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万有引力的两大疑难问题一、【教材分析及在高考中的地位】本节课有两个模块，卫星的变轨和同步卫星、近地卫星、赤道上的物体的线速度，加速度的比较，学生在之前已经学习了平抛运动、圆周运动和向心力等知识以及万有引力定律为本节课的学习做好铺垫，重点讲述人造卫星的发射原理、人造卫星绕地球做圆周运动的动力学原因和人造卫星的运行问题。
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。
本节课与社会生活有着密切的联系，如气象卫星与天气预报，卫星定位系统与自动导航汽车等，更值得大家瞩目的是近年来我国的航天事业取得了辉煌的成绩，所以本节课具有广泛的现实意义和科研价值，而且也很有可能在近三年的高考中成为热点。
二、【学情分析】1、学生已经基本掌握万有引力定律和圆周运动的知识；2、学生的综合分析能力还比较的弱。
3、设计重趣味性与知识性的结合。
三、【教学重点】1、卫星变轨原理。
2、近地卫星、同步卫星、赤道上的物体的比较。
四、【教学难点】打破原来的供需关系，让卫星实现离心运动或近心运动，从而达到变轨的目的。
五、【学习目标】1、通过新课引入，调动起学生的学习兴趣和积极性。
2、通过教师精讲与小组合作学习知道卫星变轨的基本思路和应用。
3、通过小组讨论和总结掌握分析近地卫星，同步卫星，赤道上的物体的比较。
六、【探究案】新课引入探究一、卫星变轨卫星变轨概念：由于技术上的需要，有时要在适当的位置短时间启动卫星上的发动机，使卫星的速度发生突变，让其运行轨道发生改变，最终到达预定的目标。
小组合作学习（一）问题1、卫星从轨道1上的P点转移到轨道2上做的是（）运动，需要改变卫星的（），所以经过P点的速度V p1、速度V p2的大小关系是（）。
问题2、卫星从2轨道上的近地点P点向远地点Q点运动的过程中，卫星的速度（），经过P点的速度V p2和经过Q点的速度V Q2的大小关系是（）。
《宇宙航行》教学设计一、教学课题人民教育出版社高中物理必修2第六章“万有引力与航天”第五节“宇宙航行”二、教学对象天门高级中学高139班全体学生三、教材分析本节主要内容是：第一宇宙速度的推导(了解第二、第三宇宙速度);卫星的运行规律；太空航行的发展史。
人造卫星是万有引力定律在天文学上应用的一个重要实例，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学知识的一个极好素材。
教材虽然只介绍了根据牛顿的设想推导第一宇宙速度的方法及太空航行发展史，但却在其中渗透了发射人造卫星的相关知识，卫星运行的规律，以及很多研究实际问题的物理方法。
因此，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。
（一）教学目标：根据全面提高学生素质的总体目标与《物理新课标》要求和本节教材内容特征，我确定本节的学习目标如下：1、知识和技能目标：（1）能够用万有引力定律和圆周运动的知识推导第一宇宙速度，了解第二、第三宇宙速度及其意义。
（2）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。
2、过程与方法目标：（1）经历探究人造卫星由设想变成现实的过程，体会猜想、外推的科学方法，培养学生的科学思维。
（2）通过用万有引力定律和圆周运动的知识推导第一宇宙速度，提高学生运用所学知识分析和解决问题的能力，培养学生科学探究能力。
（3）通过对卫星运动规律的研究，培养学生归纳、分析、推导及表达能力。
3、情感态度价值观目标：（1）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。
（2）感知人类探索宇宙的梦想及巨大成就，激发学生学习物理的热情，促使学生树立献身科学的人生观和价值观。
【课题名称】6.5宇宙航行课型新授课时 1 编号14 【学习目标】 1.了解人造卫星的有关知识。
知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。
2.通过实例，了解人类对太空的探索过程。
【学习重点】第一宇宙速度的推导，了解第二、第三宇宙速度。
【学习难点】运行速率与轨道半径之间的关系。
