物理教案－人造衛(wèi)星 宇宙速度

教學(xué)目標(biāo) 

知識目標(biāo)：

1、通過對行星繞恒星的運動及衛(wèi)星繞行星的運動的研究，使學(xué)生初步掌握研究此類問題的基本方法：萬有引力作為圓周運動的向心力；

2、使學(xué)生對人造衛(wèi)星的發(fā)射、運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)

通過學(xué)習(xí)萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用，通過解世界和中國的航天事業(yè)的發(fā)展，了解世界上第一顆人造衛(wèi)星、第一個宇宙飛船、第一個宇航員的知識，了解中國的神州一號、神州二號、神州三號的發(fā)射與回收，增強學(xué)生的愛國主義熱情．

情感目標(biāo)

通過學(xué)習(xí)萬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)的物理知識能解決天體問題，能解決實際問題，增強學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情

 

教學(xué)建議

本節(jié)的教學(xué)過程 中在加強應(yīng)用萬有引力定律的同時，還應(yīng)注重衛(wèi)星的發(fā)射過程.請教師注意下列幾個問題.

一、天體運動和人造衛(wèi)星運動模型

二、地球同步衛(wèi)星

三、衛(wèi)星運行速度與軌道

衛(wèi)星從發(fā)射升空到正常運行的連續(xù)過程，一般可分為幾個階段，每個階段對應(yīng)不同的軌道．例如發(fā)射軌道、轉(zhuǎn)移軌道、運行軌道、同步軌道、返回軌道等．有些衛(wèi)星的發(fā)射并不是直接到達運行軌道，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地點變?yōu)橥�步軌道．因此發(fā)射過程需多級火箭推動．

 

教學(xué)設(shè)計方案

教學(xué)重點：萬有引力定律的應(yīng)用

教學(xué)難點 ：人造地球衛(wèi)星的發(fā)射

教學(xué)方法：討論法

教學(xué)用具：多媒體和計算機

教學(xué)過程 ：

一、人造衛(wèi)星的運動

問題：

1、地球繞太陽作什么運動？

回答：近似看成勻速圓周運動．

2、誰提供了向心力？

回答：地球與太陽間的萬有引力．

3、人造衛(wèi)星繞地球作什么運動？

回答：近似看成勻速圓周運動．

4、誰提供了向心力？

回答：衛(wèi)星與地球間的萬有引力．

請學(xué)生思考討論下列問題：

例題1、根據(jù)觀測，在土星外圍有一個模糊不清的光環(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，還是繞土星運轉(zhuǎn)的小衛(wèi)星群？

分別請學(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動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動的線速度與半徑的平方根成反比，  這個題可以讓學(xué)生充分討論．

二、人造衛(wèi)星的發(fā)射

問題：1、衛(wèi)星是用什么發(fā)射升空的？

回答：三級火箭

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．

下面我們來看一道題目：

例題2、1999年11月21日，我國“神州”號宇宙飛船成功發(fā)射并收回，這是我國航天史上重要的里程碑．新型“長征”運載火箭，將重達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動．試回答下列問題：

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

 

（2）軌道1離地的高度約為：

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

解：由萬有引力定律得： 

解得： =1600km

故選（B）

（3）飛船在軌道1上運行幾周后，在 點開啟發(fā)動機短時間向外噴射高速氣體使飛船加速，關(guān)閉發(fā)動機后飛船沿橢圓軌道2運行，到達 點開啟發(fā)動機再次使飛船加速，使飛船速率符合圓軌道3的要求，進入軌道3后繞地球作圓周運動，利用同樣的方法使飛船離地球越來越遠，飛船在軌道2上從 點到 點過程中，速率將如何變化？

解：由萬有引力定律得： 

解得： 

所以飛船在軌道2上從 點到 點過程中，速率將減小．

（4）飛船在軌道1、2、3上正常運行時：

①飛船在軌道1上的速率與軌道3上的速率哪個大？為什么？

回答：軌道1上的速率大．

②飛船在軌道1上經(jīng)過 點的加速度與飛船在軌道2上經(jīng)過 點的加速度哪個大？為什么？

回答：一樣大

③飛船在軌道1上經(jīng)過 點的加速度與飛船在軌道3上經(jīng)過 點的加速度哪個大？為什么？

回答：軌道1上的加速度大．

  

探究活動

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)星到中國的第一顆人造衛(wèi)星的歷史過程。

2、我國的人造衛(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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