒体辅助教学

【教学过程】

教学环节

课前教师行为

学生行为

设计意图

播放视频《我国航天历程和展望》，观看视频，准备激发学生求知上课

思考，回答

欲，并培养学生民族自豪感

（结合所讲，逐步播放动画）

我们以水平速度抛出一个小球，小球最终会落到地上，如果我们加大初速度，小球会飞得更远，但小球依旧会落在地面上。假设地面是平的，会不联系平抛运动，利用直观的视屏生：不是，地球动画辅助学生理是圆的

解人造卫星的发养学生构建物体模型的能力

师：前面我们已经学过平抛运动，当生：不会

准备

简要介绍我国航天发展现状

创设情景，引入会出现不落到地面上的情况呢？

师：但是地面是不是平面？

师：我们知道地球是圆的，初，速度生：小球又回到射原理。同时培现不落回地面的情况呢？

师：对，因为小球下落的距离相对于学生结合老师讲地球的半径来说非常小，这个时候就解和动画演示思可以近似地将小球的运动视为匀速发射小球时要达到怎样的速度呢？

教师抽问，请同学说出计算第一宇宙根据前面所学知引导学生推导第速度的两种思路

归纳总结：

①万有引力提供向心力

道，小球做匀速一宇宙速度，掌圆周运动，万有握重点

引力提供向心力

考人造卫星发射圆周运动。那么要达到这样的效果，原理

新知

越大，小球弱点越来越远，会不会出原来的地方

第一宇宙速度

②重力提供向心力

师：也就是说，如果我们水平抛出一结合圆周运动知1、动画演示变个物体，初速度小于7.9千米每秒，识思考、回答：轨过程，为之后它最终会落到地面；当它速度刚好等离心

变轨专题讲解打

于7.9千米每秒时，它刚好做匀速圆周运动，而不会落到地面上，这时它就成为了地球的一颗近地卫星。那如果抛出的初速度大于7.9千米每秒呢？

了能够提供的向心力，它将远离地绕地球运动，但运动轨迹是一个椭圆，而我们可以通过加速或者轨道调整，让它在一个高轨道做一个圆周运动，成为在高轨道运行的人造卫星

师：因此要发射一颗人造卫星，最小做笔记

的发射速度就是7.9千米每秒，我们将这个速度称为第一宇宙速度，同时也可以根据相同的原理计算其他星球的第一宇宙速度

第二宇宙速度、第三宇宙人造卫星轨道基础

2、逐步逐层引导学生推导得出第一宇宙速度，深入浅出，在得解变轨过程，建给学生相应思维方法

师：对，因为它所需要的向心力大于结合ppt动画理出结论的同时交面，但它又受到地球的吸引，还是围立相关情景

师：如果我们的发射速度继续增大，了解，在课本上让学生对第二宇那么将会脱离地球的束缚，而不再绕做标记

地球运行，即11.2千米每秒，这就是第二宇宙速度，也称为脱离速度。如果发射速度能够超过16.7千米每秒，那也就是第三宇宙速度，物体就师：在地球上发射卫星，通过加速变生：万有引力指引导学生应用所轨，就能让其在既定轨道上做匀速圆向地心，而向心学知识处理问周运动，这是人造卫星的三种轨道：力指向轨迹中心

题，同时再次强调重点

定夹角的一般轨道，那么人造卫星能否在这样的轨道（天使环）上运行呢？为什么？

师：对，所以人造卫星的轨道有何特生：轨道圆心与点？

师：因为万有引力是卫星所受得合地球球心重合

宙速度和第三宇宙速度有一定了解

速度

能脱离太阳的束缚，飞离太阳系。

特点

赤道轨道、极地轨道以及与地轴成一

力，提供卫星做圆周运动的向心力

人造卫星运行师：接下来就请大家据此完成学案上学生完成表格

的表格，推导出人造地球卫星在运行过程中，加速度、线速度、角速度以大的卫星这四个量的变化情况

抽一名学生在白板上完成表格，同时不断巡视，对学生易错点及时指出，对有困难的同学及时指导

根据表格归纳总结：①第一宇宙速度学生根据结果，1、突破难点

还是最大环绕速度②人造卫星的运行规律：越高越慢

人造同步师：在众多的人造地球卫星中，还有生：赤道轨道

一类非常特殊的卫星，在通讯气象，现全部全球同步转播，就是通过地球同步卫星。它最主要的特点是相对于地面静止不动，那哪种轨道才能够满足这一条件？

因此地球同步卫星是赤道轨道卫星。周期、角速度与始终在赤道上空，同时相对地球某点地球的自转周静止不动，还需满足什么条件？

期、角速度相同

根据我们前面推导的周期的表达式，

现在它的周期确定了，它的运行半径就是固定的，大概是地球半径的六倍。运行半径确定了，那它的向心加速度、角速度、线速度就都是确定的

地球的同步卫星都以相同的线速度在同一轨道上运行。但为了安全，国际上规定两颗同步卫星间要相差三度，所以一共最多只能发射120颗同步卫星。因此占领空间资源非常重要。我们掌握了人造同步卫星的技

培养学生民族自豪感和自信心

总结要点

2、学会总结反思

理解地球同步卫星特点，学习科学思维方法

继续利用已学知识解决问题，加深学生认识，培养学生自主探究能力

特点

及周期的表达式，并思考轨道半径越卫星

广播电视等方面作用明显，例如要实

术，并且发射了一定的同步地球卫星

课后今天的作业请大家解决两个问题，一

相关运行数据，二思考比较地球上的物体，近地卫星和同步卫星之间，加速度线速度，周期角，速度间的关系

作业

查阅相关资料并计算地球同步卫星

【教学反思】

本节课主要通过问题的讨论与解决来提高学生的分析问题与解决问题的能力，同时每一问题配以动画演示使学生先有感性认识，后经讨论并通过计算结果加以说明并上升之理性认识。再一个，处理实际问题时，引导学生忽略次要因素，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。