【教法】三步五段学情调查、情境导入1、复习万有引力定律的表达式：2、复习向心力的表达式：问题展示、合作探究一、宇宙速度（1）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6400km,地球质量为5.98×1024kg)结论：如果发射速度小于，炮弹将落到地面，而不能成为一颗卫星；发射速度等于，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。
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，所以也称为速度。
（2）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，也称为速度。
注意：发射速度大于，而小于，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆；等于或大于时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运行。
（3）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。
注意：发射速度大于，而小于，卫星绕太阳作椭圆运动，成为一颗人造行星。
如果发射速度大于等于，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间。
二、同步卫星同步卫星具有几个特点？【例题1】有两颗人造卫星，都绕地球做匀速圆周运行，已知它们的轨道半径之比r1：r2＝4：1，求这颗卫星的：⑴线速度之比；⑵角速度之比；⑶周期之比；⑷向心加速度之比。
【例题2】能否发射一颗周期为80min的人造地球卫星并说明原因？当堂检测、巩固提升A1、人造地球卫星的轨道半径越大，则（）请同学们独立完成独立思考完成讨论，代表发言小组合作、讨论学生代表发言A.速度越小，周期越小B.速度越小，周期越大C.速度越大，周期越小D.速度越大，周期越大 A2．关于人造卫星，下列说法中不可能的是 ( ) A ．人造卫星环绕地球运行的速率是7．9km ／s B ．人造卫星环绕地球运行的速率是5．0km ／s C ．人造卫星环绕地球运行的周期是80min D ．人造卫星环绕地球运行的周期是200minA3．人造地球卫星围绕地球作匀速圆周运动，其速率（ ）A.一定等于7.9s km /B.一定大于7.9s km /C.等于或小于7.9s km /D.介于7.9～11.2s km /之间B4．两个质量相等的人造地球卫星a 、b 绕地球运行的轨道半径ra=2rb ，下列说法中正确的是：( ) A 、由公式F=r m v 2可知，卫星a 的向心力是b 的1/2， B 、由公式F=G 2r Mm可知，卫星a 的向心力是b 的1/4，C 、由公式F=m r v 2可知，卫星a 的向心力是b 的2倍， D 、以上说法都不对。
课题：§6.5 宇宙航行
一、教材分析
《宇宙航行》为人教版必修2第六章第五节。
本节介绍了人造卫星的发射原理，推导了地球第一宇宙速度,并介绍了第二、第三宇宙速度以及人类探索太空的历程。
人造卫星是万有引力定律在航天领域方面的应用，通过本节的学习学生可以初步了解航天知识。
通过梳理我国在航天领域取得的成就以激发学生探索太空的兴趣，促进学生增强民族自信心和自豪感。
二、教学目标
1.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
（3）了解人类探索太空的历程
2.过程与方法：
（1）体验建模的过程与方法
（2）学习科学的思维方法
3.情感态度与价值观：
通过梳理我国在航天领域取得的成就以激发学生探索太空的兴趣，促进学生增强民族自信心和自豪感
三、教学重点
第一宇宙速度的概念及其推导
四、教学难点
对第一宇宙速度的理解
五、教学方法
通过讲解与探究相结合的方法组织教学
六、教具
摆球、课件
七、教学过程
八、布置作业
上网查找学习航天方面的知识。
6.5 宇宙航行教学设计一、教材分析本节内容是人教版普通高中物理教材——必修2——第六章：万有引力与航天的重要知识。
主要介绍了万有引力定律的实践成就和人类在航天事业发展上取得的巨大成果。
教材在介绍了人造地球卫星的基本理论的同时，也在其中渗透了很多研究物理问题的方法。
