《宇宙航行》说课稿
各位专家、老师：
大家好！
我是*，很高兴能就《宇宙航行》一课的教学设计向大家作一汇报。
一、指导思想
改变学习方式，培养自主学习的能力。要改变以教师讲授、课堂灌输为基础，劳动强度大、效率低的传统教学模式，向素质教育、创新教育转变，其关键就是要改变学生的学习方式，由过去的“教”为中心，向“学”为中心转变，培养学生自我建构新知识的能力、自主学习的能力。
二、背景分析
1．教材分析（地位和作用）
（1）知识特点：人造卫星是高一新教材第六章万有引力定律中的最后一节课的内容，新教材的编排与原教材相比，稍有变动：①由选修内容改编为必修内容；②删掉了原材料中的“人造卫星的应用”和“航天技术的发展”的内容；③加入了“向不同轨道发射卫星，火箭克服地球引力而做功不同”问题的分析；④把第一宇宙速度v=的推导放入课后的习题中。新教材针对高一学生的基础和接受能力，删减了部分内容，重点突出了“宇宙速度”的教学，并加强了逻辑的严密性。
（2）知识地位：人造卫星是万有引力定律在天文学上应用的一个实例，是人类征服自然的见证，体现了知识的力量，是学生学习了解现代科技知识的一个极好素材。教材不但介绍了人造卫星中一些基本理论，更是在其中渗透了很多研究实际物理问题的物理方法。因此，本节课是“万有引力定律”中的重点内容，是学生进一步学习研究天体物理问题的理论基础。
（3）教学内容在以学科为中心的传统教材中，具有很大的局限性，而且“人造卫星”是一个动态的知识体系，是随时间在不断的发展、变化的，而教材内容在这一方面又是相对陈旧、滞后的。为实现教学内容与学科发展的同步可组织一些课后调研活动。
2、学生分析
从学生年龄特征来看，学生处于高一年级，大多是90年出生，17岁已经对本节知识有一定的接受能力，但比较起成年人来还不及，尤其是对知识体系条理性掌握，对易混淆知识的辨别能力还欠缺。从学生的知识基础来看，本节与第六章息息相关，不同水平的学生学起来认知程度不一样。从认知特点及思维规律来看，学生容易接收表象、浅显的知识，不易接收推理性强、易混淆的知识。
宇宙航行（二）
目标：1.三个宇宙速度的意义.
2.第一宇宙速度的计算.
3.人造卫星的变轨、对接.
知识清单：
1．人造卫星的动力学特点
（1）绕地球近似做匀速圆周运动。
（2）地球对卫星的万有引力提供卫星做匀速圆周运动的向心力。
2．卫星的绕行线速度v、角速度ω、周期T与半径r的关系
（1）由GrvmrMm22，得v= ，得r越大， 。
（2）由G2rMm=mω2r，得ω= ，得r越大， 。
（3）由GrTmrMm2224，得T= ，得r越大， 。
3．第一宇宙速度
绕地球作匀速圆周运动的卫星，由GrvmrMm22，得v=rGM，得r越大，v越小。当卫星贴地面运动时，r最小值为地球半径R地，此时在轨道上的线速度
v=rGM=地RGM=62411104.6102.61067.6 m/s=7.9×103 m/s
这一速度称为第一宇宙速度，也称环绕速度，即卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度。它是绕地球做匀速圆周运动的 （填“最小”或“最大”）速度。由于发射人造地球卫星时，发射运行轨道越高的卫星，到达轨道之前需要克服重力的影响越大，在地面上具有的发射速度就越大，因此第一宇宙速度也是发射人造地球卫星的最小发射速度。
4．第二宇宙速度
大小： 。意义：使卫星挣脱地球的束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度，也称为脱离速度。
5．第三宇宙速度。
大小： 。意义：使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度，也称为逃逸速度。
例题分析：
例1、关于宇宙速度，下列说法正确的是（ ）
A.第一宇宙速度是能使人造地球卫星飞行的最小发射速度
B.第一宇宙速度使人造地球卫星绕地球飞行的最小速度
C.第二宇宙速度使卫星在椭圆轨道上运行时的最大速度
1
高中物理《宇宙航行》教学设计
高中物理《宇宙航行》教学设计
一、预习目标：
预习人造卫星的发射、第一宇宙速度的计算。
二、预习内容
1、发射人造地球卫星的最初构想是什么？
2、第一宇宙速度的计算方法有几种？
3、你对我国的航空航天知识了解多少？
课内探究学案
一、学习目标
（1）知道人造地球卫星的运行原理，会运用万有引力定律和圆周运动公式分析解答有关卫星运行的原因；
（2）掌握三个宇宙速度，会推导第一宇宙速度；
（3）简单了解航天发展史。
（4）能用所学知识求解卫星基本问题。
学习重难点：
（1）第一宇宙速度的推导；
（2）人造卫星运转的环行速度与卫星发射速度的区别；
二、学习过程
1、抛物演示实验：学生观察落地点的变化，落地点为什么会变化？ 2
2、牛顿的思考与设想：
3、问题的提出：人造卫星为什么不掉下来，人造卫星的线速度有多大。
三、方法步骤：
学生活动：分组讨论，得出结论。
1、由于月球在绕地球沿近似圆周的轨道运转，此时月球受到的地球的引力（即重力），用来充当绕地运转的向心力，故而月球并不会落到地面上来。
2、由平抛物体的运动规律知：
x=v0t①
h=②
联立①、②可得：x=v0
即物体飞行的水平距离和初速度v0及竖直高度h有关，在竖直高度相同的情况下，水平距离的大小只与初速度v0有关，水平初速度越大，飞行的越远。
3、当平抛的水平初速度足够大时，物体飞行的距离也很大，由于地球是一圆球体，故物体将不能再落回地面，而成为一颗绕地球运转的卫星。
学生活动：阅读课文，找出相应答案。
1、卫星绕地球运转时做匀速圆周运动，此时的动力学方程是：G
2、向高轨道发射卫星时，火箭须克服地球对它的引力而做更多的功，对火箭的要求更高一些，所以比较困难。 3
3、人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动时所必须具有的速度叫第一宇宙速度。
高中物理：宇宙航行知识点总结
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年代发射第一颗卫星以来，相继发射了多颗不同种类的卫星，掌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。
牛顿的设想
（1）牛顿对人造卫星原理的描绘
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。
（2）人造卫星绕地球运行的动力学原因
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提供。
（3）人造卫星的运行速度
设地球质量为M，卫星质量为m，轨道半径为r，由于万有引力提供向心力，则
∴，可见：高轨道上运行的卫星，线速度小。
角速度和周期与轨道半径的关系呢？
可见：高轨道上运行的卫星，角速度小，周期长。
宇宙速度
第一宇宙速度
问题：牛顿实验中，炮弹至少要以多大的速度发射，才能在地面附近绕地球做匀速圆周运动？地球半径为6370km。
分析：在地面附近绕地球运行，轨道半径即为地球半径。由万有引力提供向心力：
结论：
如果发射速度小于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，它将在地面附近作匀速圆周运动；
要发射一颗半径大于地球半径的人造卫星，发射速度必须大于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附近环绕地球作匀速圆周运动所必须具有的速度，所以也称为环绕速度。
第二宇宙速度
大小V2=11.2 km/s
意义：使卫星挣脱地球的束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度，也称为脱离速度。
注意：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。
