高三物理万有引力与宇宙航行教案

万有引力与宇宙航行单元教学目标设计与思路《万有引力与宇宙航行单元教学目标设计与思路》一、目标设计万有引力与宇宙航行单元的教学目标是让学生掌握万有引力的定义、它的作用机制，并学会如何将这种力应用于宇宙航行中，实现宇宙飞行器的发射、导航与控制。

整个教学过程应用物理定律解释宇宙航行，从不同维度展示宇宙航行的微观运动模式，并让学生加深对万有引力的理解。

具体来说，学生需要掌握以下知识：1.万有引力是什么，与诸如弹簧力等其它强制变形力有何不同；2.如何使用万有引力来描述宇宙飞行器的运动；3.如何用万有引力来实现宇宙航行的发射、导航和控制；4.认识不同的宇宙飞行器，了解它们如何利用万有引力来实现宇宙航行；二、教学内容与思路（一）复习并讨论万有引力的定义以及它的作用机制。

通过复习及讨论，让学生认识万有引力对宇宙航行的重要性，学会如何应用这种作用力来描述宇宙航行，用万有引力来解释宇宙飞行器运动原理。

（二）研究、体验和探究宇宙航行的发射、导航与控制。

通过分析实验与教学演示让学生了解宇宙飞行器的发射、导航与控制，让学生体验宇宙飞行器如何在宇宙中航行，学习利用万有引力来实现宇宙航行的发射、导航与控制。

（三）结合实际，研究不同类型的宇宙飞行器。

实验中，学生可以分别体验不同类型宇宙飞行器，如宇宙飞船、卫星、月球探测器等，学习它们如何发射、导航以及控制它们在宇宙中的行进。

（四）探讨如何利用万有引力来实现宇宙航行的发射、导航和控制。

依据万有引力的定义与作用机制探讨不同的宇宙飞行器如何利用万有引力来实现宇宙航行的发射、导航和控制，并研究它们在宇宙中持续运行的原理。

本课程的教学内容主要以万有引力的定义以及它的作用机制、宇宙飞行器的驱动力和运动模式的研究，以及如何利用万有引。

第七章万有引力与宇宙航行7.4 宇宙航行本节课选取的教材是人教版高中物理必修第二册第七章第4节的内容“宇宙航行”，本节重点讲述了人造卫星的发射原理与条件，推导了第一宇宙速度，并介绍了第二、第三宇宙速度。

人造卫星是万有引力定律在天文学上应用的一个实例，是人类探索自然的见证，体现了知识的力量，是学生了解并学习现代科技知识的一个极好素材。

教材不但介绍了发射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“万有引力定律与宇宙航行”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。

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兴趣，了解我国航天事业的重大成就，增强民族自信心和自豪感。

●教学目标1.通过阅读课本资料了解牛顿对人造卫星的猜想、外推的思路和思想，能写出第一宇宙速度的推导过程。

2.通过第一宇宙速度的推导总结，能说出人造地球卫星的原理及运行规律。

3.通过人造卫星运行规律，定性推论第二、第三宇宙速度。

4.通过阅读教材第三部分，能够介绍世界和我国航天事业的发展历史，感知人类探索宇宙的梦想，激发爱国热情，增强民族自信心和自豪感。

●核心素养【物理观念】树能从物理学的视角正确描述和解释人造地球卫星的运行规律，具备清晰的物理观念。

【科学思维】能在熟悉的情境中运用物理模型，能对卫星发射原理进行分析和推理。

【科学探究】能在对卫星发射原理的基础上做出假设，并制定合理的探究路线，从而分析数据发现规律。

【科学态度与责任】卫星的发射原理是人类在万有引力定律基础上科学家们持续不断创造性发展的成果，是人类对宇宙奥秘探索的历程，增强民族自信心和自豪感。

【教学重点】第一宇宙速度的推导【教学难点】第一宇宙速度的推导；环绕速度与发射速度的区分PPT【新课导入】●教师活动出示视频:长征二号丁运载火箭发射过程教师讲解：我国自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。