教材重点讲述了人造卫星的发射原理，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重要实例，是人类征服自然的见证，充分体现了知识的力量，是学习和了解现代科学技术的非常好的素材。
本节知识的核心内容是牛顿运动定律与万有引力定律在圆周运动条件下的综合应用。
通过本节的学习，培养学生应用所学知识分析问题、解决问题的能力。
同时，也让学生对航天科学产生热爱，培养民族自豪感和自信心。
二、学情分析通过之前的学习，学生已经掌握了运动的合成与分解、牛顿运动定律、圆周运动和万有引力定律等基本知识，并可以应用相关的知识解决简单的实际问题。
他们的好奇心强，具有较强的探究欲望且有多次小组合作经验。
但他们的逻辑推理能力和抽象思维能力不是很好，不注重对知识内涵的研究，对物理的学习还缺乏方法，习惯于硬套公式。
而本节知识的内容比较抽象，会给学生的学习带来较大的困难。
针对学生的实际情况，在本节可以利用学生对宇宙的好奇心，并结合之前的相关知识来引导学生去探究以地心为参考系平抛出去的物体从空间运动效果上，课分解为指向地心的自由落体运动和绕地心的匀速圆周运动。
在教学中我利用圆周运动中分析向心力来源的思路，分析卫星绕地球做圆周运动所需向心力来源是万有引力，再结合向心力的计算公式，而后推导出第一宇宙速度、卫星发射的参量等知识。
这样符合教材编写的意图，突出概念教学的物理过程，真正让学生体验到了学习过程。
三、设计思路本节教学的基本设计理念是：以学生为主体，以学生发展为中心，发挥物理学科教育效应优势，促进学生知识、技能、品德三位一体的全面发展。
本节的难点在于对人造地球卫星的发射原理的理解，因此教学上采取理论研究法，在设计中突出发挥学生的主体作用，在课堂上通过设疑——思考——启发——引导这样一条主线，激发学生大胆思考、积极参与，让学生通过自己的分析研究来掌握获取相关知识的方法。
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。
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？。
2019-2020年高中物理第六章万有引力与航天第五节宇宙航行教案新人教版必修2课时：一课时教师：教学重点会推导第一宇宙速度，了解第二、第三宇宙速度．教学难点运行速率与轨道半径之间的关系．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．3．通过实例，了解人类对太空的探索历程．过程与方法1．能通过航天事业的发展史说明物理学的发展对于自然科学的促进作用．2．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．通过对我国航天事业发展的了解，进行爱国主义的教育．2．关心国内外航空航天事业的发展现状与趋势，有将科学技术服务于人类的意识．教学过程导入新课情景导入万有引力定律的发现，不仅解决了天上行星的运行问题，也为人们开辟了上天的理论之路．现代火箭航天技术先驱、俄国科学家齐奥尔科夫斯基曾说过：“地球是人类的摇篮，人类绝不会永远躺在这个摇篮里，而会不断地探索新的天体和空间．”1957年10月4日，前苏联用三级火箭发射了世界上第一颗人造地球卫星——“旅行者1号”，人类开始迈入航天时代．2003年10月15日，“神舟五号”飞船载着中国第一位航天员杨利伟成功升空，这标志着我国进入了载人航天时代．那么，多大的速度才能使物体不再落回地面，而使其成为地球的一颗卫星呢？学习本节内容之后便可解决上述问题了．推进新课一、宇宙速度问题探究：1、在地面抛出的物体为什么要落回地面？2、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？3、平抛物体的速度逐渐增大，物体的落地点如何变化？速度达到一定值后，物体还能否落回地面？若不能，此速度必须满足什么条件？若此速度再增大，又会出现什么现象？4、什么叫人造地球卫星？组织学生讨论、交流，大胆猜测．结论：1.平抛物体的速度逐渐增大，物体的落地点逐渐变大．2．速度达到一定值后，物体将不再落回地面．3．物体不落回地面时环绕地球做圆周运动，所受地球的引力恰好用来提供向心力，满足GMm r 2＝mv 2r v ＝GMr. 4．若此速度再增大，物体不落回地面，也不再做匀速圆周运动，万有引力不能提供所需要的向心力，从而做离心运动，轨道为椭圆轨道．合作探究教师引导学生共同探究出：1．人造卫星：物体绕地球做圆周运动时，此物体成为地球的卫星． 