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1、6.5 宇宙航行 【整体设计】 本节重点讲述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”中的重要内容，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。 本节内容涉及人造卫星的运动规律和三个宇宙速度的含义，在处理有关卫星的问题时
2、，可以按匀速圆周运动模型处理，进而结合向心力公式、向心加速度公式及圆周运动公式，推导已知量和未知量的关系。学习宇宙速度时，要对比记忆，明确其物理意义.应掌握推导过程，体会推导第一宇宙速度的物理思想，另外，结合向心运动或离心运动分析卫星轨道如何变化或改变的原因。【教学重点】 会推导第一宇宙速度，了解第二、第三宇宙速度.【教学难点】 运行速率与轨道半径之间的关系.【课时安排】 1课时【三维目标】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。3.通过实例，了解人类对太空的探索历程。过程与方法1.能通过航天事业的发展史说明物理学的发展对于自然科学的促进作用。2.
3、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。情感态度与价值观1.通过对我国航天事业发展的了解，进行爱国主义的教育。2.关心国内外航空航天事业的发展现状与趋势，有将科学技术服务于人类的意识。【课前准备】 多媒体课件【教学过程】 新课导入飞天梦想：敦煌的飞天壁画 嫦娥奔月 外国人的飞天梦想 课堂探究思考：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？牛顿的人造卫星原理图：探究问题一：以多大的速度抛出一个物体，它才会绕地球表面运动不会落下来？(已知=6.6710-11Nm2/kg2 , 地球质量M=5.891024kg, 地球半径R=64
4、00km)法一：万有引力提供物体作圆周运动的向心力法二：重力提供物体作圆周运动的向心力（若已知地球表面重力加速度g=9.8m/s2）一、宇宙速度1. 第一宇宙速度（v=7.9km/s）：物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度。探究问题二：第一宇宙速度的含义向高轨道发射卫星与发射近地卫星相比哪个难度大？哪个需要的发射速度大？为什么？高轨道卫星与近地卫星相比哪个运行速度大？为什么?结论：1.2. 第二宇宙速度（大小：v=11.2km/s ）：当物体的速度大于或等于11.2km/s时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。3.第三宇宙速度（大小：v=16.7km/s ）：如果物体的速度大于或等于16
5、.7km/s，物体就能摆脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外。例1.发射一颗绕地球做匀速圆周运动的人造卫星,如果它的轨道半径是地球半径的4倍,它的轨道速度是第一宇宙速度的多少倍？针对练习1.A星球的第一宇宙速度为9km/s，已知B星球的质量是A星球质量的1/81，A星球半径是B星球半径的4倍，则在B星球上发射“近地卫星”的环绕速度约为多少？针对练习2.关于第一宇宙速度，下列的说法中正确的是( )A.它是人造地球卫星绕地球飞行的最小速度B.它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的运行速度C.它是能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近地点的速度二、梦想成真1.人造卫星运行的动
6、力学方程（rvT）思考：对于绕地球运动的人造卫星：（1）离地面越高，向心力越_。 （2）离地面越高，线速度越_。（3）离地面越高，周期越_。（4）离地面越高，角速度越_。2.人造地球卫星的运行轨道所有卫星都在以地心为圆心的圆（或椭圆）轨道上(为什么？）运行。 三类人造地球卫星轨道：赤道轨道：极地轨道：一般轨道：3.地球同步卫星（通讯卫星）地球同步卫星：相对于地面静止且与地球自转具有相同周期的卫星叫地球同步卫星，又叫通讯卫星。例3.（1）求同步卫星离地面的高度？ （2）地球同步卫星能否位于厦门正上方某一确定高度h处？同步卫星的特点： 针对练习3. 同步卫星是指相对于地面不动的人造地球卫星（ ）A
7、.它可以在地面上任一点的正上方，且离地心距离可按需要选择不同的值B.它可以在地面上任一点的正上方，但离地心距离是一定的 C.它只能在赤道的正上方，但离地心的距离可按需要选择不同的值D.它只能在赤道的正上方，且离地心的距离是一定的 4. 世界航天航天科学的三位先驱 梦想成真我国的航天成就 课堂小结1、 宇宙速度 二、同步卫星 课堂训练1.两颗人造地球卫星质量之比m1m2=12,轨道半径之比R1R2=31，下列有关数据之比正确的是( )A.周期之比T1T2=31 B.线速度之比v1v2=31C.向心力之比F1F2=19 D.向心加速度之比a1a2=192.2011年11月3日，“神州八号”飞船与“
8、天宫一号”目标飞行器成功实施了首次交会对接。任务完成后“天宫一号”经变轨升到更高的轨道，等待与“神州九号”交会对接。变轨前和变轨完成后“天宫一号”的运行轨道均可视为圆轨道，对应的轨道半径分别为R1、R2，线速度大小分别为、。则等于（ ）A. B. C. D. 3.如图所示，a、b、c是在地球大气层外圆形轨道上运动的3颗卫星，下列说法正确的是（ ）A.b、c的线速度大小相等，且大于a的线速度（ ）B.b、c的向心加速度大小相等，且大于a的向心加速度C.c加速可追上同一轨道上的b，b减速可等候同一轨道上的cD.a卫星由于某原因，轨道半径缓慢减小，其线速度将增大4.根据下列情形,写出金星第一宇宙速度
9、的表达式:(1)已知金星的质量M和它的半径R.(2)已知金星表面自由落体的加速度g和它的半径R.【布置作业】1.阅读教材的科学漫步栏目黑洞.2.上网查阅：（1）人造卫星的种类.（2）同步卫星的含义及特点.板书设计6.5 宇宙航行课后反思：活动与探究课题：为“神舟”飞船设计一项搭载实验.活动内容：在“神舟五号”飞船或航天飞机内，都搭载了不少利用微重力环境的科学实验项目，其中有些是中学生设计的，如在“哥伦比亚”号航天飞机内就搭载有我国中学生设计的“微重力下蚕的生长发育的实验”。我国即将发射“神舟十一号”载人飞船，你想在飞船内搭载实验吗？请设计一项搭载实验，全班同学可举行一次活动，评选出优秀的实验方案。