讲练结合、视频展示【教学用具】教学平台【教学过程设计】教学环节和教学内容教师活动学生活动设计意图引入新课：播放“神舟”10号发射升空的视频剪辑录像。

媒体报导：12年朝鲜发射了“光明星3号”卫星，但发射失败，你能分析一下造成发射失败的可能原因吗？背景：牛顿提出一个著名的思想实验：从高山顶水平抛出一个铅球，当抛出速度足够大时，铅球将环绕地球运动，成为一个“小月亮”问题：牛顿思想的基础是什么？一．第一宇宙速度人造卫星就像一个小月亮，能在一定的轨道上绕地球运动。

为简化起见，假设卫星绕地球做匀速圆周运动。

问题：“什么力”提供卫播放视频引导学生理解牛顿猜想学生思考：可能是发射速度太小，也可能是……学生了解“牛顿的预言”学生思考：在地面上抛出速度较小时作平抛运动，但随着速度增大，平抛的水平位移增加，由于地球是圆形（球体），所谓的“水平位移”实际上就变成了“弧长”，如果速度再增加，“弧长”让学生真正感受科学让学生感受科学家的思想之伟大。

学习他们的科学的思维方法。

星作匀速圆周运动所需的向心力。

假设卫星地球和卫星的质量分别为M 与m ，卫星的轨道半径为r ，（如图所示）则卫星在轨道上的运行速度是多少？问题：若地球质量M 约为6×1024，地球平均半径为6400，人造卫星的半径约为地球半径即近地卫星，则其运动速度是多少？（6.67×10-11N ·m22）22Mm v G mrr =卫星运行速度GMv r =代入数据：7.9问题：近球卫星所受的万有引力即在地表所受的重力，则卫星可以做圆周运动的向心力也可理解为重力提供向心力。

从这要方向试求近地卫星的运行速度。

1．第一宇宙速度：物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，叫做第一宇宙速度，又叫环绕速度。

2．第一宇宙速度是发射速度中的最小值。

发射速度小于该值则物体定会因“平抛”而“落求解第一宇宙速度大小，并提出证明方法强调其是发射的最将等于“周长”即物体围绕地球作圆周运动。

5．宇宙航行三维目标知识与技能1．了解人造卫星的有关知识；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推导第一宇宙速度，培养学生运用知识解决问题的能力。

情感、态度与价值观1．通过介绍我国在卫星发射方面的情况，激发学生的爱国热情；2．感知人类探索宇宙的梦想．促使学生树立献身科学的人生价值观。

教学重点第一宇宙速度的推导。

教学难点运行速率与轨道半径之间对应的关系。

教学方法探究、讲授、讨论、练习。

教具准备多媒体课件教学过程［新课导入］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，1999年发射了“神舟”号试验飞船。

随着现代科学技术的发展，我们对人造卫星已有所了解，那么地面上的物体在什么条件下才能成为人造卫星呢？人造卫星的轨道半径和它的运动速率之间有什么关系呢？这节课，我们要学习有关人造地球卫星的知识。

［新课教学］一、人造地球卫星1．牛顿的设想在高山上用不同的水平初速度抛出一个物体，不计空气阻力，它们的落地点相同吗？它们的落地点不同，速度越大，落地点离山脚越远。

因为在同一座高山上抛出，它们在空中运动的时间相同，速度大的水平位移大，所以落地点也较远。

假设被抛出物体的速度足够大，物体的运动情形又如何呢？如果地面上空有一个相对于地面静止的物体，它只受重力的作用，那么它就做自由落体运动，如果物体在空中具有一定的初速度，且初速度的方向与重力的方向垂直，那么它将做平抛运动，牛顿曾设想过：从高山上用不同的水平速度抛出物体，速度一次比一次大，落地点也一次比一次离山脚远，如果没有空气阻力，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来，它将围绕地球旋转，成为一颗绕地球运动的人造地球卫星，简称人造卫星。

2．人造地球卫星（1）人造地球卫星从地面抛出的物体，在地球引力的作用下绕地球旋转，就成为绕地球运动的人造卫星。

一、教学目标（一）知识与技能教学设计6.5《宇宙航行》（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。

（二）过程与方法（1）培养学生科学探索能力；（2）培养学生在处理实际问题时，如何构建物理模型的能力；（3）学习科学的思维方法培养学生归纳、分析和推导及合理表达能力。