2．卫星轨道：可以是圆轨道，也可以是椭圆轨道．卫星绕地球沿圆轨道运行时，由于地球对卫星的万有引力提供了卫星绕地球运动的向心力，而万有引力指向地心，所以，地心必须是卫星圆轨道的圆心．卫星的轨道平面可以在赤道平面内(如同步卫星)，也可以和赤道平面垂直，还可以和赤道平面成任一角度．卫星绕地球沿椭圆轨道运动时，地心是椭圆的一个焦点，其周期和半长轴的关系遵循开普勒第三定律．3．卫星的种类：卫星主要有侦察卫星、通讯卫星、导航卫星、气象卫星、地球资源勘测卫星、科学研究卫星、预警卫星和测地卫星等种类．4．卫星的运行：卫星在轨道上运行时，卫星的轨道可视为圆形，这样卫星受到的万有引力提供了卫星做圆周运动的向心力．1）教材在推导卫星的运动速度的时候，选取的卫星轨道的形状是什么？卫星的所有轨道都是这种形状吗？2）人造卫星做圆周运动时向心力从何而来？卫星环绕地球运转的动力学方程是什么？ 3）请关闭书本后推导出卫星做圆周运动的速度表达式4）如果卫星绕地球做匀速圆周运动而不落回地面，它的速度大小与卫星离开地面的高度的关系是怎样的？能否根据这个关系得出结论，将卫星发射得越高越容易？为什么？ 5）卫星绕地球运转的最小半径是多少？6）在地面附近的物体要成为卫星而不落回地面，必须给它至少以多大的速度才行？这个速度是怎样计算出来的？ 人造卫星的运动规律：设卫星的轨道半径为r ，线速度大小为v ，角速度为ω，周期为T ，向心加速度为a .根据万有引力定律与牛顿第二定律得G Mm r 2＝ma ＝m v 2r ＝mr ω2＝mr 4π2T2所以，卫星运行速度、角速度、周期和半径的关系分别为：v ＝GMr ，ω＝GMr 3，T ＝4πr3GM.问题讨论：1、能不能发射这样的地球卫星，它绕地球的轨道平面不经过地球的球心？为什么？2、人造卫星的轨道平面有何特点？你知道为什么吗？3、为什么实际的卫星轨道只能大气层外？地球同步卫星的含义是什么？4、为什么地球同步卫星轨道平面一定和地球的赤道平面重合？ 关于地球同步卫星对同步卫星有什么要求？周期T 、轨道面、半径 r 、运行速度 V 、绕行方向地球同步卫星如果人造地球卫星的周期与地球自转周期相同，转动方向也相同，从地面观察这种卫星好像静止在空中一样，这就是地球同步卫星。
第六章万有引力与航天6.5 宇宙航行★教学目标(一)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。
(二)过程与方法3.通过用万有引力定律来推导第一宇宙速度，培养学生运用知识解决问题的能力。
4.利用离心运动和向心运动的知识点理解卫星变轨时应该加速还是减速，及其它一些变轨问题。
(三)情感态度与价值观5.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。
6.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1.对第一宇宙速度的推导过程和方法，了解第一宇宙速度的应用领域。
2.人造地球卫星的发射速度与运行速度的区别。
3.识记第二宇宙速度及第三宇宙速度，了解一些卫星变轨知识。
★教学难点1.对第一宇宙速度的推导过程和方法2.一些卫星变轨知识★教学过程一、天体运动的速度、角速度、周期及加速度师：前面学习中，我们研究分析了大量天体运动实例，现在我们来对天体运动的线速度、角速度、周期及加速度进行总结归纳，方便记忆理解。
师：设天体A绕天体B做匀速圆周运动，则天体A的线速度、角速度、周期及加速度的大小分别由哪些量决定？生：由22r Mm G r m v =有r GM v =，利用公式r v ω=有3r GM=ω，利用公式T πω2=有GMr T 32π=，据m F a =有2r GM a =。
师：对！总结起来就是【牢记】：r GM v = 3r GM =ω GM r T 32π=2r GM a = 例1、如图所示，4321m m m m >=>，试比较四颗卫星的线速度、角速度、周期及加速度的大小关系。
【解析】：有上面公式即可，与卫星的质量无关，只与中心天体质量M 、轨道半径r 有关。
观看动画：不同轨道卫星；人造卫星（第三个片段）二、卫星的轨道平面【问题】：请大家看下面的几条卫星轨道，试判断哪几条是可能的，哪几条是不可能的。
A【解析】：ACD 可能，B 不可能。
7.5 宇宙航行★新课标要求〔一〕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。
