第一篇：高一物理宇宙航行教案
7.5
宇宙航行
★新课标要求
（一）知识与技能
1、了解人造卫星的有关知识。
2、知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。
（二）过程与方法
通过用万有引力定律推导第一宇宙速度，培养学生运用知识解决问题的能力
（三）情感、态度与价值观
1、通过介绍我国在卫星发射方面的情况，激发学生的爱国热情。
2、感知人类探索宇宙的梦想，促使学生树立献身科学的人生价值观。★教学重点
第一宇宙速度的推导 ★教学难点
运行速率与轨道半径之间的关系 ★教学方法
教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。★教学工具
有关练习题的投影片、计算机、投影仪等多媒体教学设备 ★教学过程
（一）引入新课
教师活动：上节课我们学习了万有引力的成就。现在请同学们回忆下列问题：
1、万有引力定律在天文学上有何应用？
2、如何应用万有引力定律计算天体的质量？能否计算环绕天体的质量？
学生活动：经过思考，回答上述问题：
1、应用万有引力定律可以估算天体的质量；可以来发现未知天体。
2、应用万有引力定律求解天体质量时，万有引力充当向心力，结合圆周运动向心加速度的三种表述方式可得三种形式的方程，即
Mmv2G2m
① rrMmG2=mω2·r
② rMm42rG2=m
③ rT2教师活动：点评、总结
导入：这节课我们再来学习有关宇宙航行的知识。
（二）进行新课
1、宇宙速度
教师活动：请同学们阅读课文第一自然段，同时思考下列问题［投影出示］：
1、在地面抛出的物体为什么要落回地面？
2、什么叫人造地球卫星？
学生活动：阅读课文，从课文中找出相应的答案。
1、在地面上抛出的物体，由于受到地球引力的作用，所以最终都要落回到地面。
2、如果在地面上抛出一个物体时的速度足够大，那么它将不再落回地面，而成为一个绕地球运转的卫星，这个物体此时就可认为是一颗人造地球卫星。
教师活动：引导学生深入探究
1、月球也要受到地球引力的作用，为什么月亮不会落到地面上来？
2、物体做平抛运动时，飞行的距离与飞行的水平初速度有何关系?
3、若抛出物体的水平初速度足够大，物体将会怎样？
学生活动：分组讨论，得出结论。
1、由于月球在绕地球沿近似圆周的轨道运转，此时月球受到的地球的引力（即重力），用来充当绕地运转的向心力，故而月球并不会落到地面上来。
2、由平抛物体的运动规律知：
x=v0t
①
12gt
22h联立①、②可得：
x=v0
gh=
②
即物体飞行的水平距离和初速度v0及竖直高度h有关，在竖直高度相同的情况下，水平距离的大小只与初速度v0有关，水平初速度越大，飞行的越远。
3、当平抛的水平初速度足够大时，物体飞行的距离也很大，由于地球是一圆球体，故物体将不能再落回地面，而成为一颗绕地球运转的卫星。
教师活动：总结、点评。
课件演示《人造卫星发射原理图》：平抛物体的速度逐渐增大，飞行距离也跟着增大，当速度足够大时，成为一颗绕地运转的卫星。
牛顿曾依据平抛现象猜想了卫星的发射原理，但他没有看到他的猜想得以实现。今天，我们的科学家们把牛顿的猜想变成了现实。
教师活动：［过渡语］从上面学习可知，当平抛物体的初速度足够大时就可成为卫星。那么，大到什么程度就叫足够大了呢？下面我们来讨论这一个问题。请同学们阅读教材有关内容，同时考虑下面几个问题［投影出示］： 1.卫星环绕地球运转的动力学方程是什么？
2.为什么向高轨道发射卫星比向低轨道发射要困难？
3.什么叫第一宇宙速度？什么叫第二宇宙速度？什么叫第三宇宙速度？
学生活动：阅读课文，找出相应答案。
Mmv21、卫星绕地球运转时做匀速圆周运动，此时的动力学方程是：G2m
rr2、向高轨道发射卫星时，火箭须克服地球对它的引力而做更多的功，对火箭的要求更高一些，所以比较困难。
3、人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动时所必须具有的速度叫第一宇宙速度。
人造卫星绕地球做椭圆轨道运动时所具有的最大运转速度叫第二宇宙速度。人造卫星挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙中去时，所必须具有的速度叫第三宇宙速度。
教师活动：引导学生深入探究
1、卫星绕地球运转的最小半径是多少？
2、结合卫星运转的动力学方程，推导第一宇宙速度。
学生活动：分组讨论，得出答案。
1、卫星运转的最小半径近似等于地球的半径，即在地球表面绕地运转。
2、由万有引力定律和牛顿第二定律，Mmv2得：
G2=m
①
RR由于万有引力近似等于物体的重力，Mm=mg
②
2R由①、②两式得
v=gR 得：
G代入数据得 v=7.9km/s 教师活动：总结、点评。
课件演示《三个宇宙速度》
2、梦想成真 教师活动：引导学生阅读有关内容，让学生了解人类在探索宇宙的奥秘中已经取得的辉煌成就，体会我国在征服宇宙太空的过程中所取得的伟大成就，培养学生的爱国热情和愿为科学献身的精神。
视频展示：我国载人飞船“神州五号”升空实况。
学生活动：阅读课本，发表感想。
（三）课堂总结、点评
教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。
点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。
教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。
