宇宙航行说课稿

第一篇：宇宙航行说课稿

《宇宙航行》说课稿

说课人：张婷婷

尊敬的各位领导，各位专家，教育界的各位同仁们，大家好。今天我说课的题目选自人教版高中物理必修二第六章第五节《宇宙航行》。下面我将从教材分析、学情分析，教学目标、教学重难点、教学方法、教学程序、作业设计与板书设计几个的方面进行阐述。

一、教材分析

《宇宙航行》是新课程人教版必修二第六章第五节的内容，重点推导了第一宇宙速度，介绍了第二、第三宇宙速度。通过对人造卫星、宇宙速度的介绍，使学生对航天科学产生兴趣，增强民族自信心和自豪感。

二、学情分析

从学生年龄特征来看，大多是90后出生，他们已经对本节知识有一定的接受能力，但是对知识体系条理性掌握，对易混淆知识的辨别能力还欠缺。从学生的知识基础来看，本节与第五章息息相关，不同水平的学生学起来认知程度不一样。从认知特点及思维规律来看，学生容易接收表象、浅显的知识，不易接收推理性强、易混淆的知识。

三、教学目标 1.知识与技能

（1）知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一宇宙速度。（2）会解决涉及人造地球卫星运动的较简单的问题 2.过程与方法

在学习牛顿对卫星发射猜想的同时，培养学生科学探索能力；培养学生在处理实际问题时，如何构建物理模型的能力。3.情感态度与价值观

（1）通过展示人类在宇宙航行领域中的伟大成就，激发学生学习物理知识的热情。（2）通过介绍我国在航天方面的成就，激发学生的爱国热情，增强民族自信心和自豪感（3）感知人类探索宇宙的梦想，促使学生树立献身科学的人生观和价值观。

四、教学重点

掌握第一宇宙速度的推导过程和方法，了解第一宇宙速度的应用领域。

突破重点的方法：从牛顿的设想出发，利用平抛运动的相关知识，提出了卫星不落回地面的最小发射速度，当卫星以这样的速度发射出去，卫星在地表附近绕地球运动，引出了第一宇宙速度。主要用到的方法是从假设出发，结合所学知识进行逻辑推理，从而得到结果，学生参与了探索过程，对本部分知识记忆更深刻。

五、教学难点

卫星的发射速度与环绕速度的区别。

突破难点的方法：对人造卫星的环绕速度与发射速度两概念做重点强调，让学生从概念上做一个本质上区别。

六、教学方法

讲述法、提问法、设问法、多媒体演示法、引导讨论法、小组讨论法等。

七、教学程序

1.创设情境、引入新课：

进入课程之前，展示参加“越野赛”同学的照片，祝贺他们取得了好成绩！

(设计意图：引起学生注意，调动学生积极性，提高其兴奋点，顺势引入新课。)PPT展示：

嫦娥奔月、敦煌飞天、万户及杨利伟的图片。

导入语：从万户到杨利伟，人类在探索宇宙的过程中经历了艰辛与挫折，但是他们无畏的精神值得我们学习，请学生用掌声表达对他们的敬意。通过这节课来学习人类是如何实现“飞天梦想”的。

2.讲授新课：（1）宇宙速度

教师展示平抛运动，引导学生观察现象，将学生的回答与牛顿的设想作对比，作出肯定。教师鼓励学生对得到的结论进行发散思维，学生可能很难由一个平面跳跃到地球这个大曲面，教师给予适当的引导，并适时设疑：若将从地球这个大曲面上抛出一物体当速度逐渐增大时会有什么现象发生呢？让学生思考猜测，分组讨论，教师巡回指导，并派代表发表见解。教师评价总结。

提出问题：请学生考虑，人造卫星发射成功，绕地球做圆周运动的向心力由谁提供？学生讨论，教师给予解释引导，共同建立物理模型、总结出解题思想。请同学写出相关公式，课件出示正确公式，同桌之间互相纠正。

