一、设计思想
宇宙航行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。
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。
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。
中国最长的河二、教学目标
（一）知识与技能
1.了解人造卫星的有关知识，知道其运动规律。
2.知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度。
3.搞清环绕速度与轨道半径的关系。
（二）过程与方法
1.通过观察人造卫星的发射，知道发射速度；观察各卫星的运动，掌握环绕速度。
2.利用万有引力定律来推导第一宇宙速度，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。
【重点难点】
学习重点：会推导第一宇宙速度，知道三个宇宙速度的含义。
学习难点： 1、人造地球卫星的发射速度与运行速度的区别。
2、有关人造卫星的计算。
三、教学方法
探究、讲授、讨论。
交房流程四、教学准备
多媒体课件。
五、教学过程
（一）引入新课
先让学生观看一段我国发射嫦娥三号的视频，大约3分钟，以激发学生的学习兴趣。导入本课，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。
（二）推进新课
向学生演示动画，演示发射过程，学生思考，探究：
探究1、第一宇宙速度的推导
【思考】抛出的石头会落地，为什么卫星、月球没有落下来？
1．平抛物体的速度逐渐增大，物体的落地点如何变化？
2．速度达到一定值后，物体能否落回地面？
3．若不能，此速度必须满足什么条件？试推导：
4．若此速度再增大，又会出现什么现象？
5．此抛出的物体速度增大何种程度才能绕地球做圆周运动？
总结：1.第一宇宙速度：大小：
意义：
2.第二宇宙速度：大小：
意义：
3.第三宇宙速度：大小：
意义：
【参考答案】
1．第一宇宙速度
物体最终绕地球表面做匀速圆周运动，引力为其做圆周运动提供向心力。
代入数据得v=7．9km/s
这就是物体在地面附近做匀速圆周运动的速度，叫做第一宇宙速度。
2．第二宇宙速度
当抛出物体的速度继续增大，地球引力将不足以为其做圆周运动提供向心力，物体将会脱离地球引力，离开地球。这个速度为v=11．2km/s。我们把v=11．2km/s叫做第二宇宙速度。如果发射速度大于第一宇宙速度，而小于第二宇宙速度，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。
3．第三宇宙速度
物体脱离地球引力的束缚后，还会受到太阳引力的束缚。若抛出的速度足够大，物体还将脱离太阳引力的束缚，飞向太阳系之外的宇宙空间。这个速度v=16．7vkm/s。这个速度叫
做第三宇宙速度。
解决本节的第二个问题，环绕速度。先让学生观察人造卫星的轨道，
思考：
1.圆心和地心的关系2.为什么会一定重合。
教师演示人造卫星绕地球仪的运动，并解释为什么两心重合。师生共同从万有引力角度分析。再让学生讨论要解决的问题。同时安排那个小组展示。大约10钟左右。
探究2、人造地球卫星环绕速度与轨道半径的关系
已知某人造地球卫星距离地面的高度为地球半径的2倍，设地球质量为M，地球半径为R，试求解该卫星的运行速度？
【思考】如果卫星的轨道半径增大，其运行速度如何变化？卫星的发射难度是困难了还是容易了？
总结：人造地球卫星的环绕速度与轨道半径的关系？人造地球卫星的发射速度与运行速度有何区别？
【拓展】人造地球卫星的向心加速度、线速度，角速度、周期与轨道半径的关系？
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。
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运城旅游景点，则周期为多大？
【交流与讨论】能否发射一颗周期为80min的人造地球卫星？并说明原因。
【参考答案】 当卫星环绕地球表面运行时，轨道半径最小为地球半径（r=R），此时线速度最大，角速度最大，周期最小。则
=7．9km/s
=1．24×10-3rad/s
=84min
即卫星绕地球运行的最大速度为7．9km/s。
展示完毕后，让学生点评，教师和其他同学做适当的补充。
【梦想成真】
学生先阅读，然后教师简述补充。（借助于多媒体，一边向学生展示，一边介绍，注意情感态度与价值观目标的实现。）
19世纪中叶，俄罗斯学者，齐奥尔科夫斯基，提出利用喷气推进的多级火箭，运载发射卫星。
1957年10月4日，世界上第一颗人造卫星成功在苏联发射成功。
1961年4月12日，世界上第一次载人飞行，苏联。
1969年7月16日，人类第一次登上月球，美国。
1070年，中国第一颗人造卫星发射成功。
