人教版高一物理必修二教案-6.5宇宙航行

6.5 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、难点第一宇宙速度的推导、运行速率与轨道半径之间的关系★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。

★教学片段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、若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 =v 0t① h =221gt ② 联立①、②可得： x =v 0gh 2 即物体飞行的水平距离和初速度v 0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v 0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 rv 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。

班级：姓名：2、第二宇宙速度当物体的速度等于或大于时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运行，这个速度叫做第二宇宙速度，也叫速度。

这是卫星挣脱地球的引力束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度．如果人造天体的速度大于11.2km/s而小于16.7km/s，则它的运行轨道相对于太阳将是椭圆，就成为该椭圆轨道的一个焦点．3.第三宇宙速度当卫星的速度等于或者大于,则这个时候卫星会脱离太阳的引力，不再绕太阳运行，而是飞到太阳系以外的地方，这个速度叫做第三宇宙速度，也叫速度。

二、人造卫星1、发射速度与运行速度是两个不同的概念（1）发射速度：指被发射物在地面附近离开发射装置时的．①宇宙速度均指速度②第一宇宙速度是在地面卫星的速度，也是地球运行的速度（2）运行速度：是指卫星在进入运行轨道后绕地球做匀速圆周运动的．当卫星“贴着”地面运行时，运行速度等于宇宙速度．注意：卫星的实际运行速度一定发射速度．2、人造卫星的轨道（1）如图所示，a、b、c三轨道中可以作为卫星轨道的是哪几条？卫星的轨道必须是以为圆心的圆周轨道3、人造地球卫星的运行规律思考：对于绕地球运动的人造卫星：（1）离地面越高，向心力越（2）离地面越高，线速度越（3）离地面越高，周期越（4）离地面越高，角速度越（5）离地面越高，向心加速度越低轨、高速（线速度、角速度和加速度）周期短我们能否发射一颗周期为80min的卫星？[来源:三、地球同步卫星所谓地球同步卫星是指相对于地面的人造卫星，它在轨道上做匀速圆周运动，跟地球自转，它的周期：T＝练习:求同步卫星离地面高度地球同步卫星的特点:1、所有的同步卫星只能分布在的一个确定轨道上（静止轨道），即同步卫星轨道平面与地球赤道平面，卫星离地面高度为。

2、对同步卫星：其r、h、v、ω、T 、g'均为确定值卫星的变轨问题变轨原理：比较v1、v2、v3的大小?四、梦想成真巩固训练21、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必修二 科目◆物理 编制人： 复核人： 授课时间： 月 号 编号：✂ 课后作业：1 必做题：非常学案 课时作业（十）✂ 板书设计：✂ 课后反思：侧(左)视图 2。

6.5 宇宙航行【整体设计】本节重点讲述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“万有引力定律与航天”中的重要内容，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热爱，增强民族自信心和自豪感。

本节内容涉及人造卫星的运动规律和三个宇宙速度的含义，在处理有关卫星的问题时，可以按匀速圆周运动模型处理，进而结合向心力公式、向心加速度公式及圆周运动公式，推导已知量和未知量的关系。

学习宇宙速度时，要对比记忆，明确其物理意义.应掌握推导过程，体会推导第一宇宙速度的物理思想，另外，结合向心运动或离心运动分析卫星轨道如何变化或改变的原因。

【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.【课时安排】1课时【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。

【课前准备】多媒体课件【教学过程】新课导入飞天梦想：敦煌的飞天壁画嫦娥奔月外国人的飞天梦想课堂探究思考：抛出的石头会落地，为什么卫星、月亮没有落下来？卫星、月亮没有落下来必须具备什么条件？牛顿的人造卫星原理图：探究问题一：以多大的速度抛出一个物体，它才会绕地球表面运动不会落下来？(已知Ｇ=6.67×10-11N·m2/kg2 , 地球质量M=5.89×1024kg, 地球半径R=6400km)法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力法二：重力提供物体作圆周运动的向心力（若已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2）一、宇宙速度1.第一宇宙速度（v=7.9km/s）：物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度。