（三）情感态度与价值观介绍我国航天事业的发展现状，激发学习科学，热爱科学的激情，增强民族自信心和自豪感。

二、教具：多媒体课件、投影仪、计算机三、教学重点难点（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；（3）卫星做圆周运动时，各物理量的关系。

四、教学方法启发探究式教学、多媒体辅助教学。

五、课前准备1.学生的学习准备：预习人造卫星的发射、第一宇宙速度的计算。

2.教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案。

六、教学过程（一）创设情境，激发情感，引入新课1.利用多媒体播放视频：（1）中国人的“飞天”梦想，（2）万户飞天（3）外国人的“飞天”梦想2.多媒体展示学习目标3.学生阅读“牛顿关于卫星的设想”问题情境：1.月球也要受到地球引力的作用,为什么月亮不会落到地面上来?2.若抛出物体的水平初速度足够大,物体将会怎样?试大胆猜想。

通过这些激发学生学习兴趣。

（二）教学过程一、宇宙速度1、多媒体动画演示：以逐渐增大的水平速度平抛物体看是否落回地面学生观察落地点的变化，落地点为什么会变化？2.牛顿的思考与设想：△抛出的速度v 越大时，落地点越远，速度不断增大，将会出现什么结果？△牛顿根据自己的设想草拟了一幅极富创意的人造卫星原理图。

△牛顿的设想由于受技术条件的限制，物体不可能达到这样的速度，但他的思想启发了后人，在太空探索中立了头功。

△动画展示牛顿的设想过程。

3.算一算:物体初速度达到多大时就可以成为一颗人造卫星呢?引导学生建模：设地球质量为M，半径为R。

宇宙航行教学设计-、设计思想本节内容是万有引力定律应用的重点内容，是匀速圆周运动和万有引力定律的结合。

在宇宙速度的教学部分，教师合理的为学生搭建台阶，学生建立物理模型应用已知的圆周运动和万有引力定律推导人造卫星的环绕速度，培养学生解决物理问题的能力。

本节课是“万有引力定律与航天”中的重点内容，是学生进一步学习、研究、探索天体物理问题的理论基础。

另外，学生通过对人类在宇宙航行领域中的伟大成就及我国在航天领域成就的了解，也将潜移默化地产生对航天科学的热爱，增强学生的民族自信心和自豪感。

二、教学目标(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)理解卫星的运行速度、周期与半径的关系，了解同步卫星的特点。

建立起关于各种卫星运行状况的正确图景。

(4)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的了解，参透爱国主义教育。

三、教学方法多媒体辅助教学、启发式教学、“问题-探究式”教学。

四、教学重点(1)第一宇宙速度的推导，了解第二、第三宇宙速度。

(2)卫星运行速率与轨道半径之间的关系。

五、教学难点人造卫星运行速度与卫星发射速度的区别。

教学过程:一、创设情境，激发情感，引入新课利用多媒体观看“神七问天”教师：卫星是如何上天的？是如何到达指定高度的？会掉下来吗？是什么力使卫星能绕地球飞行？本节课，我们就来学习人类如何走出地球，飞上宇宙，进行宇宙航行的。

二、新课教学1、引导学生猜想、提出“牛顿的设想”。

教师：我们知道，地球对周围的一切物体都有引力的作用，因此我们抛出的物体会落回地面，在地面抛出一个物体，抛出的速度越大，落地点与抛出点的水平距离越大。

地球可近似看成个球体，如果抛出的速度很大，地面还能看成是水平面吗？学生：不能？应是球面。

教师：如果不断增大抛出的速度，可能出现什么现象？牛顿说过“没有大胆的猜测就没有伟大的发现”。

宇宙航行高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题1．用起重机将物体匀速吊起一段距离,作用在物体上的各力做功的情况是( )A．重力做正功,拉力做负功,合力做功为零B．重力做负功,拉力做正功,合力做正功C．重力做负功,拉力做正功,合力做功为零D．重力不做功,拉力做正功,合力做正功2．二十一世纪新能源环保汽车在设计阶段要对其各项性能进行测试，某次新能源汽车性能测试中，图甲显示的是牵引力传感器传回的实时数据随时间变化关系，但由于机械故障，速度传感器只传回了第20s以后的数据，如图乙所示，已知汽车质量为1500kg，若测试平台是水平的，且汽车由静止开始直线运动，设汽车所受阻力恒定，由分析可得( )A．由图甲可得汽车所受阻力为1000NB．20s末的汽车的速度为26m/sC．由图乙可得20s后汽车才开始匀速运动D．前20s内汽车的位移为426m3．篮球运动员接传来的篮球时，通常要先伸出两臂迎球，手触到球瞬间顺势后引。