让学生思考以多大速度发射物体，能使之不再落回地面？让学生分组探究如何求解物体绕地球附近做匀速圆周运动的线速度。要求学生掌握两种求解线速度的方法，并独立计算线速度的数值。教师的任务是说明其意义：最小的发射速度，最大的环绕速度，并加以解释。介绍第二、第三宇宙速度，使学生明确它们的数值。最后教师运用课件动态展示人造卫星处于第一、第二、第三宇宙速度下的运行情况及运行轨道，变抽象概念为实际模型，加深学生的理解。（2）梦想成真

播放视频：历史回顾（人类载人航天50年），介绍我国航天事业的发展历程。通过播放视频及展示图片，使学生了解卫星发射方面的情况，体会科学定律对人类探索未知世界的作用，感受人类对客观世界不断探究的精神和情感，激发爱国热情，树立献身科学的人生价值观。

八、作业设计：1.P44问题与练习2、3 2.课外探究活动： 收集资料编写相关文章。

《我国的航天事业发展的历程及取得的重大成果》

（设计意图：课外探究作业不仅可以巩固课堂学习的知识，而且能扩展学生的视野。）

教师课堂结束语，对学生进行情感激励，有始有终，较好的结束课堂教学活动。

九、板书设计

6.5宇宙航行

v2法二：mgm

RvgR7.9km/s

一、宇宙速度 1.第一宇宙速度：（1）定义：（2）求法：

Mmv2Gm法一：r2 rGMv7.9km/sr（3）数值：v17.9km/s

2.第二宇宙速度：v211.2km/s 3.第三宇宙速度：v316.7km/s

二、梦想成真

我的说课到此结束，欢迎各位领导，各位专家，教育界的各位同仁们给予指导!谢谢。

第二篇：《宇宙航行》教案

宇 宙 航 行

段 春 水

一、教材分析

《宇宙航行》系新课程人教版必修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“万有引力定律与航天”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）知识与技能

（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）过程与方法

（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）情感态度与价值观

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

教 具：多媒体课件、计算机

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、积极参与，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与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：神七问天

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”标志着我国具有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。

3.提出问题：抛出的石头会落地，为什么卫星、月亮没有落下来？卫星、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．牛顿的思考与设想：

△抛出的速度v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

1、问题的提出：人造卫星为什么不掉下来，人造卫星的线速度有多大。进行提示想想杂技水流星，水到了最高点为什么不掉来，一起探索原因，直到得出结论。围绕线速度问题，让学生猜测高轨道还是低轨道的人造卫星线速度更大。

利用这样的教学设计，力求真正的体现学生的主体地位和老师的主导作用。强调学生自己探究、自行分析的能力，得出结论：

由此解出

学生证实了刚才的猜测，在这一基础上，让同学们自己研究ω、T 和半径r的关系，每位同学都能找到：，随着半径增大，ω减小，随着半径增大，T变大

接下去的任务就是如何导出第一宇宙速度，在点评公式时，提示学生，半径是不是有什么特殊的情况，运行的最小半径为多少？让学生以小组为单位进行探究。在理想情况下，运行的半径最小就是靠近地面的人造卫星，半径近似等于地球半径，也就是最大的线速度，学生得出：

可以近似认为r=R，将此代入，地球质量为5.89×1024Kg，半径为R=6.37×106m，G=6.67×10-11N·m2/Kg2 m/s=7.9Km/s

v1=7.9km/s是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，叫第一宇宙速度。学生思考：

（1）将卫星送入低轨道和送入高轨道哪一个更容易？为什么？（2）所需要的发射速度，哪一个更大？为什么？

（3）发射速度和卫星绕地旋转的速度是不是同一速度？发射速度大说明什么？卫星运转速度大又说明什么？

从能的角度，圆周运动的公式引导学生分析二者的不同。学生思考：

我们刚研究过，当卫星的轨道半径越大时，卫星绕地球旋转时的速度越小，卫星发射时越难，送入轨道需要消耗的能量越多，发射的速度必须越大，由此我们可以得出要将人造卫星送入轨道的发射速度必须大于多少？学生分析得出v≥7.9km/s