（四）实例探究 ［例］从地球发出的光讯号垂直于地面发射，讯号到达月球表面时正好能垂直射向水平月面，经反射返回地球被吸收，光速为c，光讯号往复经历的时间为t，地球的半径为R，月球的半径为r，月球绕地球转动的周期为T，试求地球的质量。
Mm42解析：设地球质量为M，月球质量为m，则：G'2=m2·r′
rT42r'3t所以M=而r′=R+r+c 22GTt42(RrC)322所以M=(2R+2r+ct)3 22GT2GT★课余作业
1、课后完成P78“问题与练习”中的问题。
2、阅读教材76页“科学漫步”栏目中的短文《黑洞》和77页“STS”栏目中的短文《航天事业改变着人类生活》 ★教学体会
思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。
附：课堂练习
1.要使人造卫星绕地球运行，它进入地面附近的轨道速度是________km/s，要使卫星脱离地球引力不再绕地球运行，必须使它的轨道速度等于或大于________km/s，要使它飞行到太阳系以外的地方，它的速度必须等于或大于________km/s.2.关于第一宇宙速度，下面说法正确的是（）A.它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度 B.它是近地圆形轨道上人造地球卫星的运行速度 C.它是使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度 D.它是卫星在椭圆轨道上运行时在近地点的速度
3.某行星的卫星在靠近行星的轨道上飞行，若要计算行星的密度，需要测出的物理量是（）A.行星的半径
B.卫星的半径 C.卫星运行的线速度
D.卫星运行的周期 4.关于人造地球卫星与宇宙飞船的下列说法中，正确的是（）A.如果知道人造地球卫星的轨道半径和它的周期，再利用万有引力恒量，就可算出地球质量
B.两颗人造地球卫星，只要它们的绕行速率相等，不管它们的质量、形状差别有多大，它们的绕行半径和绕行周期一定是相同的
C.原来在同一轨道上沿同一方向绕行的人造卫星一前一后，若要后一卫星追上前一卫星并发生碰撞，只要将后者速率增大一些即可
D.一艘绕火星飞行的宇宙飞船，宇航员从舱内慢慢走出并离开飞船，飞船因质量减小，所受万有引力减小，故飞行速度减小
5.一颗人造地球卫星离地面高h=3R(R为地球半径).若已知地球表面的重力加速度为g,则卫星做匀速圆周运动的速度是________，角速度是________，周期是________，若已知地球质量为M，万有引力常量为G，则卫星做匀速圆周运动的速度是________，角速度是________，周期是________.参考答案：
1.7.9；11.2；16.7 2.BC 3.D
4.AB
MG11g16R1MGR；16R gR；5.；；；28R8RMGgR2RR
教学建议
随着航天事业的飞速发展，人造地球卫星的应用也越来越广泛.从高考命题的指导思想来看，要求高考试题具有时代气息，反映现代科技的发展和动向，因此有关卫星的问题将继续是高考的热点问题。
解决卫星的运动问题，其依据都是万有引力提供向心力，列出相应的方程，就可得出向心加速度、线速度、角速度、周期跟轨道半径的关系.通过例题和练习，帮助学生掌握这一基本方法。
对于卫星的轨道，要引导学生根据万有引力提供向心力，说明无论卫星绕地球运动的圆轨道在哪个平面内，但圆轨道的圆心都是地心。对于同步卫星，结合例题的讨论使学生明确，同步卫星哪些特征是相同的，哪些特征是不同的。
宇宙速度的重点是第一宇宙速度.要让学生明确，第一宇宙速度是卫星在地面附近绕地球做圆周运动的线速度，并掌握求第一宇宙速度的方法。
第二篇：《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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第三篇：《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
Mm42 Gm2Rh 2(Rh)T2GMT
h3R
其中G、M、T、R都是定值
42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v2r
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。
v3km/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：vGM）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：65宇宙航行教案
第五节 宇宙航行 教学目标：
（一）知识与技能
1、了解人造卫星的有关知识．
2、知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度．
（二）过程与方法
通过用万有引力定律推导第一宇宙速度．培养学生运用知识解决问题的能力．
（三）情感、态度与价值观
1、通过介绍我国在卫星发射方面的成就，激发学生的爱国热情．
2、感知人类探索宇宙的梦想．促使学生树立献身科学的人生价值观．
教学重点：
第一宇宙速度的推导
教学难点：
运行速率与轨道半径之间的关系． 教学方法：探究、讲授、讨论、练习教学用具：录像资料、多媒体课件 教学过程：
（一）引入新课
1957年前苏联发射了第一颗人造地球卫星，开创了人类航天时代的新纪元。我国在70年代发射第一颗卫星以来，相继发射了多颗不同种类的卫星，掌握了卫星回收技术和“一箭多星”技术，99年发射了“神舟”号试验飞船。这节课，我们要学习有关人造地球卫星的知识。