这样可以减小A．球对手的力的冲量 B．球对手的力的大小C．球的动量变化量D．球的动能变化量4．如图所示为甲、乙两质点做直线运动的位移—时间图象，由图象可知（）A．甲、乙两质点会相遇，但不在1s时相遇B．甲、乙两质点在1s时相距4mC．甲、乙两质点在第1s内运动方向相反D．在5s内两质点速度方向一直不同5．每种原子都有自己的特征谱线，所以运用光谱分析可以鉴别物质成分。

氢原子光谱中巴耳末系的谱线波长公式为：=(–)，n=3，4，5，…，其中E1为氢原子基态能量，h为普朗克常量，c为真空中的光速。

又已知地球的半径为R，试估算地球的质量。

（引力常量G 已知）本探究点较为简单，时间用的比较少，主要是学生自己课下完成。

1、万有引力与重力之间的关系通过一个例题来检验学生的学习效果。

问题1:不考虑地球自转，在地球表面处物体所受重力与万有引力满足什么样的关系?2、推导：距星体表面高度h 处轨道重力加速度。

3、我们还可以设计出什么样的情景来求地球表面的重力加速度g？至少写出两个改编情景？2、环绕天体法例2、一飞行探测器在半径为R 的某天体上空离该天体表面高为h 的圆形轨道上绕天体飞行，环绕n 周飞行时间为t，求：该天体的质量。

（引力常量G 已知）通过例题2 让学生总结求天体质量的第二种方法，同时，学会拓展，求其它星球的质量方法，给半径如何求密度？拓展：计算天体的密度若将星体看成球体，求该星体的密度还需那些公式？情境3：如果一飞行器环绕某星球表面飞行，运动周期为T,试估算星球的平均密度.总结：学生总结，老师补充。

探究点二、卫星运行参数分析1、人造卫星的运行规律问题1、一卫星围绕地球做匀圆周运动，写出所有万有引力提供向心力的表达式学生推导卫星半径增大各个物理量如何变化，并通过例题3 来进行巩固。

问题2、根据表达式，推导描述圆周运动的物理量与半径r 的关系式总结规律：例题3：卫星A、B 的运行方向相同，其中B 为近地卫星，某时刻，两卫星相距最近(O、B、A 在同一直线上)，已知地球半径为R，卫星A 离地心O 的距离是卫星B 离地心的距离的4 倍，地球表面重力加速度为g，则( )通过题来巩固A．卫星A、B 的运行周期的比值为＝B．卫星A、B 的运行线速度大小的比值为＝C．卫星A、B 的运行加速度的比值为＝D．卫星A、B 至少经过时间t＝，两者再次相距最近总结：例4、如图所示是我国发射的“嫦娥三号”卫星被月球俘获的示意图，“嫦娥三号”卫星先绕月球沿椭圆轨道Ⅲ运动，在P 点经两次制动后最终沿月球表面的圆轨道Ⅰ做匀速圆周运动，已知圆轨道半径为r，椭圆Ⅲ的半长轴为4r，卫星沿圆轨道Ⅰ运行的周期为T，则下列说法中正确的是( )A．“嫦娥三号”卫星在轨道Ⅱ上运行的机械能大于在轨道Ⅲ上运行的机械能B．“嫦娥三号”卫星在轨道Ⅲ上运行时，在M 点的速度大小大于在P 点的速度大小C．“嫦娥三号”卫星在三个轨道上运行时，在P 点的加速度总是相同的D．“嫦娥三号”卫星在轨道Ⅲ上运行时，从M 点运动到P 点经历的时间为4T【学以致用】【学习反思】1．你的学习收获：2．你还有的困惑：【身边的物理】请仔细观察生活，发现航天科技与日常生活给学生留出时间来自己整理、反思。

