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第七章万有引力与宇宙航行第4节宇宙航行教学设计问题与目标目标与素养1.通过了解人造卫星的有关知识，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。
2.通过对三个宇宙速度含义的了解，能推导出第一宇宙速度。
情景与问题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.通过了解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。
过程与方法1.通过用万有引力定律来推导第一宇宙速度，培养学生运用知识分析问题和解决问题的能力。
2.通过对天体运动的认识，能运用万有引力定律及匀速圆周运动的规律解决卫星运动的有关问题。
重点与难点重点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。
难点1.人造地球卫星的发射速度与运行速度的区别。
2.掌握有关人造卫星的计算及计算过程中的一些代换。
教学准备教师要求多媒体课件、视频资料学生要求课前预习教材中的相关知识，查阅宇宙速度与人造卫星的有关材料。
教学过程一、导入新课教师简单介绍中国近几年的航天发展情况，并多媒体播放相关视频及一些图片资料：如今，人们的通信手段越来越多样，加强了世界的联系。
要保证稳定通畅的通讯，需要同步卫星进行信号的传递。
手机等便携设备的导航定位功能已经非常全面，要实现精确的导航，需要同步卫星发挥极大的作用。
教师提出问题：怎么样才能把物体发射上天空，且不再落回地面?这节课我们共同来学习相关知识二、新课教学（一）300多年前牛顿的设想教师指导学生阅读教材第59页“问题”部分并播放图片：牛顿曾设想，从高山上用不同的水平速度抛出物体，速度一次比一次大，则落点一次比一次远。
如不计空气的阻力，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来，而是围绕地球旋转，成为一颗人造地球卫星。
学生阅读教材，观看图片，思考讨论总结出人造地球卫星运行遵从的规律是：卫星绕地球做匀速圆周运动，地球对卫星的万有引力提供向心力。
教师投影图片，提出问题：如图所示，你认为四条轨道中可以作为卫星轨道的是哪些?学生交流讨论分析回答问题：A、C、D可能，B不可能。
2020-2021学年新教材物理人教版必修第二册教案：第7章4.宇宙航行含解析4．宇宙航行学习目标：1.[科学思维］了解人造地球卫星的最初构想，会推导第一宇宙速度。
2。
[科学思维］知道同步卫星和其他卫星的区别,会分析人造地球卫星的受力和运动情况并解决涉及人造地球卫星运动的较简单的问题. 3.［科学思维］了解发射速度与环绕速度的区别与联系，理解天体运动中的能量观。
4.[科学态度与责任］了解宇宙航行的历程和进展,感受人类对客观世界不断探究的精神和情感.阅读本节教材，回答第59页“问题”并梳理必要知识点。
教材第59页“问题”提示：这个速度是7.9 km/s。
一、宇宙速度1．第一宇宙速度(1）物体绕地球速度推导：物体绕地球的运动可视作匀速圆周运动，万有引力提供物体运动所需的向心力,有G错误!＝m错误!，由此解出v＝错误!(m地为地球质量,r为物体做圆周运动的轨道半径）。
（2）数值：已知地球的质量,近似用地球半径R代替r，算出v＝错误!＝7。
9 km/s，这就是物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的速度，叫作第一宇宙速度。
第一宇宙速度的其他三种叫法：最小发射速度、最大环绕速度、近地绕行速度。
2．第二宇宙速度当飞行器的速度等于或大于11。
2 km/s时，它就会克服地球的引力,永远离开地球。
我们把11.2 km/s叫作第二宇宙速度.3．第三宇宙速度在地面附近发射飞行器,如果要使其挣脱太阳引力的束缚,飞到太阳系外，必须使它的速度等于或大于16。
7 km/s，这个速度叫作第三宇宙速度。
图解三个宇宙速度1．同步卫星:地球同步卫星位于赤道上方高度约36 000 km处,因相对地面静止，也称静止卫星。
地球同步卫星与地球以相同的角速度转动，周期与地球自转周期相同。
2．1957年10月，苏联成功发射了世界上第一颗人造地球卫星。
1969年7月，美国“阿波罗11号"登上月球.2003年10月15日,我国“神舟五号”把航天员杨利伟送入太空。
7.4宇宙航行1．北京时间2020年12月17日凌晨2点左右，嫦娥五号返回器在内蒙古四子王旗预定区域成功着陆，标志着我国首次地外天体采样返回任务圆满完成。
嫦娥五号返回器在距地面高度约120公里处的A点，以接近第二宇宙速度进人地球大气层，由于速度太大，返回舱不能直接返回地面，因为返回舱与大气层超高速摩擦带来的高温会让返回舱烧毁，所以要通过所谓的“太空打水漂”的方式返回。
如图所示是返回舱“太空打水漂”的示意图，返回舱从图中C点再次进人大气层的速度约为7km/s。
下列说法正确的是（）A．返回舱再次进入大气层后，若调整速度方向，返回舱可环绕地球运动B．返回舱运动到图中B点时受到大气的作用力大于重力C．返回舱“打水漂”的过程机械能守恒D．返回舱“打水漂”的主要目的是为了改变返回舱进入大气层的角度2．我国北斗系统已经全球组网。
人造卫星的发射过程要经过多次变轨方可到达预定轨道，在发射地球同步卫星的过程中，卫星从圆轨道I的A点先变轨到椭圆轨道II，然后在B点变轨进入地球同步轨道III，则（）A．若卫星在I、II、III轨道上运行的周期分别为T1、T2、T3，则T1<T2<T3B．卫星在轨道II上过A点的速率比卫星在轨道II上过B点的速率小C．卫星在B点通过减速实现由轨道II进入轨道IIID．该卫星在同步轨道III上的运行速度大于7.9km/s3．“天问一号”是中国自主设计的火星探测器，计划于2021年2月到达火星，实施火星捕获。
5月择机实施降轨，着陆巡视器与环绕器分离，软着陆火星表面。
已知火星直径约为地球直径的53%，火星质量约为地球质量的11%，下列说法正确的是（）A ．探测器在火星表面所受重力等于在地球表面所受重力B ．探测器在火星表面附近的环绕周期约为24小时C ．火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度D ．火星表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度4．已知行星甲质量为行星乙质量的x 倍，行星甲半径为行星乙半径的y 倍。
