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2019-2020年高中物理 6.5.人造衛(wèi)星、宇宙速度教案 新人教版必修1 一、學(xué)目標(biāo) 1.知道并會(huì)推倒第一宇宙速度. 2.能區(qū)分最小發(fā)射速度和衛(wèi)星最大速度。 二、教學(xué)重點(diǎn) 1.第一宇宙速度的推導(dǎo). 2.運(yùn)行速率與軌道半徑之間的關(guān)系. 三、教學(xué)難點(diǎn) 運(yùn)行速率與軌道半徑之間的關(guān)系. 四、教學(xué)方法 1.關(guān)于第一宇宙速度和地球同步衛(wèi)星軌道的教學(xué)，采用電教法、推導(dǎo)法、歸納法、講授法等綜合教法進(jìn)行. 2.關(guān)于天體的幾個(gè)層次的教學(xué)，采用電教法、講授法進(jìn)行. 五、教學(xué)過(guò)程 導(dǎo)入新課 1.問(wèn)：在高山上用不同的水平初速度拋出一個(gè)物體，不計(jì)空氣阻力，它們的落地點(diǎn)相同嗎？ 學(xué)生：它們的落地點(diǎn)不同，速度越大，落地點(diǎn)離山腳越遠(yuǎn).因?yàn)樵谕蛔呱缴蠏伋?，它們?cè)诳罩羞\(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同，速度大的水平位移大，所以落地點(diǎn)也較遠(yuǎn). 教師：假設(shè)被拋出物體的速度足夠大，物體的運(yùn)動(dòng)情形又如何呢？ 學(xué)生進(jìn)行猜想. 教師總結(jié)，并用多媒體模擬. 如果地面上空有一個(gè)相對(duì)于地面靜止的物體，它只受重力的作用，那么它就做自由落體運(yùn)動(dòng)，如果物體在空中具有一定的初速度，且初速度的方向與重力的方向垂直，那么它將做平拋運(yùn)動(dòng)，牛頓曾設(shè)想過(guò)：從高山上用不同的水平速度拋出物體，速度一次比一次大，落地點(diǎn)也一次比一次離山腳遠(yuǎn)，如果沒(méi)有空氣阻力，當(dāng)速度足夠大時(shí)，物體就永遠(yuǎn)不會(huì)落到地面上來(lái)，它將圍繞地球旋轉(zhuǎn)，成為一顆繞地球運(yùn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)星，簡(jiǎn)稱人造衛(wèi)星. 2.引入：那么人造衛(wèi)星的軌道半徑和它的運(yùn)動(dòng)速率之間有什么關(guān)系呢？本節(jié)課我們就來(lái)學(xué)習(xí)這個(gè)問(wèn)題。 新課教學(xué) （一）宇宙速度 1.設(shè)一顆人造衛(wèi)星沿圓形軌道繞地球運(yùn)轉(zhuǎn). ①教師：衛(wèi)星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的向心力由什么力提供？ 學(xué)生：由衛(wèi)星所受地球的萬(wàn)有引力來(lái)提供. ②據(jù)上述關(guān)系你能得到什么表達(dá)式？ 學(xué)生： ③所以我們得到 教師：在公式中，M為地球質(zhì)量，G為引力恒量，r為衛(wèi)星軌道半徑.此式為衛(wèi)星繞地球正常運(yùn)轉(zhuǎn)的線速度的表達(dá)式. 2.討論v與r之間的關(guān)系： 學(xué)生：由于GM一定，r越小，線速度v越大，反之，r越大，v越小. 教師：由此我們得到：距地面越高的衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)速率越小.那么，是向高軌道發(fā)射困難，還是向低軌道發(fā)射衛(wèi)星困難呢？ 學(xué)生：向高軌道發(fā)射衛(wèi)星比向低軌道發(fā)射衛(wèi)星要困難，因?yàn)橄蚋哕壍腊l(fā)射衛(wèi)星，火箭要克服地球?qū)λ囊ψ龈嗟墓? 3.