物理教案－人造衛(wèi)星 宇宙速度

教學(xué)目標(biāo) 

知識(shí)目標(biāo)：

1、通過(guò)對(duì)行星繞恒星的運(yùn)動(dòng)及衛(wèi)星繞行星的運(yùn)動(dòng)的研究，使學(xué)生初步掌握研究此類問(wèn)題的基本方法：萬(wàn)有引力作為圓周運(yùn)動(dòng)的向心力；

2、使學(xué)生對(duì)人造衛(wèi)星的發(fā)射、運(yùn)行等狀況有初步了解，使多數(shù)學(xué)生在頭腦中建立起較正確的圖景；

能力目標(biāo)

通過(guò)學(xué)習(xí)萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用，通過(guò)解世界和中國(guó)的航天事業(yè)的發(fā)展，了解世界上第一顆人造衛(wèi)星、第一個(gè)宇宙飛船、第一個(gè)宇航員的知識(shí)，了解中國(guó)的神州一號(hào)、神州二號(hào)、神州三號(hào)的發(fā)射與回收，增強(qiáng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義熱情．

情感目標(biāo)

通過(guò)學(xué)習(xí)萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用，使學(xué)生真切感受到用自己所學(xué)的物理知識(shí)能解決天體問(wèn)題，能解決實(shí)際問(wèn)題，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情

 

教學(xué)建議

本節(jié)的教學(xué)過(guò)程 中在加強(qiáng)應(yīng)用萬(wàn)有引力定律的同時(shí)，還應(yīng)注重衛(wèi)星的發(fā)射過(guò)程.請(qǐng)教師注意下列幾個(gè)問(wèn)題.

一、天體運(yùn)動(dòng)和人造衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)模型

二、地球同步衛(wèi)星

三、衛(wèi)星運(yùn)行速度與軌道

衛(wèi)星從發(fā)射升空到正常運(yùn)行的連續(xù)過(guò)程，一般可分為幾個(gè)階段，每個(gè)階段對(duì)應(yīng)不同的軌道．例如發(fā)射軌道、轉(zhuǎn)移軌道、運(yùn)行軌道、同步軌道、返回軌道等．有些衛(wèi)星的發(fā)射并不是直接到達(dá)運(yùn)行軌道，而需要多次變軌．例如地球同步衛(wèi)星就是先發(fā)射到近地的圓軌道上，再變?yōu)闄E圓形轉(zhuǎn)移軌道，最后在橢圓形軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)變?yōu)橥�步軌道．因此發(fā)射過(guò)程需多級(jí)火箭推動(dòng)．

 

教學(xué)設(shè)計(jì)方案

教學(xué)重點(diǎn)：萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用

教學(xué)難點(diǎn) ：人造地球衛(wèi)星的發(fā)射

教學(xué)方法：討論法

教學(xué)用具：多媒體和計(jì)算機(jī)

教學(xué)過(guò)程 ：

一、人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)

問(wèn)題：

1、地球繞太陽(yáng)作什么運(yùn)動(dòng)？

回答：近似看成勻速圓周運(yùn)動(dòng)．

2、誰(shuí)提供了向心力？

回答：地球與太陽(yáng)間的萬(wàn)有引力．

3、人造衛(wèi)星繞地球作什么運(yùn)動(dòng)？

回答：近似看成勻速圓周運(yùn)動(dòng)．

4、誰(shuí)提供了向心力？

回答：衛(wèi)星與地球間的萬(wàn)有引力．

請(qǐng)學(xué)生思考討論下列問(wèn)題：

例題1、根據(jù)觀測(cè)，在土星外圍有一個(gè)模糊不清的光環(huán)，試用力學(xué)方法判定土星的光環(huán)究竟是與土星相連的連續(xù)物，還是繞土星運(yùn)轉(zhuǎn)的小衛(wèi)星群？

分別請(qǐng)學(xué)生提出自己的方案并加以解釋：

1、如果是連續(xù)物則：這些物體作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度與半徑成正比， 

2、如果是衛(wèi)星則：這些物體作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度與半徑的平方根成反比，  這個(gè)題可以讓學(xué)生充分討論．

二、人造衛(wèi)星的發(fā)射

問(wèn)題：1、衛(wèi)星是用什么發(fā)射升空的？

回答：三級(jí)火箭

2、衛(wèi)星是怎樣用火箭發(fā)射升空的？

學(xué)生可以討論并發(fā)表自己的觀點(diǎn)．

下面我們來(lái)看一道題目：

例題2、1999年11月21日，我國(guó)“神州”號(hào)宇宙飛船成功發(fā)射并收回，這是我國(guó)航天史上重要的里程碑．新型“長(zhǎng)征”運(yùn)載火箭，將重達(dá)8.4t的飛船向上送至近地軌道1，飛船與火箭分離后，在軌道1上以速度7.2km/s繞地球作勻速圓周運(yùn)動(dòng)．試回答下列問(wèn)題：

（1）根據(jù)課文內(nèi)容結(jié)合例題（2）（3）（4）問(wèn)畫出圖示．

 

（2）軌道1離地的高度約為：

A、8000km     B、1600km      C、6400km       D、42000km

解：由萬(wàn)有引力定律得： 

解得： =1600km

故選（B）

（3）飛船在軌道1上運(yùn)行幾周后，在 點(diǎn)開(kāi)啟發(fā)動(dòng)機(jī)短時(shí)間向外噴射高速氣體使飛船加速，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后飛船沿橢圓軌道2運(yùn)行，到達(dá) 點(diǎn)開(kāi)啟發(fā)動(dòng)機(jī)再次使飛船加速，使飛船速率符合圓軌道3的要求，進(jìn)入軌道3后繞地球作圓周運(yùn)動(dòng)，利用同樣的方法使飛船離地球越來(lái)越遠(yuǎn)，飛船在軌道2上從 點(diǎn)到 點(diǎn)過(guò)程中，速率將如何變化？

解：由萬(wàn)有引力定律得： 

解得： 

所以飛船在軌道2上從 點(diǎn)到 點(diǎn)過(guò)程中，速率將減小．

（4）飛船在軌道1、2、3上正常運(yùn)行時(shí)：

①飛船在軌道1上的速率與軌道3上的速率哪個(gè)大？為什么？

回答：軌道1上的速率大．

②飛船在軌道1上經(jīng)過(guò) 點(diǎn)的加速度與飛船在軌道2上經(jīng)過(guò) 點(diǎn)的加速度哪個(gè)大？為什么？

回答：一樣大

③飛船在軌道1上經(jīng)過(guò) 點(diǎn)的加速度與飛船在軌道3上經(jīng)過(guò) 點(diǎn)的加速度哪個(gè)大？為什么？

回答：軌道1上的加速度大．

  

探究活動(dòng)

收集資料。組織學(xué)生編寫相關(guān)論文。

1、世界第一顆人造衛(wèi)星到中國(guó)的第一顆人造衛(wèi)星的歷史過(guò)程。

2、我國(guó)的人造衛(wèi)星現(xiàn)在在天空中飛翔的有多少顆及它們的周期。

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