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《宇宙航行》教学设计一．教材分析人教版必修二第六章第五节《宇宙航行》重点讲述了人造卫星的发射原理，推导了第一宇宙速度,介绍了三个宇宙速度的含义。
本节内容是万有引力定律在天体运动中的具体运用，是航天科学技术理论基础。
引导学生运用科学的思维方法，探究人造卫星的发射原理,进行知识的正向迁移，顺利、流畅地推导第一宇宙速度，有助于培养学生的发散思维、逻辑思维和分析推理的能力。
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。
二．学情分析通过前面的学习，学生已对平抛运动、曲线运动的特点、万有引力定律已有一定的了解。
在此基础上，通过教师合理诱导,按照迁移规律科学地设计问题情境,促进学生探究，获得新知。
尽管学生对天体运动的知识储备不足，猜想可能缺乏科学性，表达也许欠妥。
但只要始终参与到学习情境中,五官体验激活思维,大胆猜想，敢于表达，就都能获得发展和提高.三．教学目标(一）知识与技能1．通过观察思考、合作探究使学生知道人造地球卫星的发射原理;2．通过阅读、合理诱导与精心研究使学生掌握三个宇宙速度，学会推导第一宇宙速度的两个求解公式；3．通过公式分析、练习反馈使学生掌握用万有引力定律和圆周运动知识求解有关卫星运动的基本问题。
（二）过程与方法1．通过对人造卫星的发射原理和第一宇宙速度公式推导的学习，使学生经历科学探究、分析、归纳的思维过程；2．教育学生在处理实际问题时，如何忽略次要因素，抓住主要因素,抽象出物理模型。
从而对学生进行物理研究方法的培养。
(三）情感态度与价值观1．在主动学习合作探究过程中，体验和谐、流畅、民主、愉悦的学习情境，在满怀热望的探究中不断获得美的感受和成功的喜悦。
2．介绍我国航天事业的发展现状，激发学生的求知欲和热爱科学的激情，增强民族自信心和自豪感，培养爱国热情。
四．教学重点1．人造卫星的发射原理，第一宇宙速度的推导；2．卫星做圆周运动时，各运动量与轨道半径r的关系。
第5节宇宙航行（满分100分，45分钟完成）班级_______姓名_______ 目的要求：1．能用万有引力定律和圆周运动的知识，计算天体的质量、密度和星球表面的重力加速度；2．理解描述人造卫星的各物理物理量的特点及与轨道的对应关系。
第Ⅰ卷(选择题共48分)一、选择题：本大题共8小题，每小题6分，共48分。
在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项正确，选对的得6分，对而不全得3分。
选错或不选的得0分。
1．关于万有引力定律应用于天文学研究的历史事实，下列说法正确的是（）A．天王星、海王星和冥王星，都是运用万有引力定律，经过大量计算后发现的B．18世纪时人们发现太阳的第七颗行星的运动轨道总是同根据万有引力定律计算出来的结果有比较大的偏差，于是人们推测出在这颗行星的轨道外还有一颗行星C．太阳的第八颗行星是牛顿发现万有引力定律的时候，经过大量计算而发现的D．太阳的第九颗行星是英国剑桥大学的学生亚当斯和勒维列合作研究，利用万有引力定律共同发现的2. 已知月球中心到地球中心的距离大约是地球半径的60倍，则月球绕地球运行的向心加速度与地球表面的重力加速度之比为（）A．1∶60 B．1C．1∶3600 D．60∶13．地球半径为R，地面附近的重力加速度为g，物体在离地面高度为h处的重力加速度的表达式是（）A．R hgR+B．RgR h+C．22()R hgR+D．22()RgR h+4．离地面有一定高度的人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其实际绕行速率是（）A．一定大于7.9×103m/sB．一定小于7.9×103m/sC．一定等于7.9×103m/sD．7.9×103m/s＜v＜11.2×103m/s5．人造地球卫星由于受大气阻力，其轨道半径逐渐减小，其相应的线速度和周期的变化情况是（）A．速度减小，周期增大B．速度减小，周期减小C．速度增大，周期减小D．速度增大，周期增大6．关于第一宇宙速度，下列说法中不正确．．．的是（）A．它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度B．实际卫星做匀速圆周运动的速度大于第一宇宙速度C．它是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大速度D．它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的运行速度7．同步地球卫星相对地面静止不动，犹如悬在高空中，下列说法错误．．的是（）A．同步卫星处于平衡状态B．同步卫星的速率是唯一的C．各国的同步卫星都在同一圆周上运行D．同步卫星加速度大小是唯一的8．设月球绕地球运动的周期为27天，则地球的同步卫星到地球中心的距离r与月球中心到地球中心的距离R之比为A．13B．19C．127D．118第Ⅱ卷（非选择题，共52分）二、填空、实验题：本大题共5小题，每小题5分，共25分。
一、设计思想宇宙航行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热爱，增强民族自信心和自豪感。
学生已学过平抛运动、匀速圆周运动、万有引力定律等基本理论，具备了解决问题的基本工具。
本节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。