對(duì)于靠近地面運(yùn)行的人造衛(wèi)星，求解它繞地球的速率. ①學(xué)生解答. ②在多媒體實(shí)物投影儀上抽查展示解題過(guò)程. 對(duì)于靠近地面運(yùn)行的人造衛(wèi)星，可以認(rèn)為此時(shí)的r近似等于地球的半徑R，則 　　 ③教師：這個(gè)速度就是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具有的速度，叫第一宇宙速度. 4.討論： ①第一宇宙速度是衛(wèi)星繞地球的最大速度，為什么？ ②為什么說(shuō)第一宇宙速度是發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度？ 學(xué)生討論后，教師總結(jié)： 第一宇宙速度v=7.9km/s可理解成： 一是發(fā)射衛(wèi)星進(jìn)入最低軌道所必須具有的最小速度. 二是衛(wèi)星進(jìn)入軌道正常運(yùn)轉(zhuǎn)的最大環(huán)繞速度，即所有衛(wèi)星的環(huán)繞速度均小于7.9km/s. 過(guò)渡：如果衛(wèi)星進(jìn)入地面附近的軌道速度大于7.9km/s,此時(shí)衛(wèi)星的運(yùn)行軌道又如何呢？　5.教師講解，并用多媒體模擬： ①當(dāng)人造衛(wèi)星進(jìn)入地面附近的軌道速度大于7.9km/s,而小于11.2 km/s,它繞地球運(yùn)動(dòng)的軌跡就不是圓形，而是橢圓. ②當(dāng)物體的速度等于或大于11.2km/s時(shí)，衛(wèi)星就會(huì)脫離地球的引力，不再繞地球運(yùn)行，這個(gè)速度叫做第二宇宙速度，也叫脫離速度. ③達(dá)到第二宇宙速度的物體還受到太陽(yáng)的引力，如果使衛(wèi)星的速度等于或者大于16.7km/s,這個(gè)速度叫做第三宇宙速度. (二）用多媒體放映“航天技術(shù)的發(fā)展和宇宙航行”的錄像資料，使學(xué)生了解我國(guó)在航天技術(shù)上所取得的巨大成就. （三）行星、恒星、星系和宇宙 教師：在萬(wàn)有引力的應(yīng)用中，我們談到了利用萬(wàn)有引力定律發(fā)現(xiàn)了海王星和冥王星，本節(jié)課我們又學(xué)習(xí)了人造衛(wèi)星，那么在宇宙中還有哪些天體存在呢？ 1.學(xué)生閱讀課文. 2.學(xué)生總結(jié)天體的層次. 行星→恒星→星團(tuán)→星系→宇宙 3.用多媒體展示天體各層次的實(shí)例. 4.問(wèn)：那么宇宙又是如何形成的呢？ ①教師介紹宇宙大爆炸理論及該理論的依據(jù)： 宇宙大爆炸理論認(rèn)為：宇宙起源于約二百億年前的一次大爆炸，爆炸初期，宇宙中現(xiàn)在可以看到的所有物質(zhì)都聚積在一起，宇宙的密度非常大，溫度非常高，隨著宇宙的不斷膨脹，溫度逐漸下降.星系、恒星、行星、生命等逐漸形成，直至現(xiàn)在我們所處的這個(gè)宇宙. 現(xiàn)代觀測(cè)表明，除了銀河系附近幾個(gè)星系外，幾乎所有的星系都在遠(yuǎn)離銀河系，而且遠(yuǎn)離的速度與距離成正比，這說(shuō)明宇宙在膨脹著，這一事實(shí)為宇宙大爆炸理論奠定了基礎(chǔ). ②學(xué)生據(jù)課文內(nèi)容，想象今后的宇宙將怎樣發(fā)展演化下去. ③教師：有關(guān)宇宙是怎樣產(chǎn)生的，又將如何演化下去等問(wèn)題還有許多課題需要我們不斷地去研究、探索，希望同學(xué)們努力學(xué)習(xí)，將來(lái)投入到這一研究中. 六、小結(jié) 通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道了： 1.第一宇宙速度（環(huán)繞速度）v1=7.9km/s 2.第二宇宙速度（脫離速度）v2=11.2km/s 3.第三宇宙速度（逃逸速度）v3=16.7km/s 2.宇宙中天體的層次： 行星—恒星—星團(tuán)—星系—宇宙 七、板書設(shè)計(jì)