〔二〕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〔三〕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的关系★教学方法教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。
★教学工具有关练习题的投影片、计算机、投影仪等多媒体教学设备★教学过程〔一〕引入新课教师活动：上节课我们学习了万有引力的成就。
现在请同学们回忆以下问题：1、万有引力定律在天文学上有何应用？2、如何应用万有引力定律计算天体的质量？能否计算环绕天体的质量？学生活动：经过思考，回答上述问题：1、应用万有引力定律可以估算天体的质量；可以来发现未知天体。
2、应用万有引力定律求解天体质量时，万有引力充当向心力，结合圆周运动向心加速度的三种表述方式可得三种形式的方程，即 G r v m rMm 22 ① G 2r Mm=mω2·r②G 2r Mm =m 224T r③教师活动：点评、总结导入：这节课我们再来学习有关宇宙航行的知识。
〔二〕进行新课1、宇宙速度教师活动：请同学们阅读课文第一自然段，同时思考以下问题［投影出示］：1、在地面抛出的物体为什么要落回地面？2、什么叫人造地球卫星？学生活动：阅读课文，从课文中找出相应的答案。
1、在地面上抛出的物体，由于受到地球引力的作用，所以最终都要落回到地面。
2、如果在地面上抛出一个物体时的速度足够大，那么它将不再落回地面，而成为一个绕地球运转的卫星，这个物体此时就可认为是一颗人造地球卫星。
教师活动：引导学生深入探究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、物体做平抛运动时，飞行的距离与飞行的水平初速度有何关系?3、假设抛出物体的水平初速度足够大，物体将会怎样？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=v0t ① h=221gt②联立①、②可得： x=v0g h 2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。
教师活动：总结、点评。
课件演示《人造卫星发射原理图》：平抛物体的速度逐渐增大，飞行距离也跟着增大，当速度足够大时，成为一颗绕地运转的卫星。
牛顿曾依据平抛现象猜想了卫星的发射原理，但他没有看到他的猜想得以实现。
今天，我们的科学家们把牛顿的猜想变成了现实。
教师活动：［过渡语］从上面学习可知，当平抛物体的初速度足够大时就可成为卫星。
那么，大到什么程度就叫足够大了呢？下面我们来讨论这一个问题。
请同学们阅读教材有关内容，同时考虑下面几个问题［投影出示］：1.卫星环绕地球运转的动力学方程是什么？2.为什么向高轨道发射卫星比向低轨道发射要困难？3.什么叫第一宇宙速度？什么叫第二宇宙速度？什么叫第三宇宙速度？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：Gr v m r Mm 22 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、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。
人造卫星绕地球做椭圆轨道运动时所具有的最大运转速度叫第二宇宙速度。
人造卫星挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙中去时，所必须具有的速度叫第三宇宙速度。
教师活动：引导学生深入探究1、卫星绕地球运转的最小半径是多少？2、结合卫星运转的动力学方程，推导第一宇宙速度。
学生活动：分组讨论，得出答案。
1、卫星运转的最小半径近似等于地球的半径，即在地球表面绕地运转。
2、由万有引力定律和牛顿第二定律，得： G 2R Mm =m R v 2①由于万有引力近似等于物体的重力，得： G 2R Mm=mg ②由①、②两式得 v=gR代入数据得 v=7.9km/s教师活动：总结、点评。
课件演示《三个宇宙速度》2、梦想成真教师活动：引导学生阅读有关内容，让学生了解人类在探索宇宙的奥秘中已经取得的辉煌成就，体会我国在征服宇宙太空的过程中所取得的伟大成就，培养学生的爱国热情和愿为科学献身的精神。