引导：发射速度越大，人造卫星就进入更高的轨道，当速度大到某一值时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运动我们把这个速度叫第二宇宙速度，它的大小为v2=11.2km/s。

同时分析飞到太阳系以外的宇宙空间，速度必须等于或大于16.7km/s，这个速度叫第三宇宙速度。动画展示三个宇宙速度

（四）梦想成真。让学生具有振兴中华的使命感与责任感

播放一段世界和中国的航天史实。让同学感想到：我们是祖国的未来的希望，现在需要努力学习科学文化知识，将来为祖国的航天事业做贡献。要培养学生坚韧不拨、勇于探索、协力合作的科学精神以及严谨求实、谦虚谨慎、勇于质疑科学态度；也要培养学习者热爱科学、热爱祖国的情感；努力学习、振兴中华的责任感。这些策略在本案例中得到了体现。

（五）练习反馈，拓展延伸：

例1 设地球的质量不变,而地球半径增加为原来的2倍,那么从地球发射的第一宇宙速度的大小应为原来的()

A.倍

B.倍

C.½ 倍

D.2倍

例2 关于宇宙速度，下列说法正确的是（）A.第一宇宙速度是能使人造地球卫星飞行的最小发射速度 B.第一宇宙速度使人造地球卫星绕地球飞行的最小速度 C.第二宇宙速度使卫星在椭圆轨道上运行时的最大速度 D.第三宇宙速度时发射人造地球卫星的最小速度

（六）小结与作业布置作业

1.航天事业正改变着人类的生活，请你到网上查阅，近几年的航天大事的资料，阐述你的观点，与同学交流。2.课本44页1、3题。结束语

尽管人类已经跨入太空，登上月球，但是，相对于宇宙之宏大，地球和月亮不过是茫茫宇宙中的两粒尘埃；相对宇宙之久长，人类历史不过是宇宙年轮上一道小小的刻痕„„宇宙留给人们的思考深邃而广阔。宇宙有没有边界？有没有起始和终结？地外文明在哪里？爱因斯坦曾经说过:“一个人最完美和最强烈的情感来自面对不解之谜。”你想加入破解他的行列吗？努力学习吧！

八、综合评价：

这节课始终以学生为主体精心设计学习活动。没有让学生机械的记忆，而且给学生主动探索、自主学习的空间，通过学生的思考、动手、观察、讨论，激发学生的学习热情，使学生由被动接受知识转化为主动的获取知识，让学生真正学会如何学习，使学生的创新潜能得到最大发挥。

第三篇：《宇宙航行》教案

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《宇宙航行》教案

一、教材分析

《宇宙航行》系新课程人教版必修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“万有引力定律与航天”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）知识与技能

（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）过程与方法

（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）情感态度与价值观

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

教 具：多媒体课件、计算机

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、积极参与，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

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（1）第一宇宙速度的推导；

（2）人造卫星运转的环行速度与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：神七问天

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”标志着我国具有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。

3.提出问题：抛出的石头会落地，为什么卫星、月亮没有落下来？卫星、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．牛顿的思考与设想：

△抛出的速度v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

问题

猜测

獭猜猜猜 如何验证

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1、问题的提出：人造卫星为什么不掉下来，人造卫星的线速度有多大。进行提示想想杂技水流星，水到了最高点为什么不掉来，一起探索原因，直到得出结论。围绕线速度问题，让学生猜测高轨道还是低轨道的人造卫星线速度更大。

利用这样的教学设计，力求真正的体现学生的主体地位和老师的主导作用。强调学生自己探究、自行分析的能力，得出结论：

由此解出

学生证实了刚才的猜测，在这一基础上，让同学们自己研究ω、T 和半径r的关系，每位同学都能找到：，随着半径增大，ω减小，随着半径增大，T变大

接下去的任务就是如何导出第一宇宙速度，在点评公式时，提示学生，半径是不是有什么特殊的情况，运行的最小半径为多少？让学生以小组为单位进行探究。在理想情况下，运行的半径最小就是靠近地面的人造卫星，半径近似等于地球半径，也就是最大的线速度，学生得出：