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。

2024-2024学年高一下学期物理人教版必修二第六章第五节宇宙航行教案一、教学目标1.知识与技能（1）了解宇宙航行的基本原理和方法。

（2）掌握宇宙速度的计算和应用。

（3）理解卫星轨道、变轨和轨道机动的基本概念。

2.过程与方法（1）通过实例分析，培养学生的观察能力和思维能力。

（2）通过小组讨论，提高学生的合作能力和表达能力。

3.情感态度与价值观（1）激发学生对宇宙航行的兴趣，培养探索精神。

（2）培养学生热爱科学、勇于实践的品质。

二、教学重难点1.重点（1）宇宙航行的基本原理。

（2）宇宙速度的计算和应用。

（3）卫星轨道、变轨和轨道机动的基本概念。

2.难点（1）宇宙速度的计算。

（2）卫星轨道和轨道机动的理解。

三、教学过程1.导入新课（1）提问：同学们，你们知道我国航天事业的发展历程吗？有哪些著名的航天任务？2.教学内容（1）宇宙航行的基本原理①介绍宇宙航行的定义和意义。

②讲解宇宙航行的基本原理，如牛顿定律、开普勒定律等。

（2）宇宙速度①讲解宇宙速度的定义和计算方法。

②举例说明宇宙速度在实际应用中的重要性。

（3）卫星轨道①介绍卫星轨道的基本概念，如椭圆轨道、圆轨道等。

②讲解卫星轨道的计算方法。

（4）变轨和轨道机动①介绍变轨和轨道机动的概念。

②讲解变轨和轨道机动的方法。

3.实例分析（1）分析我国“嫦娥五号”月球探测任务的轨道设计和速度计算。

（2）讨论“天问一号”火星探测任务的轨道机动和轨道修正。

4.小组讨论（1）讨论：如何设计一个地球同步轨道卫星的发射方案？（2）分享：各小组展示讨论成果，交流设计思路。

5.课堂小结（2）布置作业：预习下一节课内容，思考如何利用宇宙速度实现卫星的轨道机动。

四、教学反思1.本节课通过实例分析和小组讨论，使学生更好地理解宇宙航行的基本原理和方法。

2.在讲解宇宙速度和卫星轨道时，注意引导学生运用所学知识解决实际问题。

3.对于轨道机动和变轨的内容，可以适当增加实例，帮助学生更好地理解。

6.5 宇宙航行【教学目标】一、知识与技能1.理解人造卫星发射的原理；2.了解三个宇宙速度；3.掌握人造卫星运行的规律公式。

二、过程与方法通过讲故事、看动画与类推方法加深学生对知识的理解。

三、情感、态度与价值观通过教学活动，激发学生对宇宙认知的兴趣，鼓励学生探索未知的宇宙。

【教学重点】宇宙速度：第一、第二、第三宇宙速度；人造卫星：加速度、线速度、角速度、周期公式【教学用具】多媒体教学平台【教学过程】一、引入新课1、由飞天英雄杨利伟、嫦娥奔月引出古今飞天梦想，提出物体飞天需要满足什么条件的问题；2、由牛顿抛苹果的故事说明物体飞上天空的发射原理（看动画）： 物体抛出速度足够大时，可以在地表附近绕地球做匀速圆周运动。

二、新课教学1、如果你是牛顿，如何计算出物体发射到太空的最小速度 方法一：Rv m R Mm G 212= 解得R GM v =1 （牛顿还不知道GM 大小）方法二：mg R v m R Mm G ==212 解得gR v =1=7.9km/s①第一宇宙速度(环绕速度)：物体在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动的速度，叫做第一宇宙速度，大小为7.9km/s 。

②第二宇宙速度(脱离速度)：使物体能够克服地球的引力作用永远离开地球所需的最小发射速度，称为第二宇宙速度，其大小为 11.2 km/s 。

③第三宇宙速度(逃逸速度)：使物体能够挣脱太阳的引力束缚永远飞到太阳系以外所需的最小发射速度，叫第三宇宙速度，其大小为 16.7 km/s 。

④第四宇宙速度：飞离银河系的发射速度···（还未知，靠大家去探究）看动画总结三个宇宙速度2、人造卫星为了安全，大部分卫星是绕地球做匀速圆周运动。

提出问题：不同轨道的卫星运行规律一样吗？因为卫星做匀速圆周运动，则地球对卫星的万有引力提供向心力。

r Tm r m r v m ma r Mm G 2222n 24πω==== 解得：2n r GM a =， r GM v =， 3r GM =ω， GMr T 32π=（也可用ωπ2=T 求）因为每颗人造卫星的GM都一样，所以运行规律只受轨道半径r影响。

