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
《万有引力定律》万有引力与宇宙航行教学课件
一、教学内容
本节课选自高中物理教材《万有引力与航天》章节，详细内容包括万有引力定律的发现历程、万有引力定律的数学表达式、万有引力常量的测定、地球表面重力与万有引力的关系，以及万有引力在航天领域的应用。
二、教学目标
1. 理解万有引力定律的发现过程，掌握万有引力定律的数学表达式及其适用条件。
2. 学会运用万有引力定律解决实际问题，了解万有引力与重力的关系。
3. 了解万有引力在航天领域的应用，激发学生对航天科学的兴趣。
三、教学难点与重点
重点：万有引力定律的数学表达式及其应用。
难点：万有引力与重力的关系，以及在复杂问题中的应用。
四、教具与学具准备
1. 教具：地球仪、天平、计算器、PPT课件。
2. 学具：练习册、草稿纸、计算器。
五、教学过程
1. 引入：通过展示宇航员在太空站的图片，引导学生思考地球与太空中物体之间的引力关系。 2. 新课导入：介绍牛顿发现万有引力定律的历程，引导学生学习万有引力定律。
3. 讲解：详细讲解万有引力定律的数学表达式，以及在地球表面物体受到的万有引力与重力的关系。
4. 例题讲解：讲解一道关于计算地球表面物体受到的万有引力的例题，让学生掌握计算方法。
5. 随堂练习：让学生计算地球表面不同物体受到的万有引力，巩固所学知识。
6. 应用拓展：介绍万有引力在航天领域的应用，如卫星轨道、宇宙飞船等。
六、板书设计
1. 万有引力定律的数学表达式。
2. 地球表面物体受到的万有引力与重力的关系。
3. 例题及解答步骤。
七、作业设计
1. 作业题目：计算地球表面某一物体受到的万有引力，已知物体质量和距离地心的距离。
答案：根据万有引力定律，计算出物体受到的万有引力。
2. 作业题目：分析卫星轨道运动中的万有引力作用。
答案：根据万有引力定律，解释卫星轨道运动中的引力作用。
八、课后反思及拓展延伸
本节课通过讲解万有引力定律及其应用，使学生掌握了万有引力的计算方法，并了解了其在航天领域的应用。课后，教师应关注学生对作业的完成情况，及时解答学生疑问。在拓展延伸方面，可以让学生了解万有引力在其他领域的应用，如潮汐现象、地震等，提高学生的科学素养。
万有引力与宇宙航行单元教学设计
在这片浩瀚的宇宙里，万有引力就像一个无形的魔法，时时刻刻把我们和身边的一切都紧紧相连。说起万有引力，大家一定会想到那位伟大的物理学家牛顿。他那颗掉下来的苹果，简直就是宇宙的开端。嘿，谁能想到，苹果的掉落竟然引发了我们对宇宙的无尽思考呢！想象一下，如果没有引力，咱们可能会飘到天上，像小鸟一样自由，但也许就得接受失重的滋味，那可真不是一件轻松的事。
讲到宇宙航行，真的是一件让人热血沸腾的事情。咱们从古代的仰望星空，到如今的航天飞行，真是经历了一个大跃进。现在的火箭就像是宇宙的出租车，几乎每天都有人在乘坐，去探索那些神秘的星球。每当看到宇航员穿着那身白色的宇航服，像是超级英雄一样，我的心里就忍不住为他们点赞。他们可是冒着危险，去探索那些未知的世界，简直就是现代的冒险家！想想看，漂浮在太空中，四周都是闪烁的星星，那种感觉真是无与伦比，绝对不是咱们在地球上能体验到的。
而在教室里讲解这些内容时，我总是希望学生们能像我一样，心中燃起对宇宙的热情。万有引力的公式、行星的运行轨道，虽然听上去有点复杂，但其实背后蕴藏着的是宇宙间最简单的法则。就像是生活中的小道理，越简单的往往越有深意。比如，万有引力让我们知道，地球和月球之间的牵绊，其实就是一种爱的表现。无论距离有多远，它们总是相互吸引，谁也逃不掉。
而说到教学设计，我总是喜欢用一些生动的例子。比如，有一次我让学生们用球体来模拟行星的运动。大家都兴致勃勃，把球扔来扔去，哈哈，真是笑声不断。看着他们一脸的专注，我就知道，这样的学习才是最有效的。他们在游戏中理解了引力的作用，
心里也种下了探索宇宙的种子。毕竟，学习不就是要让人觉得有趣、有意思嘛！想想那些在教室里头脑风暴的瞬间，真是一幅美丽的画卷。
而当讲到宇宙航行时，我就像是打开了潘多拉的盒子，所有孩子们的眼睛都亮了起来，满怀期待。谁不想知道，宇航员在太空中吃什么呢？他们的食物可是经过精心设计的，不然漂浮的食物可不是开玩笑的。想象一下，吃着漂浮的面条，那场面简直让人忍俊不禁！我还告诉他们，宇航员在太空中不仅要保持身体健康，还要时刻保持好心情，毕竟在那孤独的宇宙中，心理健康也是一门大学问。
用心 爱心 专心 1 第六章 万有引力与航天
第五节 宇宙航行 文本素材
一、教材分析：
本节内容主要介绍了宇宙速度、人造地球卫星、宇宙航天器等内容，人们在应用万有引力定律研究天体运动的基础上，实现人类的航天梦想，为科学研究、人类生活服务方面做出巨大的贡献。通过本节学习了解如下知识：
(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, V=RGM/或V=gR,数值上V1=7.9km/s .
(2)第二宇宙速度:克服地球引力,脱离地球的逃逸速度.V2=11.2km/s.
(3)第三宇宙速度:在地面附近发射物体挣脱太阳引力束缚的速度, V3=11.2km/s.
这节内容是万有引力理论的成就在生活中的应用,与我们的生活密切相关,让学生在学习物理的过程中感受到物理就在我们的身边,与我们的生活时刻联系在一起.从而引导学生进行科学和生活、和社会联系的思考，培养学生学习物理的兴趣，激发学生献身科学的热情，对学生科学价值观的形成起到重要的作用。
二、要点点拨
1.第一宇宙速度7.9km/s是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，而如人造卫星绕地球做匀速圆周运动的半径越大，则所需的线速度相应越小。
2.若实际发射卫星的的速度大于7.9km/s且小于11.2km/s，则卫星绕地球做椭圆运动。卫星如做椭圆运动，它在各点的速度大小是不同的由rGMv可粗略看出，r变大时，v变小。
3.在求解有关人造卫星的的习题时，一定要注意卫星离地面高度与卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径是两个不同的概念。
4.第二、第三宇宙速度虽然数值上比第一宇宙速度大不多，但要达到这一速度是相当困难的。
三、解题思路
1. 用万有引力定律处理天体问题，主要有两条解题思路：（1）在地面附近把万有引力看成等于物体受的重力，即mgF引，主要用于计算涉及重力加速度的问题；（2）把天体的运动看成是匀速圆周运动，且向心引FF，主要用于计算天体质量、密度以及讨论卫星的速度、角速度、周期随轨道的变化而变化等问题。
