陜西省安康市石泉縣高中物理 第5章 萬(wàn)有引力與航天 5.4 飛出地球去教案 滬科版必修2.doc

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5.4 飛出地球去 課標(biāo)要求 會(huì)計(jì)算人造衛(wèi)星的環(huán)繞速度。知道第二、三宇宙速度。 三維目標(biāo) （一）知識(shí)與技能 1.了解三個(gè)宇宙速度意義； 2.能夠推導(dǎo)第一宇宙速度； 3.簡(jiǎn)單了解世界和我國(guó)的航空發(fā)展史。 （二）過(guò)程與方法 學(xué)會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度的兩種方法。 （三）情感態(tài)度與價(jià)值觀 1．通過(guò)介紹我國(guó)在衛(wèi)星發(fā)射方面的情況，以及學(xué)生自己搜集資料的過(guò)程激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情； 2．培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神； 3．激發(fā)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)的熱情。 教材分析 從三百多年前，牛頓提出設(shè)想到1957年蘇聯(lián)的第一顆人造衛(wèi)星再到2003年10月15日，中國(guó)的神州5號(hào)載人飛船發(fā)射成功，將中國(guó)第一名航天員送上太空,它標(biāo)志著中國(guó)進(jìn)入了載人航天時(shí)代，為中華民族進(jìn)一步進(jìn)行太空資源的開(kāi)發(fā)和利用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本節(jié)屬于航天部分的重要知識(shí)，介紹萬(wàn)有引力的實(shí)踐性成就，要求學(xué)生知道是萬(wàn)有引力理論使人類(lèi)實(shí)現(xiàn)“飛天”夢(mèng)想，這一節(jié)課不但要求使學(xué)生深刻的理解第一宇宙速度，定量的解決衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的實(shí)際問(wèn)題，還需要學(xué)生通過(guò)了解航天發(fā)展史從而充分的感受人類(lèi)對(duì)客觀世界不斷探究的精神和情感，激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情和民族自豪感。 學(xué)情分析 學(xué)生已掌握了運(yùn)動(dòng)的合成與分解、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、圓周運(yùn)動(dòng)等章節(jié)的理論。并在本章之前學(xué)習(xí)了天體的運(yùn)動(dòng)，和萬(wàn)有引力定律的知識(shí)，能運(yùn)用萬(wàn)有引力定律揭示一些天體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。學(xué)生可以類(lèi)比行星運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)原理自己分析人造衛(wèi)星的規(guī)律。另外學(xué)生也可以利用前面的知識(shí)和對(duì)宇宙奧秘的好奇心來(lái)探索人造衛(wèi)星的發(fā)射及宇宙速度。 教學(xué)重難點(diǎn) 重點(diǎn)：了解宇宙速度及其物理意義。 難點(diǎn)：第一宇宙速度的推導(dǎo)、關(guān)于第一宇宙速度是運(yùn)行的最大值與發(fā)射的最小值。 提煉的課題 第一宇宙速度的推導(dǎo) 教學(xué)手段運(yùn)用 教學(xué)資源選擇 PPt 教 學(xué) 過(guò) 程 環(huán)節(jié) 教師教與學(xué)生學(xué) 教師個(gè)性化修改 引入 新課 從三百多年前，牛頓提出設(shè)想到1957年10月4日，蘇聯(lián)用三級(jí)火箭發(fā)射了世界上的第一顆人造地球衛(wèi)星——“旅行者”1號(hào)，人類(lèi)開(kāi)始邁入航天時(shí)代。萬(wàn)有引力定律不僅解決了天上行星的運(yùn)行問(wèn)題，也為人們開(kāi)辟了上天的理論之路。 新 課 教 學(xué) 【教師播放神舟5號(hào)發(fā)射的flash模擬過(guò)程】 2003年10月15日，“神舟”5號(hào)飛船載著中國(guó)第一位航天員楊利偉成功升空，標(biāo)志著我國(guó)進(jìn)入了載人航天時(shí)代。 提出問(wèn)題： 1．神舟5號(hào)飛船升空過(guò)程大致有幾個(gè)過(guò)程？ 2．飛船怎樣才能進(jìn)入近地圓軌道？ 【觀看牛頓的拋體運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫(huà)】 引導(dǎo)學(xué)生思考：當(dāng)拋出速度足夠大時(shí)，鉛球?qū)h(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)，成為一個(gè)“小月亮”. 提問(wèn)：牛頓思想的基礎(chǔ)是什么？ （引出第一宇宙速度） 一、三個(gè)宇宙速度 （一）第一宇宙速度 人造衛(wèi)星能在一定的軌道上繞地球運(yùn)動(dòng)。為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，我們假設(shè)衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 提問(wèn)：什么力提供衛(wèi)星作勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力。 