一、教材分析 >万有引力学生
1.知识特点:教材针对高一学生的基础和接受能力,重点突出了“宇宙速度”的教学,并强调逻辑的严密性。
2.知识地位: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”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。
二、教学目标
知识目标:
①了解人造卫星的发展历史;知道人造地球卫星的运行原理,会运用万有引力定律和圆周运动公式分析解答有关卫星运行的原因;
②掌握三个宇宙速度,会推导第一宇宙速度;
③能用所学知识求解卫星基本问题。
能力目标:
①培养学生科学探索能力;
②渗透物理方法教育,培养学生在处理实际问题时,如何忽略次要
因素,抓住主要因素,抽象出物理模型的能力;
③培养学生归纳、分析和推导能力。
情感目标:介绍我国航天事业的发展现状,激发学生的求知欲和民族自豪感,
培养爱国热情。
三、教学重点、难点
1重点;
(1)人造卫星的运行原理
(2)第一宇宙速度的推导;
(3)卫星做圆周运动时,各物理量的关系。
2难点;人造卫星运行速度与发射速度的区别;
3疑点;黑洞真的存在吗?
四、教学方法
启发式教学、多媒体辅助教学。
1教师;通过多媒体将抽象的卫星运动直观展示,加强学生的理解,并引导学生进行分析,最后对学生的结论进行补充和总结。
2.学生:通过观察,分析原理,并主动参与得出自己的观点,并用练习加强结论的理解。
五、教学准备:
多媒体课件制作,
六、教学流程
引言——人造卫星发展历史——人造卫星运行原理——卫星各个物理量与半径的关系——第一宇宙速度的推导——发射速度与运行速度的区别——第二宇宙速度与第三宇宙速度
七:教学过程
(一)引课(牛顿的卫星遐想)
1.历史:①苏联在1957年10月4日成功发射了世界第一颗人造地球卫星。
②美国
③我国航天事业
2.分类:天文学卫星通信卫星地球观察卫星导航卫星侦查卫星空间卫星3.过度:xxxx年2月10日一家美国公司的商业卫星在与一颗已报废的俄罗斯军用卫星发生的碰撞中遭到破坏。
(二)人造地球卫星
1.抛物演示实验:学生观察落地点的变化,落地点为什么会变化?
2.牛顿的思考与设想:
△抛出的速度v越大时,落地点越远,速度不断增大,将会出现什么结果?
△牛顿根据自己的设想草拟了一幅极富创意的人造卫星原理图。
△牛顿的设想由于受技术条件的限制,物体不可能达到这样的速度,但他
的思想启发了后人,在太空探索中立了头功。
引出人造地球卫星(简称人造卫星)的概念。
(三)宇宙速度
问题的提出:①地球近似看成圆,则人造卫星环绕地球旋转时做的是什么运动?
②人造卫星做匀速圆周运动的向心力由谁提供?
公式推导:假设地球质量M,卫星质量为m,卫星到地心的距离为r,卫星运
转的速度为v。
根据万有引力和圆周运动规律,引导学生分析、研究,并自己独立求出卫星运转速度:
公式拓展(学生自我推导)
角速度
卫星运行周期
公式分析:
不同的人造地球卫星,G、M是恒量,r是变量。
人造卫星离地面越高,卫星环绕地球的运动线速度、角速度越小,周期T越大。
学生思考:①将卫星送入低轨道和送入高轨道哪一个更容易?为什么?
②所需要的发射速度,哪一个更大?为什么?
③发射速度和卫星绕地旋转的速度是不是同一速度?发射速度大说
明什么?卫星运转速度大又说明什么?
近地轨道卫星分析方法:
方法1:启发:靠近地面时,r的值近似等于多少?
r≈R(地球半径)=6.37×106mG=6.67×10-11N.m2/kg2
M地=5.89×1024kg
提问:近地轨道卫星的周期是多少?
学生上台求解:T==2×3.14×=85分钟
再问:能否发射一颗周期为80分钟的卫星?为什么?
让学生讨论、分析,叫学生回答,得出结果:不能
方法2:启发:靠近地面时,r的值近似等于R地。
宇宙速度教学设计
文章来源自jsfw8学科网分析出≈mg
由=mg=v1=
将数据代入求解v=
v1=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,叫第一宇宙速度。
学生思考:我们刚研究过,当卫星的轨道半径越大时,卫星绕地球旋转时的速
度越小,卫星发射时越难,送入轨道需要消耗的能量越多,发射的
速度必须越大,由此我们可以得出要将人造卫星送入轨道运行速度
必须大于多少?
学生分析得出v≥7.9km/s
引导:发射速度越大,人造卫星就进入更高的轨道,当速度大到某一值时,卫星就会脱离地球的引力,不再绕地球运动我们把这个速度叫第二宇宙速度,它的大小为v2=11.2km/s。
同时分析飞到太阳系以外的宇宙空间,
速度必须等于或大小16.7km/s,这个速度
叫第三宇宙速度。
(四)知识巩固
例1一位同学根据向心力公式F=,若人造卫星质量m不变,当轨道半径r增大2倍时,人造卫星需要的向心力减小为原来的。另一位同学根据卫星的向心力绕地球行,由公式F=G推断,当r增大2倍时,人造卫星需要的向心力减小为原来的,哪位同学的说法对?说错的错在哪里?
例2地球同步卫星是相对于地面静止的和地球具有相同周期的卫星,周期T=24n,同步卫星必位于靠道上方n处,且n是一定的,已知地球半径R=6400km,试计算同步卫星的高度和速率。
(五)小结
(六)作业布置
1.阅读了解书上P110的阅读材料“黑洞”
2.P1042、7