可以近似认为r=R，将此代入，地球质量为5.89×1024Kg，半径为R=6.37×106m，G=6.67×10-11N·m2/Kg2 m/s=7.9Km/s

v1=7.9km/s是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，叫第一宇宙速度。学生思考：

（1）将卫星送入低轨道和送入高轨道哪一个更容易？为什么？（2）所需要的发射速度，哪一个更大？为什么？

（3）发射速度和卫星绕地旋转的速度是不是同一速度？发射速度大说明什么？卫星运转速度大又说明什么？

从能的角度，圆周运动的公式引导学生分析二者的不同。学生思考：

我们刚研究过，当卫星的轨道半径越大时，卫星绕地球旋转时的速度越小，卫星发射时越难，送入轨道需要消耗的能量越多，发射的速度必须越大，由此我们可以得出要将人造卫星送入轨道的发射速度必须大于多少？学生分析得出v≥7.9km/s

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引导：发射速度越大，人造卫星就进入更高的轨道，当速度大到某一值时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运动我们把这个速度叫第二宇宙速度，它的大小为v2=11.2km/s。

同时分析飞到太阳系以外的宇宙空间，速度必须等于或大于16.7km/s，这个速度叫第三宇宙速度。动画展示三个宇宙速度

（四）梦想成真。让学生具有振兴中华的使命感与责任感

播放一段世界和中国的航天史实。让同学感想到：我们是祖国的未来的希望，现在需要努力学习科学文化知识，将来为祖国的航天事业做贡献。要培养学生坚韧不拨、勇于探索、协力合作的科学精神以及严谨求实、谦虚谨慎、勇于质疑科学态度；也要培养学习者热爱科学、热爱祖国的情感；努力学习、振兴中华的责任感。这些策略在本案例中得到了体现。

（五）练习反馈，拓展延伸：

例1 设地球的质量不变,而地球半径增加为原来的2倍,那么从地球发射的第一宇宙速度的大小应为原来的()

A.倍

B.倍

C.½ 倍

D.2倍

例2 关于宇宙速度，下列说法正确的是（）A.第一宇宙速度是能使人造地球卫星飞行的最小发射速度 B.第一宇宙速度使人造地球卫星绕地球飞行的最小速度 C.第二宇宙速度使卫星在椭圆轨道上运行时的最大速度 D.第三宇宙速度时发射人造地球卫星的最小速度

（六）小结与作业布置作业

1.航天事业正改变着人类的生活，请你到网上查阅，近几年的航天大事的资料，阐述你的观点，与同学交流。2.课本44页1、3题。结束语

尽管人类已经跨入太空，登上月球，但是，相对于宇宙之宏大，地球和月亮不过是茫茫宇宙中的两粒尘埃；相对宇宙之久长，人类历史不过是宇宙年轮上一道小小的刻痕„„宇宙留给人们的思考深邃而广阔。宇宙有没有边界？有没有起始和终结？地外文明在哪里？爱因斯坦曾经说过:“一个人最完美和最强烈的情感来自面对不解之谜。”你想加入破解他的行列吗？努力学习吧！

八、综合评价：

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这节课始终以学生为主体精心设计学习活动。没有让学生机械的记忆，而且给学生主动探索、自主学习的空间，通过学生的思考、动手、观察、讨论，激发学生的学习热情，使学生由被动接受知识转化为主动的获取知识，让学生真正学会如何学习，使学生的创新潜能得到最大发挥。

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第四篇：《宇宙航行》教案

宇宙航行

教案

一、教案背景

本节前已经讲过卫星的发射，环绕的有关知识，对卫星环绕地球飞行的速率、周期等有了初步的了解，高中阶段主要研究的有极地卫星和地球同步卫星，其中地球同步卫星用于通讯等和人们生活息息相关用途，并且其轨道、运动有着其自己的特点。因此设立了本教案让同学们更好的了解同步卫星的特点及用途，培养学生的学习兴趣。