假設(shè)衛(wèi)星地球和衛(wèi)星的質(zhì)量分別為M與m，衛(wèi)星的軌道半徑為r，（如圖所示）則衛(wèi)星在軌道上的運(yùn)行速度是多少？ 練習(xí)：若地球質(zhì)量M約為61024kg，地球平均半徑為6400km，人造衛(wèi)星的半徑約為地球半徑即近地衛(wèi)星，則其運(yùn)動(dòng)速度是多少？（G=6.6710-11Nm2/kg2） 教師繼續(xù)講解：近球衛(wèi)星所受的萬(wàn)有引力即在地表所受的重力，則衛(wèi)星可以做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力也可理解為重力提供向心力。從而我們求得近地衛(wèi)星的運(yùn)行速度------第一宇宙速度. 第一宇宙速度：物體在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度，叫做第一宇宙速度，又叫環(huán)繞速度。 提問(wèn)：在“牛頓預(yù)言”中若水平拋出的物體速度（相當(dāng)于衛(wèi)星的發(fā)射速度）至少多大才能?chē)@地球作圓周運(yùn)動(dòng)呢？ 【觀看v=7.9km/s時(shí)牛頓的拋體運(yùn)動(dòng)flash】 小結(jié)： a.第一宇宙速度是發(fā)射速度中的最小值。發(fā)射速度小于該值則物體定會(huì)因“平拋”而“落地”。 【觀看v=10m/s、2km/s、5km/s時(shí)牛頓的拋體運(yùn)動(dòng)flash】 提問(wèn)：圍繞地球運(yùn)行的衛(wèi)星軌道半徑r大的其運(yùn)行速度 （“大”或“小”） b.第一宇宙速度是圍繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)速度中的最大值。 提問(wèn)：如果航天器的發(fā)射速度大于7.9km/s將如何運(yùn)動(dòng)呢？ 【觀看v=7.9km/s---11.2km/s時(shí)牛頓的拋體運(yùn)動(dòng)flash】 理論研究指出，若航天器的（近地）發(fā)射速度大于7.9km/s而小于11.2km/s，它的軌道不再是圓而是圍繞地球運(yùn)動(dòng)的一個(gè)橢圓。速度越大，橢圓軌道越“扁”（如所示）當(dāng)發(fā)射速度達(dá)到11. 2km/s時(shí)就能脫離地球的引力束縛，“離開(kāi)”地球。 【觀看flash動(dòng)畫(huà)引出第二宇宙速度】 （二）第二宇宙速度： 當(dāng)物體的速度等于或大于 11.2km/s，它就會(huì)離開(kāi)地球，我們把11.2km/s叫做第二宇宙速度，又叫脫離速度。 【觀看v>11.2km/s時(shí)牛頓的拋體運(yùn)動(dòng)flash）引出第三宇宙速度.】 （三）第三宇宙速度： 在地面附近發(fā)射一個(gè)物體，要使物體掙脫太陽(yáng)引力的束縛，飛到太陽(yáng)系外，必須使它的速度等于或大于16.7km/s，這個(gè)速度叫做第三宇宙速度。 二、為了和平與進(jìn)步 探索宇宙的奧秘，奔向廣闊而遙遠(yuǎn)的太空，是人類(lèi)自古以來(lái)的夢(mèng)想。無(wú)數(shù)探索者用自己的汗水和生命鋪設(shè)了人類(lèi)通往宇宙的道路。下面請(qǐng)同學(xué)們一起來(lái)了解一下解航空航天發(fā)展史。 1.1957年10月，由前蘇聯(lián)發(fā)射的第一顆人造衛(wèi)星。 2. 1961年4月12日蘇聯(lián)空軍少校加加林進(jìn)入了東方一號(hào)載人飛船。實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)第一次進(jìn)入太空。他的非凡勇氣，鼓舞了更多人為航天事業(yè)奮斗。 3.1969年7月20日，阿波羅11號(hào)將人類(lèi)送上了月球。當(dāng)時(shí)，上億人通過(guò)電視注視著走出登月艙的阿姆斯特朗，他在月球上邁出了一小步，確是人類(lèi)邁出的一大步。 4.1984年4月12日，第一架航天飛機(jī)哥倫比亞號(hào)發(fā)射成功。2003年2月1日，哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)在重返地面的過(guò)程中突然發(fā)生解體燃燒，航天飛機(jī)上的七名宇航員，包括六名美國(guó)人及一名以色列人全部遇難。 5.哈勃望遠(yuǎn)鏡是有史以來(lái)最大、最精確的天文望遠(yuǎn)鏡。它上面的廣角行星相機(jī)可拍攝到幾十到上百個(gè)恒星照片，其清晰度是地面天文望遠(yuǎn)鏡的10倍以上，其觀測(cè)能力等于從華盛頓看到1.6萬(wàn)千米外悉尼的一只螢火蟲(chóng)。 6.1970年， “東方紅”1號(hào)，中國(guó)第一顆人造衛(wèi)星。中國(guó)是第五個(gè)能自行發(fā)射衛(wèi)星的國(guó)家。 7.1992年，中國(guó)載人航天工程正式啟動(dòng)． 2003年10月15日9時(shí)，我國(guó)“神舟”五號(hào)宇宙飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，把中國(guó)第一位航天員楊利偉送入太空． 8.2007年，嫦娥一號(hào)成功發(fā)射. 【教師利用多媒體課件向同學(xué)們介紹嫦娥一號(hào)】 結(jié)束語(yǔ)： 盡管人類(lèi)已經(jīng)跨入太空，登上月球，但是，相對(duì)于宇宙之宏大，地球和月亮不過(guò)是茫茫宇宙中的兩粒塵埃；相對(duì)于宇宙之久長(zhǎng)，人類(lèi)歷史不過(guò)是宇宙年輪上一道小小的刻痕…… 宇宙留給人們的思考和疑問(wèn)深邃而廣闊。宇宙有沒(méi)有邊界？有沒(méi)有起始和終結(jié)？地外文明在哪里？ …… 課堂檢測(cè)內(nèi)容 見(jiàn)練習(xí)冊(cè)57-59，調(diào)研1、2、3 課后作業(yè)布置 課時(shí)作業(yè)5.4 預(yù)習(xí)內(nèi)容布置 復(fù)習(xí)第五章