2024_2025学年高中物理第三章万有引力定律4人造卫星宇宙速度教案教科版必修2.doc
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人造卫星宇宙速度
【教材分析】
本节是教科版《必修2》万有引力定律一章的最终一节,是引导万有引力定律的综合应用,是学生利用所学学问解决实际问题的内容.新教材增加了人造地球卫星从提出设想到成功放射的历程,并且揭示了人造地球卫星在通信、导航、收集气象数据和其他很多领域内的应用,加强了学生生活与现代社会及科技进展的联系,使学生更加关注物理学的技术应用所带来的社会问题,更加关注科学技术的现状及进展趋势可以增加学生的求知欲,进展科学探究的兴趣,学习科学探究的方法,进展自主学习力量,养成良好的思维习惯,体现了新课标的总体目标要求.了解人造卫星的有关学问;知道三个宇宙速度的含义,会推导第一宇宙速度.新课程标准要求:了解人造卫星的放射与运行原理,知道三个宇宙速度的含义,会推导第一宇宙速度;通过了解人造卫星的运行原理,生疏万有引力定律对科学进展所起的作用,培育学生科学服务于人类的意识.
【学情分析】
学生应当知道什么是围绕速度,会通过公式计算人造卫星的围绕速度,知道为什么人造卫星不会从天上掉下来,分析卫星的运行规律.学生还应当知道什么是其次宇宙速度和第三宇宙速度,卫星达到其次宇宙速度和第三宇宙速度时将会怎样运动.
【教学目标】通过本节课的学习探究,你应当:
通过课内沟通、小组争论、教师点评,理解把握人造卫星的线速度、角速度、周期及向心加速度与轨道半径的关系。
通过小组争论、计算,知道三个宇宙速度的含义,会推导第一宇宙速度。
了解人造卫星的相关学问及我国卫星放射的状况,激发学生的爱国热忱。
【教学预备】
视频、动画、网上资源、多媒体技术.
【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.
【教学方式】
讲授、争论.
【教学过程】
【活动一】知道人造卫星、推导人造卫星v、ω、a、T和半径的关系
活动
目标
活动
形式
活动
过程
设计
意图
知道人造卫星、推导人造卫星v、ω、a、T和半径的关系
观看
动画
讨论
交流
交流
评价
教师
点评
交流
评价
教师
点评
牛顿猜想:
观看动画“牛顿的设想”1、2、3步.
教师提问:为什么都落回了地面?学生回答,由于受到万有引力,有的说是重力的作用.
教师提问:观看和比较不同速度的物体运动轨迹,你能发觉什么?学生观看、思考争论,得出物体的初速度越大,飞得越远.
教师提问:从刚才的结论,你还能想到什么?学生回答物体会围绕地球转动,速度大到肯定程度,物体将做离心运动,可能飞出太阳系.
观看动画“牛顿的设想”4、5、6步.
师生小结:牛顿设想的运动是完全可能的.当抛出物体的初速度足够大时,物体将围绕地球做匀速圆周运动,成为一颗人造地球卫星.(出示课题:人造卫星宇宙速度)
1.人造卫星
(1).卫星绕地球做圆周运动的动力学依据:万有引力供应向心力.
(2).卫星轨道平面都过地心。
2.人造卫星a、v、ω、T和半径的关系
(1).推导a、v、ω、T和半径的关系:
(2).查找规律:
①v、ω、a、T和_半径_有关;
②半径越大,_v、ω、a、越小,__T_越大。此结论在_中心天体质量肯定条件下成立。
(3).拓展:行星绕太阳运行模型
①角速度比地球大的行星哪些?
②周期大于一年的有哪些行星?
学生在教师设计的问题情境中进一步思考、争论、推理,在开心的观看、思考中获得成功的喜悦.学生能用圆周运动的特点从已知理论的角度证明这种可能性,从而引导学生把握科学的思维方法.
“提出问题,学生争论”的基础上,加强思维引导,使学生能建立正确的思维方式,努力形成正确的分析思路,理清各物理量之间的关系,
【活动二】宇宙速度
活动
目标
活动
形式
活动
过程
设计
意图
掌握
宇宙
速度
自主
计算
课内
交流
学生
互评
自主
阅读
教师
点评
1.运行速度与放射速度理解:
放射速度:从地球表面放射人造卫星,一般使用三级火箭。我们把最终一级火箭脱离时卫星的速度称为放射速度。
运行速度:卫星在进入轨道后绕地球运动的线速度.
若地面四周重力加速度g=9.8m/s2,地球质量M=5.98×1024kg,引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2,对于靠近地面运行的人造卫星,可认为r近似等于地球半径R=6.37×106m,计算卫星运行速度大小V?
G=m或mg=m
师生共同合作,得出第一宇宙速度v1=7.9km/s