（二）新课教学
1、牛顿的设想
（1）牛顿对人造卫星原理的描绘。
设想在高山上有一门大炮，水平发射炮弹，初速度越大，水平射程就越大，可以想象当初速度足够大时，这颗炮弹将不会落到地面，将和月球一样成为地球的一颗卫星。
（2）人造卫星绕地球运行的动力学原因。
人造卫星在绕地球运行时，只受到地球对它的万有引力作用，人造卫星作圆周运动的向心力由万有引力提供。
（3）人造卫星的运行速度。
设地球质量为M，卫星质量为m，轨道半径为r，由于万有引力提供向心力，则
，∴，可见：高轨道上运行的卫星，线速度小。
提出问题：角速度和周期与轨道半径的关系呢？
，可见：高轨道上运行的卫星，角速度小，周期长。
引入：高轨道上运行的卫星速度小，是否发射也容易呢？这就需要看卫星的发射速度，而不是运行速度
2、宇宙速度
（1）第一宇宙速度
①推导：
问题：牛顿实验中，炮弹至少要以多大的速度发射，才能在地面附近绕地球做匀速圆周运动？地球半径为6370km。
分析：在地面附近绕地球运行，轨道半径即为地球半径。由万有引力提供向心力：
，得：
又∵
∴
结论：如果发射速度小于7.9km/s，炮弹将落到地面，而不能成为一颗卫星；发射速度等于7.9km/s，它将在地面附近作匀速圆周运动；要发射一颗运行半径大于地球半径的人造卫星，发射速度必须大于7.9km/s。可见，向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星要困难。
②意义：第一宇宙速度是人造卫星在地面附近环绕地球作匀速圆周运动所必须具有的最小速度，所以也称为环绕速度。
（2）第二宇宙速度
大小。
意义：使卫星挣脱地球的束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度，也称为脱离速度。
注意：发射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆；等于或大于11.2km/s时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运行。
（3）第三宇宙速度。
大小：。
意义：使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度，也称为逃逸速度。
注意：发射速度大于11.2km/s，而小于16.7km/s，卫星绕太阳作椭圆运动，成为一颗人造行星。如果发射速度大于等于16.7km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间。
3、人造卫星的发射速度与运行速度
（1）发射速度：
发射速度是指卫星在地面附近离开发射装置的初速度，一旦发射后再无能量补充，要发射一颗人造地球卫星，发射速度不能小于第一宇宙速度。
（2）运行速度：
运行速度指卫星在进入运行轨道后绕地球做圆周运动的线速度。当卫星“贴着”地面飞行时，运行速度等于第一宇宙速度，当卫星的轨道半径大于地球半径时，运行速度小于第一宇宙速度。
4、同步卫星
所谓同步卫星，是相对于地面静止的，和地球具有相同周期的卫星，T=24h，同步卫星必须位于赤道上方距地面高h处，并且h是一定的。同步卫星也叫通讯卫星。
由得：h=（T为地球自转周期，M、R分别为地球的质量，半径）。代入数值得h=。
5、梦想成真
(展示问题)
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，那么梦想成真了吗?请同学们阅读教材“梦想成真”部分．
生：1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功．
1961年4月12日，苏联空军少校加加林进入了“东方一号”载人飞船．火箭点火起飞绕地球飞行一圈，历时108min，然后重返大气层，安全降落在地面上，铸就了人类进入太空的丰碑．
1969年7月16日9时32分，“阿波罗11号”成功登临月球，蛾人航天技术迅速发展．
1992年，中国载人航天工程正式启动．2003年10月15日9时，我国“神舟”五号宇宙飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，把中国第一位航天员杨利伟送人太空．飞船绕地球飞行14圈后，于10月16日6时23分安全降落在内蒙古主着陆场．这次成功发射实现了中华民族千年的飞天梦想，标志着中国成为世界上第三个能够独立开展载人航天活动的国家，为进一步的空间科学研究奠定了坚实的基础．
伴随着“神舟'五号的发射成功，中国已正式启动”嫦娥工程"，开始了宇宙探索的新征程．
6、例题分析
例
1、有两颗人造卫星，都绕地球做匀速圆周运行，已知它们的轨道半径之比r1：r2＝4：1，求这颗卫星的：⑴线速度之比；⑵角速度之比；⑶周期之比；⑷向心加速度之比。
解：⑴由得
所以
⑵由得
所以
⑶由得
⑷由得
例
2、地球半径为6400km，在贴近地表附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星速度为7.9×103m/s，则周期为多大？估算地球的平均密度。
解：⑴；
⑵由
得：
思考：能否发射一颗周期为80min的人造地球卫星？
（三）课堂小结
人造地球卫星的动力学原因。
三个宇宙速度。
发射速度与运行速度。
（四）布置作业
问题与练习1、2、3
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