必修二物理大单元整体学习学程第七单元《万有引力与宇宙航行》单元概述1、【单元内容】万有引力与宇宙航行单元教学内容核心知识及重点素养 开普勒三大定律、万有引力定律以及三个宇宙速度；对于行星的运动能够分别从运动和力的角度探究，加深运动与相互作用观；领悟科学家们坚持真理、勇于创新的科学精神；体会建立模型的科学思维；能够在物理史实中感知并体会科学探究中的不同素养。

物理观念（物质观、运动与相互作用观、能量观） 知识呈现：开普勒三大定律、万有引力定律。

行星的运动这一问题，从运动的视角探究引出开普勒三大定律，从力的视角探究即对行星运动原因的探究，强化了运动与相互作用观。

科学思维（模型构建、科学推理、科学论证、质疑创新） 知识呈现：行星的运动轨道简化为圆；物体绕地运动时，忽略太阳的作用；称量地球质量时，对研究对象、运动规律的选择以及忽略的次要因素；"学生对实际问题的求解普遍感到因难，这是由于学生缺乏模型建构的经历、方法和策略，教材力求在问题解决过程中，展示模型建立的思维过程，具体做法为针对具体问题，提出一些问题。

对这些问题的思考和讨论其实就是模型建构的过程。

科学探究（问题、证据、解释、交流） 知识呈现：开普勒将行星做匀速圆周运动的观念修改为椭圆运动；“发现未知天体”板块中，理论计算结果与实际观测结果总是有一些偏差；教材中的科学漫步模块，介绍在对火星轨道的研究中，开普勒70余次尝试所得的结果都与第谷的观测数据有至少8°的偏差。

他对第谷数据的精确性深信不疑，认为偏差证明了行星的还动并非匀速圆周运动。

这体现了科学探究中的“证据、解释”素养。

“发现未知天体”情景中，教材中提出了一些问题，体现了科学探究中的“问题”素养。

科学态度与责任（科学本质、科学态度、社会责任） 知识呈现：人类对行星运动规律的认识；相对论时空观与牛顿力学的局限性；其中，人类对行星运动规律的认识过程和牛顿建立万有引力定律的过程，生动且形象地呈现了科学家们实事求是、坚持真理和勇于创新的科学精神。