2003年10月15日，中国第一次载人飞行。
2007年，嫦娥一号成功发射。
然而人类对宇宙的探索并不是一帆风顺的，无数探索者用自己的汗水和生命铺设了人类通往宇宙的道路。
1986年1月28日，美国，挑战者号航天飞机升空后爆炸，七名宇航员遇难。
2003年2月1日，美国，哥伦比亚号航天飞机返航时爆炸，七名宇航员遇难。
（三）课堂小结
尽管我国已经跨入太空，航天技术居世界前列，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？与其他先进国家的技术还有很大的差距，这个差距就靠我们这代人去缩小，所以要努力，再
努力！
学情分析
本节课要求学生会计算人造卫星的环绕速度，知道第二宇宙速度和第三宇宙速度．本节是第五节，万有引力定律、圆周运动、天体运动都已经讲过，从知识上讲学生运用牛顿第二定律直接推导出卫星的速度并不是一件困难的事情．实际上学生遇到卫星问题时总是感到困难和无从下手．究其根源是因为学生对地球、卫星的空间关系不清楚，学生无法从自己站立的一个小小的角落体会巨大空间中发生的事情．因此，用各种视频、课件和图片帮助学生建立空间的概念是十分必要的，有了空间的图景，对问题的认识和思考就有了依托．所以，本节课我使用了大量的图片和视频来模拟、展示，让学生有比较深刻的感性认识．
通过对前几节知识的学习，学生对曲线运动的特点、万有引力定律已有一定的了解．在此基础上，教师通过设计问题情境，引导学生探究，获得新知识．重视科学跟生活、跟社会的联系，让学生体会物理学就在身边．体会生活质量与物理学的依存关系，体会科学是迷人的、是改变世界的神奇之手．
尽管学生对天体运动的知识储备不足，猜想可能缺乏科学性，语言表达也许欠妥，但只要学习始终参与到学习情境中，激活思维，大胆猜想，敢于表达，学生就能得到发展和提高．
效果分析
一.体现了学生的主体地位。
学生主体地位不一定体现在肢体动作的活跃上，最高境界而在思维的活跃、思维的升华。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→探究这样一条主线，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探究来掌握获取相关的知识和方法。例如：
1.让学生到黑板前大胆的展示，点评，甚至讲解，释疑，总结。
2.学生大胆的质疑，讨论探究，相互帮助，解决自己的疑问
五一劳动节的赞美诗词3.学生通过“梦想成真”板块学习，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。七月你好的唯美图片
4.同时到差距，自我增压，增加国家民族的使命感！
二.体现了教师的主导地位。
拍一拍功能在哪里教师始终充当引导，启发，诱思的角，不再独霸课堂，而是放开，做到形散而神不散，教师充当导演，教师很轻松地控制课堂。
三.学生的思维度达到一定的深度。
在理解宇宙第一速度时，思考第一速度的含义，学生积极思考，第一位同学回答不全面，教师鼓励谁来补充说明，并留有一定的时间思索，这样引导学生深度思考。在讲解运行速度，师生以地球仪为例，思考为什么二心合一，思维达到一定的深度.
四.课堂容量较大，但教学效果很好。
45分钟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。本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。又使学生掌握了环绕速度和半径的关系。讲解了卫星的变轨问题。容量之大，难重点之多，但从效果上看，相当的不错！
教材分析
《宇宙航行》系新课程人教版必修2第六章第五节的内容，重点讲述了人造卫星的发射原理，推导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非常重要实例，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。学生通过行星的运动一节已经知道了行星的运动规律，因此在分析人造卫星的运动学特点，和动力学特点可采取类比的方法，从而进一步理解应用万有引力定律分析天体运动的方法。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、探索天体物理问题的理论基础。另外，学生通过对人类在宇宙航行领域中的伟大成就及我国在航天领域成就的了解，增强学生的民族自信心和自豪感。通过前面的学习，学生已对平抛运动、曲线运动的特点、万有引力定律已有一定的了解。在此基础上，通过教师合理诱导，按照迁移规律科学地设计问题情境，促进学生
探究，获得新知。尽管学生对天体运动的知识储备不足，猜想可能缺乏科学性，表达也许欠妥。但只要参与到学习情境中，五官体验激活思维，大胆猜想，敢于表达，就能获得发展和提高。
《宇宙航行》评测练习
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