二、教学课题 地球同步卫星

三、教材分析

本节为第六章第五节中的一个内容。此前，学生已经学习了圆周运动和万有引力定律，知道卫星做圆周运动所需要的向心力是万有引力所充当的。并且在万有引力定律的成就一课中，对天体的运动规律也有了一定的认识。四、三维目标

（一）知识与技能

1、了解地球同步卫星的一些实际应用。

2、了解地球同步卫星的运动特点。

3、地球同步卫星和其他卫星的运动的共同点：万有引力作为行星、卫星圆周运动的向心力，会用万有引力定律计算天体的质量。

4、理解并运用万有引力定律处理地球同步卫星问题的思路和方法。

（二）过程与方法

1、培养学生根据事件的之间相似性采取类比方法分析新问题的能力与方法。

2、培养学生归纳总结建立模型的能力与方法。

3、培养学生自学能力和团队合作意识。

（三）情感、态度与价值观

体会万有引力定律在人类认识自然、改造自然的巨大意义和作用。使学生对航天知识产生兴趣，增强学生学习物理的积极性和主动性。五、教学重点、难点

重点：地球同步卫星的轨道特点和运行规律。难点：地球同步卫星的轨道位置的确定。

六、教学方法

教师启发、引导，学生观察并自主思考，讨论、交流学习成果。并结合应用现代信息技术和网络资源。通过分析找到地球表面物体万有引力与两个分力——重力和物体随地球自转的向心力，与同步卫星若在北半球受到的万有引力的两个分力进行对比与比较。得到地球同步卫星轨道位置的结论，并由万有引力定律及同步卫星周期，从而推导地球同步卫星的速度、高度等。

七、教学过程

（一）、新课引入

在地球的周围有许许多多的卫星，有气象卫星、通讯卫星等等。其中有一种很特别的卫星它总是相对于地球的一个固定位置保持相对静止，这种卫星就是地球同步卫星。

（二）新课教学

1、简单介绍地球同步卫星

卫星环绕地球的角速度与地球自转的周期相同，相对于地面静止，因此从地球上看它总在某地的正上方，因此叫做地球同步卫星。学生活动：根据地球同步卫星的定义讨论、归纳、总结其特点：（教师引导并总结）

 与地球具有相同的角速度和周期，地球同步卫星的周期T=24h。 相对于地球的某地保持相对静止。

提出疑问：既然是相对于地球某地保持静止，那么在大连的上空有没有地球同步卫星？并给出若卫星相对于大连所在的北半球保持静止应有的轨道图片。

2、地球同步卫星的轨道 若同步卫星在大连的正上方，如图一B点所示。在地球表面，北半球的物体收到的力如图二所示。学生活动：

对比图

一、图二的区别。

地球表面的物体万有引力的两个分力——向心力和重力，重力与支持力平衡，所以静止不动；在天空的同步卫星也收到地球对其的万有引力，万有引力 的两个分力F1和F2，分力F1充当向心了，另一分力F2 没有力与其平衡，所以卫星将在分力F1的作用下向F1的方向运动，不能保持相对于地面静止。学生活动：

分析地球同步卫星实际的轨道：赤道平面上距地一定高度的轨道上。

3、地球同步卫星的轨道高度

已经知道地球同步卫星的周期和实际的轨道，若地球质量为M，地球半径为R，周期为T，能否利用这些条件计算出地球同步卫星距离地面的高度？ 学生活动：在演算纸上进行推导计算