⾼中物理第六章万有引⼒与航天5宇宙航⾏教学案新⼈教版必修25 宇宙航⾏[学习⽬标] 1.知道三个宇宙速度的含义，会推导第⼀宇宙速度.2.认识同步卫星的特点.3.了解⼈造卫星的相关知识和我国卫星发射的情况以及⼈类对太空的探索历程.⼀、宇宙速度1.⽜顿的设想：如图1所⽰，把物体⽔平抛出，如果速度⾜够⼤，物体就不再落回地⾯，它将绕地球运动，成为⼈造地球卫星.图12.三个宇宙速度⼆、梦想成真 1.1957年10⽉4⽇苏联成功发射了第⼀颗⼈造地球卫星.2.1961年4⽉12⽇，苏联空军少校加加林进⼊“东⽅⼀号”载⼈飞船，铸就了⼈类进⼊太空的丰碑.3.1969年7⽉，美国“阿波罗11号”飞船登上⽉球.4.2003年10⽉15⽇，我国“神⾈五号”宇宙飞船发射成功，把中国第⼀位航天员杨利伟送⼊太空.[即学即⽤]1.判断下列说法的正误.(1)第⼀宇宙速度是发射卫星的最⼩速度.(√)(2)⼈造地球卫星的最⼩绕⾏速度是7.9 km/s.(×)(3)要发射⼀颗⼈造地球卫星，发射速度必须⼤于16.7 km/s.(×)2.已知⽉球半径为R ，⽉球质量为M ，引⼒常量为G ，则⽉球的第⼀宇宙速度v ＝________. 答案 GM R⼀、第⼀宇宙速度的理解与计算[导学探究] (1)不同天体的第⼀宇宙速度是否相同？第⼀宇宙速度的决定因素是什么？(2)把卫星发射到更⾼的轨道上需要的发射速度越⼤还是越⼩？答案 (1)不同.由GMm R 2＝m v 2R得，第⼀宇宙速度v ＝GM R，可以看出，第⼀宇宙速度的值取决于中⼼天体的质量M 和半径R ，与卫星⽆关. (2)越⼤.向⾼轨道发射卫星⽐向低轨道发射卫星困难，因为发射卫星要克服地球对它的引⼒.[知识深化]1.第⼀宇宙速度：第⼀宇宙速度是⼈造卫星近地环绕地球做匀速圆周运动的绕⾏速度.2.推导：对于近地⼈造卫星，轨道半径r 近似等于地球半径R ＝6 400 km ，卫星在轨道处所受的万有引⼒近似等于卫星在地⾯上所受的重⼒，取g ＝9.8 m/s 2，则3.推⼴由第⼀宇宙速度的两种表达式看出，第⼀宇宙速度的值由中⼼天体决定，可以说任何⼀颗⾏星都有⾃⼰的第⼀宇宙速度，都应以v ＝GM R或v ＝gR 表⽰，式中G 为引⼒常量，M 为中⼼天体的质量，g 为中⼼天体表⾯的重⼒加速度，R 为中⼼天体的半径.4.理解(1)“最⼩发射速度”与“最⼤绕⾏速度”①“最⼩发射速度”：向⾼轨道发射卫星⽐向低轨道发射卫星困难，因为发射卫星要克服地球对它的引⼒.所以近地轨道的发射速度(第⼀宇宙速度)是发射⼈造卫星的最⼩速度.②“最⼤绕⾏速度”：由G Mm r 2＝m v 2r可得v ＝GM r ，轨道半径越⼩，线速度越⼤，所以近地卫星的线速度(第⼀宇宙速度)是最⼤绕⾏速度.(2)发射速度与发射轨道①当7.9 km/s ≤v 发<11.2 km/s 时，卫星绕地球运动，且发射速度越⼤，卫星的轨道半径越⼤，绕⾏速度越⼩.②当11.2 km/s ≤v 发<16.7 km/s 时，卫星绕太阳旋转，成为太阳系⼀颗“⼩⾏星”. ③当v 发≥16.7 km/s 时，卫星脱离太阳的引⼒束缚跑到太阳系以外的空间中去.例1 我国发射了⼀颗绕⽉运⾏的探⽉卫星“嫦娥⼀号”.设该卫星的轨道是圆形的，且贴近⽉球表⾯.已知⽉球的质量约为地球质量的181，⽉球的半径约为地球半径的14，地球上的第⼀宇宙速度约为7.9 km/s ，则该探⽉卫星绕⽉运⾏的最⼤速率约为( )A.0.4 km/sB.1.8 km/sC.11 km/sD.36 km/s答案 B解析星球的第⼀宇宙速度即为围绕星球做圆周运动的轨道半径为该星球半径时的环绕速度，由万有引⼒提供向⼼⼒即可得出这⼀最⼤环绕速度.卫星所需的向⼼⼒由万有引⼒提供， G Mm r 2＝m v 2r，得v ＝GM r ，⼜由M ⽉M 地＝181、r ⽉r 地＝14，故⽉球和地球上第⼀宇宙速度之⽐v ⽉v 地＝29，故v ⽉＝7.9×29km/s ≈1.8 km/s ，因此B 项正确.例2 某⼈在⼀星球上以速率v 竖直上抛⼀物体，经时间t 后，物体以速率v 落回⼿中.已知该星球的半径为R ，求该星球的第⼀宇宙速度.答案 2vRt解析根据匀变速直线运动的规律可得，该星球表⾯的重⼒加速度为g ＝2v t，该星球的第⼀宇宙速度即为卫星在其表⾯附近绕它做匀速圆周运动的线速度，该星球对卫星的引⼒(重⼒)提供卫星做圆周运动的向⼼⼒，则mg ＝mv 1 2R ，该星球的第⼀宇宙速度为v 1＝gR ＝ 2vR t .⼆、⼈造地球卫星[导学探究]1. 如图2所⽰，圆a 、b 、c 的圆⼼均在地球的⾃转轴线上.b 、c 的圆⼼与地⼼重合，d 为椭圆轨道，且地⼼为椭圆的⼀个焦点.四条轨道中哪些可以作为卫星轨道？为什么？。