本节课的难点在于对人造卫星原理的理解，因此教学设计上采用理论探究法，在设计中突出发挥学生的主体作用，课堂中通过设疑→思考→启发→引导这样一条主线，激发鼓励学生的大胆思考、积极参与，让学生通过自己的分析研究来掌握获取相关的知识和方法。
二、教学目标（一）知识与技能1.了解人造卫星的有关知识，知道其运动规律。
2.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。
3.搞清环绕速度与轨道半径的关系。
（二）过程与方法1.通过观察人造卫星的发射，知道发射速度；观察各卫星的运动，掌握环绕速度。
2.利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。
（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。
【重点难点】学习重点：会推导第一宇宙速度，知道三个宇宙速度的含义。
学习难点： 1、人造地球卫星的发射速度与运行速度的区别。
2、有关人造卫星的计算。
三、教学方法探究、讲授、讨论。
四、教学准备多媒体课件。
五、教学过程（一）引入新课先让学生观看一段我国发射嫦娥三号的视频，大约3分钟，以激发学生的学习兴趣。
导入本课，我们就来学习人类是如何走出地球，飞向宇宙，进行宇宙航行的。
高中物理必修二第六章万有引力与航天第5 节宇宙航行一、教学目标确立的依据（一）课标分析1.课标要求：会计算人造卫星的环绕速度，知道第二宇宙速度和第三宇宙速度。
体会科学研究方法对人们认识自然的作用。
举例说明物理学的进展对自然科学的促进作用。
2.课标分析：课程标准第一个行为动词是“计算”，属于知识技能目标里的“理解”的层次，通过对万有引力定律的认识，让学生自己动手推导得出双星运动的特点。
第二个行为动词是“知道”，属于知识技能目标里“了解”的层次，通过阅读课本及课下搜集资料，让学生知道第二宇宙速度和第三宇宙速度的数值及物理意义。
第三个行为动词是“体会”，通过对双星问题的分析和总结，让学生感受科学对人类认识自然的巨大推动作用，提高科学学习的兴趣。
（二）教材分析1.教材地位和作用：“双星问题”属于人教版—普通高中《物理》教材·必修2—第六章“万有引力与航天”的第五节“宇宙航行”中的一个补充内容。
本节课是以学生之前中已掌握的平抛运动、圆周运动和向心力等知识以及万有引力定律为基础，主要复习了了万有引力定律的成就，分析了双方法。
因此，本节课是“万有引力与航天”中的重点内容，是学生进 重点：双星运动过程中各个物理量的比较及计算难点：对双星系统问题的分析思路的灵活运用，培养学生的建模星的特点和相关运算。
双星问题的分析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。
本节课不但介绍了双星问题中一些基本知识，更是在其中渗透了很多研究实际物理问题的物理一步学习研究天体物理问题的理论基础。
2.本节课属于航天部分的重要知识，主要通过学生对双星问题的分析，进一步熟练万有引力定律解决问题的思路，提高建立物理模型的能 力，并通过课堂例题及目标检测掌握学生的学习情况，由“三星问 题”引发学生的思考，进一步加深对本节课的认识。
3.在思维方法上，主要让学生学会知识点的类比，双星问题和之前所学圆周运动中的某些题目具有较大的相似性，通过知识的迁移，将不同章节的知识建立联系，提高学生构建知识脉络的能力。
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。
第五节宇宙航行教学目标：1、了解人造卫星的有关知识2、知道地球同步卫星的相关知识3、知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度4、了解人类探索宇宙的成就教学重点第一宇宙速度的推导，同步卫星的应用和相关计算教学难点卫星在轨道上运行时各物理量与轨道半径之间的关系复习巩固计算天体的质量的方法：（注意其中R或r代表的物理量）进行新课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。
一、人造地球卫星1、牛顿对人造地球卫星原理的描绘：在高山上物体作平抛运动的初速度越大，落地点离山脚越远，当抛出速度足够大时，物体就不会落到地面上，成为绕地球旋转的人造地球卫星。
2、人造地球卫星绕地球运行的动力学原因：3、人造卫星的种类：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。
4、卫星的轨道（1）卫星绕地球运动的轨道可以是轨道，也可以是轨道。
（2）卫星绕地球沿轨道运行时，是的一个焦点，其周期和半长轴的关系遵循（3）卫星绕地球沿圆轨道运行时，由于提供卫星绕地球运行的向心力，方向指向，所以必是卫星圆轨道的圆心。
卫星的轨道平面可以在赤道平面内，也可以和赤道平面垂直，还可以和赤道平面成任一角度。
5、卫星的运行卫星在轨道上运行时，卫星的轨道可视为圆形。
例1、试分析在不同轨道上运行的卫星其线速度v、角速度 、周期T、向心加速度a与n轨道半径r的关系。
例2、已知地球半径是6.4⨯610m ，地球的自转周期24h ，地球的质量是5.89⨯2410kg ，引力常量11226.6710/G N m kg -=⨯ ，若要发射地球同步卫星，试求：（1） 地球同步卫星的轨道高度（2） 地球同步卫星的环绕速度总结：地球同步卫星的特点：6、人造卫星中的“超重”和“失重”（1）发射过程中，整个卫星具有竖直向上的加速度（或加速度有竖直向上的分量）， 卫星内的物体处于 状态。