视频展示：我国载人飞船“神州五号〞升空实况。
学生活动：阅读课本，发表感想。
〔三〕课堂总结、点评教师活动：让学生概括总结本节的内容。
请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。
点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。
教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。
〔四〕实例探究［例］从地球发出的光讯号垂直于地面发射，讯号到达月球表面时正好能垂直射向水平月面，经反射返回地球被吸收，光速为c ，光讯号往复经历的时间为t ，地球的半径为R ，月球的半径为r ，月球绕地球转动的周期为T ，试求地球的质量。
解析：设地球质量为M ，月球质量为m ，那么：G 2'r Mm =m 224T π·r′所以M=23'24GT r π而r′=R+r+c 2t所以M=222322)2(4GT GT t C r R ππ=++ (2R+2r+ct)3 ★课余作业1、课后完成P78“问题与练习〞中的问题。
2、阅读教材76页“科学漫步〞栏目中的短文《黑洞》和77页“STS 〞栏目中的短文《航天事业改变着人类生活》 ★教学体会思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。
学生素质的培养就成了镜中花，水中月。
附：课堂练习1.要使人造卫星绕地球运行，它进入地面附近的轨道速度是________km/s ，要使卫星脱离地球引力不再绕地球运行，必须使它的轨道速度等于或大于________km/s，要使它飞行到太阳系以外的地方，它的速度必须等于或大于________km/s.2.关于第一宇宙速度，下面说法正确的选项是〔〕A.它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度B.它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度C.它是使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度D.它是卫星在椭圆轨道上运行时在近地点的速度3.某行星的卫星在靠近行星的轨道上飞行，假设要计算行星的密度，需要测出的物理量是( )A.行星的半径B.卫星的半径C.卫星运行的线速度D.卫星运行的周期4.关于人造地球卫星与宇宙飞船的以下说法中，正确的选项是( )A.如果知道人造地球卫星的轨道半径和它的周期，再利用万有引力恒量，就可算出地球质量B.两颗人造地球卫星，只要它们的绕行速率相等，不管它们的质量、形状差别有多大，它们的绕行半径和绕行周期一定是相同的C.原来在同一轨道上沿同一方向绕行的人造卫星一前一后，假设要后一卫星追上前一卫星并发生碰撞，只要将后者速率增大一些即可D.一艘绕火星飞行的宇宙飞船，宇航员从舱内慢慢走出并离开飞船，飞船因质量减小，所受万有引力减小，故飞行速度减小5.一颗人造地球卫星离地面高h=3R(R为地球半径).假设地球表面的重力加速度为g,那么卫星做匀速圆周运动的速度是________，角速度是________，周期是________，假设地球质量为M，万有引力常量为G，那么卫星做匀速圆周运动的速度是________，角速度是________，周期是________.参考答案：1.7.9；11.2；16.72.BC3.D4.AB5.gR21；Rg81；gRRπ16；RMG21；RRMG-8；RMGRπ16教学建议随着航天事业的飞速发展，人造地球卫星的应用也越来越广泛.从高考命题的指导思想来看，要求高考试题具有时代气息，反映现代科技的发展和动向，因此有关卫星的问题将继续是高考的热点问题。
解决卫星的运动问题，其依据都是万有引力提供向心力，列出相应的方程，就可得出向心加速度、线速度、角速度、周期跟轨道半径的关系.通过例题和练习，帮助学生掌握这一基本方法。
对于卫星的轨道，要引导学生根据万有引力提供向心力，说明无论卫星绕地球运动的圆轨道在哪个平面内，但圆轨道的圆心都是地心。
对于同步卫星，结合例题的讨论使学生明确，同步卫星哪些特征是相同的，哪些特征是不同的。
宇宙速度的重点是第一宇宙速度.要让学生明确，第一宇宙速度是卫星在地面附近绕地球做圆周运动的线速度，并掌握求第一宇宙速度的方法。