解：忽略地球自转，万有引力完全充当向心力，则：

图二 图一

Mm42 Gm2Rh 2(Rh)T2GMT

h3R

其中G、M、T、R都是定值

42那么可得出结论：地球同步卫星具地面的高度也是一定的。地球同步卫星的轨道高度大约是地球半径的六倍，约为36000km。

4、地球同步卫星速率

由上面已经推出的地球同步卫星的轨道半径和周期，由学生推导地球同步卫星的速率。

速率v2r

对于地球同步卫星来说，轨道半径和周期一定，那么其速率为定T值。即：所有地球同步卫星的速率相同。

v3km/s

5、归纳地球同步卫星的轨道和运动的特点 学生活动：归纳地球同步卫星的特点（1）、定周期： T=24 h

（2）、定轨道：地球同步卫星在通过赤道的平面上运行，（3）、定高度：离开地面的高度h为定值，约为地球轨道半径的6倍。h = 36000千米

（4）、定速率：所有同步卫星环绕 地球的速度都相同。V = 3千米/秒 教师介绍地球同步卫星的第五个特点：

（5）、定点：每颗卫星都定在世界卫星组织规定的位置上。

6、知识扩展：地球同步卫星的原理和用途

由学生分组讨论，并上网查阅相关资料几分种后各组选出代表发言，让学生相互合作，体验探究未知领域的过程，寻找科学的学习方法。

在同步卫星所在的轨道上，为了防止卫星间相互干扰，每3°才能放置一颗同步卫星。在地球同步轨道上布设3颗通讯卫星，即可实现除两极外的全球通讯。

北斗卫星导航系统是中国自行研制开发的区域性有源三维卫星定位与通信系统（CNSS），它由5颗地球同步卫星和30颗非静止轨道卫星。

7、地球同步卫星与极地卫星的对比 以问题的形式向学生提出如下几问：

（1）谁飞得高？（极地卫星飞行高度600-1500km，地球同步卫星飞行高度36000km）

（2）谁的运行周期长？（地球同步卫星周期24h，极地卫星周期12h）（3）谁的速度得快？（极地卫星 由公式推导：vGM）r（4）侦察卫星是什么卫星？（极地卫星）通信卫星呢？（同步卫星）

学生以小组的形式，讨论学习相关问题，每小组选出代表回答以上问题。

（三）课题小结

1、地球同步卫星相对于地球的一个固定位置保持相对静止，绕地球做圆周运动，地球对卫星的万有引力充当了向心力。

2、地球同步卫星特点，五个一定：定周期、定轨道、定高度、定速率、定点。

3、地球同步卫星和极地卫星的区别。

（四）巩固与练习

1、由于通讯和广播等方面的需要，许多国家发射了地球同步卫星，这些卫星的：

A.质量可以不同

B.轨道半径可以不同

C.轨道平面可以不同

D.速率可以不同

2、据报道，我国数据中继卫星“天链一号01星”于2008年4月25日在西昌卫星发射中心发射升空，经过4次变轨控制后，于5月1日成功定点在东经77 赤道上空的同步轨道。关于成功定点后的“天链一号01星”，下列说法正确的是： A.运行速度大于7.9 km/s B.离地面高度一定，相对地面静止

C.绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大 D.向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等 八．板书设计

地球同步卫星

一、地球同步卫星：对于地球的一个固定位置保持相对静止，其角速度与地球自转角速度相同。

二、地球同步卫星的特点（五个一定）

1、定周期： T=24 h

2、定轨道：地球同步卫星在通过赤道的平面上运行。

3、定高度：离开地面的高度h为定值。

4、定速率：所有同步卫星环绕地球的速度都相同。

5、定点：每颗卫星都定在世界卫星组织规定的位置上。

第五篇：《宇宙航行》教学设计

《宇宙航行》教学设计

一、【设计思路】

1.“宇宙航行”是人教版普通高中《物理》教材·必修2—第六章“万有引力与航天”的第五节内容，介绍了万有引力的实践性成就，万有引力理论使人类实现“飞天”梦想。本节课是一节知识应用与扩展的课程，所以设计时注意加大知识含量，引起学生兴趣。同时注意方法的培养，让学生养成用万有引力是天体运动的向心力这一基本方法研究问题的习惯，避免套公式的不良习惯。围绕第一宇宙速度的讨论，让学生形成较正确的卫星运动图景。