大单元教学设计单元主题第七章万有引力与宇宙航行单元内容一、课标对本单元的基本要求：1、通过史实，了解万有引力定律的发现过程。

知道万有引力定律。

认识发现万有引力定律的重要意义。

认识科学定律对人类探索未知世界的作用。

2、会计算人造地球卫星的环绕速度。

知道第二宇宙速度和第三宇宙速度。

3、知道牛顿力学的局限性，体会人类对自然界的探索是不断深入的。

4、初步了解相对论时空观。

5、关注宇宙起源和演化的研究进展。

二、本单元在教材中的地位、作用及主要内容本章主要只是是万有引力定律及其在天体运动中的作用，重点是宇宙速度中有关周期、速度变轨的计算，本章是匀速圆周运动，牛顿定律的进一步应用。

在高考中占一定的分数，选择题、计算题都有可能出题。

除知识外，本章内容对学生学习过程和学习方法以及情感态度和价值观的教育是一个很好的机会。

让学生充分体会人类对行星运动规律的认识过程和牛顿建立万有引力定律的过程，从而让学生充分感受到第谷、开普勒，伽利略，牛顿等物理学家坚持真理，用于创新和实事求是的科学态度，科学精神和科学思维方法。

让学生充分感知航天事业一项尖端的科学领域事业，是创造美好生活和保家卫国不可缺少的领域。

三、完成课标对本单元的基本要求要做好如下几点：1、预留作业，教师设置问题，学生提出问题，师生共同探究。

第一节内容是全章知识的先导，更是学习第二节万有引力定律的基础，第二节是第一节的递进。

第一节内容本身很难进行探究和思维，但包含十分丰富的科学史料。

因此本节的教学设计应立足于对学生进行科学态度与，责任、科学思想方法的教育。

让学生通过了解科学家关于天体运动问题的研究历史，感悟科学家求真、求简的科学思想方法和科学精神。

学生对有关科学家的事例可能略知一二，但对科学家的发现、创造过程还缺乏系统的了解。

本节教学一般有两种处理方法：一种是教师讲述的方法;另一种是学生先阅读（查询），再由师生共同归纳总结的方法。

对于程度较好的学生采用后一种方法，预先布置任导万有引力大小的表达式。

第4节宇宙航行学习目标1。

理解人造地球卫星的最初构想。

2.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。

3.了解人造卫星有关知识,正确理解人造卫星做匀速圆周运动时,各物理量之间的关系。

自主预习一、宇宙速度［填空]1.第一宇宙速度（first cosmic velocity）:是卫星在附近（h≪R）绕地球做的速度。

2.第二宇宙速度(second cosmic velocity)：使物体挣脱的束缚,成为绕太阳运行的人造行星的最发射速度。

3。

第三宇宙速度（third cosmic velocity）：使物体挣脱束缚的最发射速度。

二、人造地球卫星[填空］1。

通信卫星（地球同步卫星）：相对于地面是的，跟地球自转的卫星，同步卫星也叫卫星。

2.特点:定；定;定;定.课堂探究[情境设问1]通过阅读课本、查阅科普资料,你能说出人造卫星的轨道特点吗?能通过力学分析得出决定这一轨道特点的原因吗?（一）人造卫星的三种轨道观察得出：卫星的轨道平面必须通过分析原因：[情境设问2］如图所示,在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中,牛顿设想：把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大,落地点也就一次比一次远;抛出速度足够大时，物体就不会落回地面，成为人造地球卫星。

你知道这个速度究竟有多大吗?（二)宇宙速度定义大小/km·s-1第一宇宙速度(环绕是卫星在附近（h≪R)绕地球做的速度。

速度)是在地球上成功发射卫星的发射速度第二宇宙速度(脱离速度)使物体挣脱的束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最发射速度,第三宇宙速度（逃逸速度)使物体挣脱束缚的最发射速度[科学推理与论证]请同学们根据万有引力定律和牛顿第二定律，推导第一宇宙速度的大小.推导依据:①定义:轨道半径r②地面处提供向心力（设地球质量M,半径R。

绕地球做匀速圆周运动飞行器质量m，轨道半径r。

重力加速度g）(1)万有引力提供向心力（2）重力提供向心力结论：第一宇宙速度只由决定，与卫星。