2022年示范教案模板第六章万有引力与航天.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载新人教版高中物理必修二 同步教案第六章 万有引力与航天第五节 宇宙航行【教学目标】学问与技能 1、明白人造卫星的有关学问,正确懂得人造卫星做圆周运动时,各物理量之间的关系；2、知道三个宇宙速度的含义,会推导第一宇宙速度；过程与方法 通过用万有引力定律来推导第一宇宙速度,培育同学运用学问解决问题的才能；情感态度与价值观 1、通过介绍我国在卫星发射方面的情形,激发同学的爱国热忱；2、感知人类探究宇宙的理想,促使同学树立献身科学的人生价值观；【教学重点】对第一宇宙速度的推导过程和方法,明白第一宇宙速度的应用领域；【教学难点】1、人造地球卫星的发射速度与运行速度的区分；2、把握有关人造卫星运算及运算过程中的一些代换；【教学课时】1 课时【探究学习】引入新课1、1957 年前苏联发射了第一颗人造地球卫星,开创了人类航天时代的新纪元；我国在 70 岁月发射第一颗卫星以来,相继发射了多颗不同种类的卫星,把握了卫星回收技术和“ 一 箭多星” 技术,99 年发射了“ 神舟” 号试验飞船；这节课,我们要学习有关人造地球卫星 的学问；放映一段录像资料,简洁明白卫星的一些资料；（提高同学的学习爱好）2、在上几节的学习中,大家已经明白了人造卫星在绕地球运行的规律,请大家回忆一 下卫星运行的动力学方程；（课件投影）（1）人造卫星绕地球运行的动力学缘由：人造卫星在绕地球运行时,只受到地球对它的万有引力作用,人造卫星作圆周运动的向心力由万有引力供应；（2）人造卫星的运行速度：设地球质量为2Mm vG 2 mr rM,卫星质量为m,轨道半径为r ,由于万有引力供应向心力,就,GMv,r可见：高轨道上运行的卫星,线速度小；提出问题： 角速度和周期与轨道半径的关系呢？名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 4 页精选学习资料 - - - - - - - - - T2vr3GM,学习必备欢迎下载rr32GM可见：高轨道上运行的卫星,角速度小,周期长 提问： 卫星在地球上空绕行时遵循这样的规律,那卫星是如何发射到地球上空的呢？新课讲解 1、牛顿对人造卫星原理的描画：设想在高山上有一门大炮,水平发射炮弹,初速度越大,水平射程就越大,可以想象当初速度足够大时,这颗炮弹将不会落到地面,将和月球一样成为地球的一颗卫星；课件投影；引入：高轨道上运行的卫星速度小,是否发射也简洁呢？这就需要看卫星的发射速度,而不是运行速度 2、宇宙速度（1）第一宇宙速度问题： 牛顿试验中, 炮弹至少要以多大的速度发射,运动？地球半径为 6370km；才能在地面邻近绕地球做匀速圆周分析：在地面邻近绕地球运行,轨道半径即为地球半径；由万有引力供应向心力：GMmmV2,得：vGMR2RR结论：假如发射速度小于7.9km/s ,炮弹将落到地面,而不能成为一颗卫星；发射速度等于 7.9km/s ,它将在地面邻近作匀速圆周运动；要发射一颗半径大于地球半径的人造卫星,发射速度必需大于 7.9km/s ；可见,向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星要困难；意义：第一宇宙速度是人造卫星在地面邻近围绕地球作匀速圆周运动所必需具有的速度,所以也称为围绕速度；师生共同争论：在地面邻近, 物体的万有引力等于重力,此力天空卫星做圆周运动的向心力,能否从这一角度来推导第一宇宙速度呢？mg= mv 2/r v= gr7.9km/s 提出问题： 我们能否发射一颗周期为 70min 的人造地球卫星呢？（提示： 算一算近地卫星其周期是多少？近地卫星由于半径最小,其运行周期最大；）（2）其次宇宙速度大小v211.2km s ；成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度,也称为脱意义： 使卫星摆脱地球的束缚,离速度；留意： 发射速度大于 7.9km/s ,而小于 11.2km/s ,卫星绕地球运动的轨迹为椭圆；等于或大于 11.2km/s 时,卫星就会脱离地球的引力,不再绕地球运行；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 4 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载（3）第三宇宙速度；大小：v 316.7km s ；意义：使卫星摆脱太阳引力束缚的最小发射速度,也称为逃逸速度；留意：发射速度大于11.2km/s ,而小于16.7km/s ,卫星绕太阳作椭圆运动,成为一颗人造行星；假如发射速度大于等于 外的空间；16.7km/s ,卫星将摆脱太阳引力的束缚,飞到太阳系以3、人造卫星的发射速度与运行速度（1）发射速度：发射速度是指卫星在地面邻近离开发射装置的初速度,一旦发射后再无能量补充,要发射一颗人造地球卫星,发射速度不能小于第一宇宙速度；（2）运行速度：运行速度指卫星在进入运行轨道后绕地球做圆周运动的线速度；当卫星 “ 贴着”地面飞 行时, 运行速度等于第一宇宙速度,当卫星的轨道半径大于地球半径时,运行速度小于第一 宇宙速度；3同步卫星 所谓同步卫星,是相对于地面静止的,和地球具有相同周期的卫星,T=24h,同步卫星必需位于赤道上方距地面高h 处,并且 h 是肯定的；同步卫星也叫通讯卫星；由GMm2m 22Rh得： h=3GMT2R；Rh T42（T 为地球自转周期,M、R分别为地球的质量,半径）代入数值得h=3 6.107m；【课堂训练】例 1、月球的质量约为地球的1/81 ,半径约为地球半径的1/4 ,地球上第一宇宙速度约为 7.9km/s, 就月球上第一宇宙速度月为多少？例 2、人造地球卫星与地面的距离为地球半径的1.5 倍,卫星正以角速度 做匀速圆周运动,地面的重力加速度为g , R、 g 这三个物理量之间的关系是（）就陶A ：22gB ：2gC ：33 gD ：25g55R5R22R52R例 3、在绕地球做匀速圆周运动的航天飞机的外表面上,有一隔热陶瓷片自动脱落,瓷片的运动情形是名师归纳总结 例一 .A：平抛运动B：自由落体运动第 3 页,共 4 页C ：仍按原轨道做匀速圆周运动D ：做速圆周运动,逐步落后于航天飞机1 . 76km/s 例二 . A例三 . C- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载【课堂小结】人造地球卫星的动力学缘由；宇宙速度；发射速度与运行速度；【板书设计】一、卫星运行的动力学方程：FnF 引 2 =ma=mv 2/r =m 2r GMm/r 二、宇宙速度： 1.第一宇宙速度 V 1=7.9km/s 围绕速度 推导过程此速度是卫星发射的最小速度, 也是卫星运行的最大围绕速度名师归纳总结 2. 其次宇宙速度 V 2=11.2km/s 脱离速度 第 4 页,共 4 页 3. 第三宇宙速度 V 3=16.7km/s 逃逸速度 三、理想成真中国探究太空的成就- - - - - - -