2.积极创设问题情境、启发学生思维；利用电教媒体提供丰富的信息资源和交互平台。

二、【教材分析】

本章知识与内容结构示意图

从以上框图不难看出本节内容是整章知识的综合应用，也是本章中与实际联系最为紧密的一节，所以本节内容是《万有引力与航天》一章中的重要一节。

三、【教学目标】

根据本节教材特点确定本节教学目标如下：

（一）知识与技能

运用万有引力定律研究宇宙速度，认识万有引力的发现对探索未知世界的作用

1、会计算并理解人造卫星的环绕速度

2、知道第二宇宙速度和第三宇宙速度

3、激发学生探索未知世界的兴趣

（二）过程与方法

体会万有引力定律的发现对科学技术的发展和人类社会的进步所产生的重要作用

1.了解人造地球卫星的最初梦想。

2.第一宇宙速度的推导过程。

3.会解决涉及人造地球卫星运动的较简单的问题。

（三）情感态度与价值观

展示我国航天事业所取得的成就，增强学生的民族自豪感和社会责任感

1.体会万有引力定律在航天事业发展中的重要作用，产生探究的成就感；

2.感受人类对客观世界不断探究的精神和情感，激发学习兴趣，认识到掌握物理规律的价值；

3.渗透“学以致用”的思想，激发学生的学习热情。

四、【教学重点和难点】

●重点：会计算并理解宇宙第一速度，知道第二宇宙速度和第三宇宙速度

●难点：创设问题情景，理解三个宇宙速度的物理意义

五、【学习起点能力分析】

●在物理1的第3章中，学生已经知道力与运动的关系，能理解牛顿第二定律；在物理2的第4章中，学生初步研究了研究了圆周运动；本章中又学了万有引力定律以及前面所学的能量的观点等。这些都是学习本节课的基础知识

●高中学生大都会对航天常识有所了解，并形成了某些看法，其中有的可能是正确的，有的可能是不正确的。有的学生还可能对航天科学产生了浓厚的兴趣。教学过程中，要充分考虑到学生这些已有的看法和兴趣等特点

六、【教学方法和手段】

以启发式教学、建构主义为指导思想，采用以问题为中心的课堂教学模式，结合多媒体辅助教学。

七、【教学设备】

多媒体教学辅助课件

八、【教学过程】

（一）引入新课

教师：浩瀚的宇宙、闪烁的星空，神秘而美丽的太空一直牵引着人类无限的遐想。

随着科技的发展，人类终于摆脱了大地的束缚和引力的牵绊，实现了飞天的梦想。我国航天员也第一次把中国人的足迹印在飞船舱外的茫茫太空之中。

展示神舟飞船图片及航天员翟志刚太空漫步图片。

本节课我们就来学习人类是如何走出地球、飞向宇宙，进行宇宙航行的。今天就让我们一起飞出地球去！（板书课题）

设计说明：由人类飞天之梦的历史激发学生的求知欲和民族自豪感，从而引入课题。

教师：先来了解本节课的教学目标。（出示幻灯片）（生读）

（二）新课教学

教师：思考:物体怎样才能成为绕地球转动的人造卫星呢？大家来说说你们的想法

1.牛顿的设想

教师：提供生活经验：我们知道，地球对周围的物体有引力作用，因此抛出的物体要落回地面。在地面上将一个物体水平抛出，抛出时速度越大，落地点距抛出点的水平距离越大。（动画模拟演示）

思考：地球是个球体，如果抛出速度很大时，我们还能将地面看作平面吗？如果速度继续一直增大，会出现什么情况呢？

学生：思考并回答。

教师：将学生的回答与牛顿的设想作对比，作出肯定，使学生体验思考的快乐。

（多媒体播放“牛顿关于人造卫星的设想”）

设计说明：创设问题情境，经历探究人造卫星由设想变为现实的过程，体会猜想、外推的科学方法，感受科学家的思想之伟大，培养学生的科学思维。

2、三种宇宙速度

教师：从牛顿提出设想到第一颗人造卫星上天，历时近三百年。这是因为发射卫星所需的速度太大了，当时人类科技的水平还产生不了这样大的速度。

思考：以多大的速度将物体抛出，它就不再落回地面，它将绕地球运动，成为人造地球卫星？

解法一：（学生1：板书）设地球和人造地球卫星的质量分别为和, 卫星到地心的距离是,卫星的环绕速度为：

,，代入数据得：。

教师：在地球表面附近万有引力的大小与重力的关系是什么?