第六章万有引力与航天第5节宇宙航行【教学目标】：(一)知识目标：⑴了解人造卫星的有关知识⑵知道三个宇宙速度的含义⑶会计算第一宇宙速度⑷知道地球同步卫星的有关知识(二)能力目标：在学习牛顿对宇宙航行的思考过程的同时，学习科学猜想与假设的方法(三)德育目标：通过展示人类在宇宙航行领域中的伟大成就，激发学生学习物理的热情，通过我国航天成就的介绍，激发学生的民主自豪感【教学重点】：第一宇宙速度的推导【教学难点】：卫星的发射速度与运行速度的的准确理解【教学方法】：演示、讲练结合【教学用具】：视频课件《人造卫星的发射、人造卫星围绕地球的运动》；多媒体投影仪。

【教学过程】：(一)复习提问:1.牛顿第二定律及公式2.向心加速度的各种表达式3.万有引力定律的表达式(二)新课教学：一.引入新课:1.播放视频课件《人造卫星的发射、人造卫星围绕地球的运动》2.1970年4月24日,我国发射了第一颗人造地球卫星, 到现在我国已发射了多颗人造地球卫星.1975年,我国就掌握了使卫星返回地面的回收技术,成为世界上第三个掌握这种先进技术的国家.1984年4月8日, 我国发射了一颗试验通讯卫星, 把卫星准确地运送到指定位置的同步轨道上. 2003年10月15日,我国神舟五号载人飞船成功发射，将中国第一位航天员送于太空.这节课我们来学习有关人造地球卫星发射和运行的基本知识.二.讲授新课:1.牛顿的人造卫星设想:如果地面上空有一个相对于地面静止的物体, 它只受到重力的作用,那么它将做自由落体运动.如果物体在空中具有一定的初速度, 且初速的方向与重力方向垂直,那么它将做平抛运动.牛顿就曾设想, 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,而围绕地球旋转,成为一颗人造地球卫星了.（介绍牛顿设想卫星射的示意图）2.宇宙速度:⑴第一宇宙速度:当物体的水平速度达到多大时,物体在重力作用下, 才不会落到地面上来,而围绕地球作匀速圆周运动,成为人造地球卫星呢?由于人造地球卫星在空中运行时,仅受到地球对它的万有引力作用,这时,它就是卫星做匀速圆周运动所需要的向心力,即:GMm/r2=m V2/r∴V=（GM/r）1/2从上式可见,r越大,即卫星离地面越高, 它环绕地球运动的速度V越小.对于靠近地面运行的卫星,可以认为r近似等于地球的半径R地, 地球对物体的引力,近似等于卫星的重力mg,则有:V=（gR地）1/2将g=0.0098km/s2和R地=6370km代入上式有:V=7.9km/s这就是人造地球卫星在地面附近环绕地球做匀速圆周运动必须具有的速度,叫第一宇宙速度.也叫环绕速度.说明：①第一宇宙速度7.9km/s是卫星的最小发射速度，最大环绕速度②由于卫星绕地球运行的向心力是万有引力，所以所有卫星轨道的圆心都在地心上⑵第二宇宙速度:如果人造地球卫星进入轨道的速度大于7.9km/s,而小于11.2km/s,它绕地球运行的轨迹就不是圆而是椭圆了.当卫星的速度等于或大于11.2km/s的速度时,卫星就可以挣脱地球的引力的束缚,成为绕太阳运动的人造行星,或飞到其它行星上去.所以11.2km/s这个速度叫做第二宇宙速度.也叫脱离速度说明：是卫星挣脱地球束缚的最小发射速度⑶第三宇宙速度:达到第二宇宙速度的卫星还受到太阳的束缚, 要想挣脱太阳的束缚,飞到太阳系以外的空间,速度必须大于16.7km/s, 这个速度叫做第三宇宙速度.也叫逃逸速度是挣脱太阳束缚的最小发射速度。