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《宇宙航行》教案

一、教材分析

《宇宙航行》是必修2第六章第五节，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。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“万有引力定律及航天”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。

二、教学目标

（一）知识及技能

（1）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）简单了解航天发展史。

（4）能用所学知识求解卫星基本问题。

（二）过程及方法

（1）培养学生科学探索能力；

（2）培养学生在处理实际问题时，如何构建物理模型的能力；

（3）学习科学的思维方法培养学生归纳、分析和推导及合理表达能力。

（三）情感态度及价值观

介绍我国航天事业的发展现状，激发学习科学，热爱科学的激情，增强民族自信心和自豪感。

课时安排：一节课

三、设计理念

学科教学活动以学生为主体，促进学生知识、能力、品德三维一体的全面发展，这是本课件设计的基本理

念。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

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、积极参及，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。

四、教学重点、难点

（1）第一宇宙速度的推导；

（2）人造卫星运转的环行速度及卫星发射速度的区别；

五、教学方法

启发探究式教学、多媒体辅助教学。

六、教学准备：

多媒体制作，计算机。

七、教学过程

（一）创设情境，激发情感，引入新课

1.利用多媒体播放视频：超时空接触片段

2.导入语：探索宇宙的奥秘，奔向广阔而遥远的太空，是人类自古以来的梦想。“嫦娥奔

月”“神七问天”“神八及天宫一号对接”标志着我国掌握世界上最先进的航天技术。那么，卫星是如何

上天的？是如何到达指定高度的？会掉下来吗？是什么力使卫星能绕地球飞行？…

本节课我们就利用万有引力定律和圆周运动的知识对宇宙航行做一个初步的了解和研究。

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3.提出问题：抛出的石头会落地，为什么月亮没有落下来？月亮没有落下来必须具备什么条件？

（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．牛顿的思考及设想：

v

△抛出的速度越大时，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。

△展示牛顿的设想过程。

引出人造地球卫星（简称人造卫星）的概念。

（三）宇宙速度

探究一：以多大的速度抛出这个物体，它才会绕地球表面运动，不会落下来？一起探索原因，直到得

出结论。

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地球质量为6.0×10Kg，半径为=6.4×10m，=6.67×10N·m/Kg。

方法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力。

代入数据得v=7．9km/s

方法二：重力提供物体作圆周运动的向心力

1．第一宇宙速度

v=7.9km/s．

1

它是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具备的速度．

（１）如果卫星的速度小于第一宇宙速度，卫星将落到地面而不能绕地球运转

（２）等于这个速度，卫星刚好能在地球表面附近作匀速圆周运动

如果发射速度大于第一宇宙速度，结果会怎样呢？

2．第二宇宙速度

v=11.2km/s

2

这是卫