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(教学设计)第10课人造卫星宇宙速度2025年新高考物理一轮全考点普查教学教学设计

授课内容

授课时数

授课班级

授课人数

授课地点

授课时间

课程基本信息

1.课程名称：《人造卫星宇宙速度》

2.教学年级和班级：高二（1）班

3.授课时间：2025年3月15日

4.教学时数：1课时

核心素养目标

1.理解人造卫星的运行原理及其与宇宙速度的关系。

2.培养运用物理知识解决实际问题的能力。

3.提升科学思维，通过实验和推理分析宇宙速度的概念。

教学难点与重点

1.教学重点

①人造卫星的定义及其运行轨道。

②第一宇宙速度和第二宇宙速度的概念及其计算。

③人造卫星发射过程中涉及到的能量转化。

2.教学难点

①第一宇宙速度和第二宇宙速度的推导过程，以及如何通过公式理解其物理意义。

②人造卫星在不同轨道上的运行速度和周期的计算方法。

③结合实际案例，分析卫星发射过程中力学和能量的综合应用。

教学资源

-物理课本相关章节内容

-多媒体投影仪

-计算器

-物理实验器材（如轨道模型、小球、测力计等）

-教学PPT

-物理学科软件（如模拟卫星轨道软件）

-纸质和电子版练习题

教学过程

1.导入新课

-（老师）同学们，大家好！上一节课我们学习了关于地球引力的知识，那么大家有没有想过，卫星是如何绕地球运行的？今天我们将学习一个新的概念——宇宙速度，这将是解答这个问题的关键。

-（学生）认真聆听，思考老师提出的问题。

2.知识回顾

-（老师）在进入新内容之前，我们先回顾一下地球引力的基本概念。地球引力是如何影响物体运动的？

-（学生）回答：地球引力使物体向地心加速运动。

-（老师）很好，那我们如何计算一个物体在地球表面的重力？

3.引入宇宙速度概念

-（老师）现在，我们来看一下宇宙速度的定义。宇宙速度是使物体能够绕地球或其他天体做圆周运动的速度。宇宙速度分为第一宇宙速度和第二宇宙速度，同学们，你们知道这两个速度分别代表什么吗？

-（学生）第一宇宙速度是卫星绕地球运行不落回地面的最小速度，第二宇宙速度是物体脱离地球引力束缚的最小速度。

4.探究第一宇宙速度

-（老师）那么，我们如何计算第一宇宙速度呢？我们可以通过万有引力定律和圆周运动的公式来推导。请大家拿出计算器，我们一起来尝试推导一下。

-（学生）跟随老师一起进行推导，记录公式和计算过程。

-（老师）推导完成后，我们可以看到第一宇宙速度大约是7.9公里/秒。这个速度有什么物理意义呢？

5.实例分析

-（老师）现在，我们来看一个实例。假设我们有一个卫星，它的质量是m，地球的质量是M，地球的半径是R。如果我们要使这个卫星成为地球的卫星，它需要达到什么样的速度？

-（学生）根据公式计算，得出卫星需要达到第一宇宙速度。

-（老师）很好，那我们再来看一下，如果卫星的速度大于第一宇宙速度但小于第二宇宙速度，它会是什么运动轨迹？

6.探究第二宇宙速度

-（老师）接下来，我们探究一下第二宇宙速度。同学们，你们知道第二宇宙速度是如何计算的吗？

-（学生）通过万有引力定律和能量守恒定律来计算。

-（老师）正确。现在，请大家尝试计算一下第二宇宙速度，并思考一下，为什么第二宇宙速度比第一宇宙速度大？

7.实验模拟

-（老师）为了更好地理解宇宙速度的概念，我们来进行一个实验模拟。请大家用轨道模型和小球来模拟卫星的运行轨道，并观察在不同速度下小球的运动情况。

-（学生）积极参与实验，记录观察结果。

8.总结与讨论

-（老师）通过实验，我们发现当小球的速度达到第一宇宙速度时，它可以绕轨道运行而不掉下来。而当速度大于第二宇宙速度时，小球可以脱离地球引力。现在，大家来讨论一下，这些实验结果对卫星发射有什么启示？

-（学生）讨论并分享自己的看法。

9.练习与应用

-（老师）现在，现在请大家完成以下练习题。假设一个卫星的质量为m，地球的质量为M，地球半径为R，计算这个卫星达到第一宇宙速度和第二宇宙速度时的速度分别是多少？

-（学生）独立完成练习题，老师巡回指导，解答学生的疑问。

10.课堂小结

-（老师）今天我们学习了宇宙速度的概念，掌握了第一宇宙速度和第二宇宙速度的计算方法，并通过实验加深了理解。希望大家能够将这些知识应用到实际中去，比如分析卫星发射的力学问题。

-（学生）总结今天的学习内容，理解并记忆关键概念。

11.作业布置

-（老师）最后，请大家完成课后作业，进一步巩固今天的学习内容。作业是：推导第二宇宙速度的公式，并解释其物理意义。

-（学生）记录作业要求，准备课后完成。

知识点梳理

1.宇宙速度的定义与分类

-宇宙速度是指物体在地球或其他天体表面附近，为达到某种特定的轨道运动状态所需的最小水平初速度。