学生：重力近似等于万有引力

教师：你能根据这一关系，从另一角度求这个速度吗？

解法二：（学生2：板书）

代入数据得：

教师：这就是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，叫第一宇宙速度，又叫环绕速度，它是发射一个物体、使其成为地球卫星的最小速度。若以第一宇宙速度发射一个物体，物体将在贴着地球表面的轨道上绕地球做匀速圆周运动。

讨论与交流：如果卫星的发射速度大于，会出现什么情况呢？（鼓励学生大胆猜想）

（动画演示宇宙速度课件，加深学生理解）

学生思考回答，教师进行总结说明。

设计说明：教师适当地提示、引导，让学生动脑、动手，利用所学知识推导第一宇宙速度。同时，锻炼学生利用所学知识分析和解决新问题能力，培养学生科学探索能力。

3、卫星的运行规律

（动画演示卫星运行课件，建立正确图景）

1、所有卫星都在以地心为圆心的圆（或椭圆）轨道上

2、“高轨低速长周期”

教师：为简单起见，如果我们将不同轨道上的卫星绕地球运动都看成是匀速圆周运动，请同学们利用已学的知识，探究卫星绕地球的运行速度、周期与轨道半径的关系。

学生3：板演

得：

设计说明：通过对卫星运动规律的研究，帮助学生建立起关于各种人造地球卫星运行状况的正确图景，帮助学生养成用万有引力是天体运动的向心力这一基本方法研究问题的习惯。

4.课堂练习

[例1] 我国发射的第一颗探月卫星“嫦娥一号”的轨道半径是圆形的，且贴近月球表面。已知月球质量约为地球质量的，月球的半径约为地球半径的，地球上的第一宇宙速度约为，求“嫦娥一号”探月卫星绕月球运行的速率？（约）

（动画模拟“嫦娥一号”探月卫星发射，让学生了解卫星发射的全过程，为课堂练习提供问题情境。）

[例2] 如图所示，a、b、c是地球大气层外圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，a、b质量相同，且小于c的质量，则（BD）

A.b所需向心力最大

B.b、c周期相等，且大于a周期

C.b、c向心加速度相等，且大于a的向心加速度

D.b、c的线速度大小相等，且小于a的线速度

设计说明：加强学生对知识的迁移与应用，加深学生对天体运动的动力学关系的正确理解，实现练习与课堂内容的高度统一。

5.梦想成真

教师：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。让学生阅读材料“梦想成真”内容。

（以人类载人航天50周年纪念为切入点，通过图片及视频展示，了解人类探索太空的历史。）

教师：尽管人类已经跨入太空，登上月球，但是，相对于宇宙之宏大，地球和月球不过是茫茫宇宙中的两粒尘埃；相对于宇宙之久长，人类历史不过是宇宙年轮上一道小小的刻痕。宇宙留给人们的思考和疑问深邃而广阔。宇宙有没有边界？有没有起始和终结？地外文明在哪里？„„这些都是留给大家将来去解决的问题。

设计说明：让学生了解人类探索太空的过程，感知人类探索宇宙的梦想及成就。激发学生学习物理的热情，促使学生树立献身科学的人生观和价值观。

（三）课堂小结

1.三种宇宙速度：

v1=7.9km/s．（会推导）；v2=11.2 km/s； v3=16.7 km/s

2.卫星绕地球做匀速圆周运动所需的向心力由万有引力提供:

（四）布置作业

1．阅读教材中的“科学漫步”和“STS”材料；

2．上网查阅：人造卫星的种类、同步卫星的含义及特点。将学生分组，每个小组任选一个主题进行研究，并利用互联网搜集查找相关资料，制作汇报PPT或海报，下节课进行交流共享。

专题学习网站：

中国载人航天工程网：http://www.xiexiebang.com/

板书设计：

宇宙航行

一、牛顿的设想

二、宇宙速度

第一宇宙速度： 第二宇宙速度：

第三宇宙速度：

三、卫星的运行规律

教学反思

这一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“万有引力定律与航天”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，培养学生对科学的兴趣。

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