人造卫星 宇宙速度教学案例
编辑/作者:吴多学        发布时间:2006-01-10      阅读:5790
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一、教学目标

1.知识与能力目标

(1)理解牛顿著作中所描绘的人造卫星的原理图。

(2)了解人造卫星的有关知识,正确理解人造卫星做圆周运动时,各物理量之间的关系。

(3)知道三个宇宙速度的含义,会推导第一个宇宙速度。

2、过程与方法

(1)    通过观察牛顿著作中所描绘的人造卫星的原理图了解人造卫星的运行轨迹

(2)    通过多煤体课件演示了解人造卫星的实际运行情况结合圆周运动的知识推导第一个宇宙速度

3.情感态度与价值观

    培养学生热爱科学,学会科学的思想。

二、重点与难点分析

    重点:人造卫星的运行原理

    难点:宇宙速度的推导

三、教学器材

    多煤体课件,人造卫星挂图。

四、背景分析

    本节课的内容是一节应用物理知识典型课,是学生应用已学知识去了解现代科学技术的重要内容。本节课是在学习了圆周运动的有关知识的继续学习是学生了解宇宙空间各行星运动的典型,是培养学生学习物理兴趣的很好的教学内容。

五、教学过程分析

1.引入教学

    [复习提问] 万有引力定律在天文学上的应用,以及天体的向心速度由万有引力提供这一关键。本节有关人造卫星的知识,导出描述卫星做圆周运动的各物理量的关系式。

2.新课教学

    地球对周围的物体有引力作用,因而抛出的物体要落回地面,但随着抛出速度的增加,会发生什么发情况呢?

    [演示] 让同一个物体从同一高度以不同的速度水平抛出.让学生观察到速度越大抛出的距离越远.

    提问:当速度不断的增大到一定的程度的时候,物体将会怎样?

    利用多煤体演示牛顿著作中所描绘的人造卫星的原理图。让学生观察当物体的速度增大到一定程度时物体就不全落回地面,而是在引力的作用下绕地球旋转,成为地球运动的人造卫星。

    让学生讨论人造卫星绕地球运动的速度到底有多大?学生分组讨论,展示学生的结果。

    假若地球和人造卫星的质量分别为m和m`,人造卫星的轨道半径和线速度分别为r和v,根据万有引力提供向心力可知: 由此解出:

    对于近地人造卫星,人造卫星的运转半径约等于地球半径R,可求出: 代入数据求出v1=7.9km/s.这就是卫星绕地面附近做圆周运动所需速度,称做第一宇宙速度。

    让同学们利用所学知识,推导第一宇宙速度的表达式:v`= .

    让学生继续讨论当卫星的速度不断的增大的时候将会怎样?

    总结:卫星将会脱离地球束缚而逃到太阳系,这时所需要的最小速度的发射速度,也叫做脱离速度大小为 。

    而当速度继续增大则又会脱离太阳束缚而到了银河系去了,这个速度我们叫做逃逸速度,大小为 。

    三个宇宙速度都是相对于地球的最小发射速度,当发射速度小于v1时,卫星不能进生产方式轨道。当发射速度大于或等于v1而小于v2时,卫星就不能绕地球做圆周运动,且发射速度越大,卫星稳定运动时轨道半径越大,当发射速度大于或等于v2而小于v3时,卫星脱离地球束缚而成为太阳系中一颗人造卫星,当发射速度大于v3时,卫星最终飞到太阳系外。

3.巩固练习

    月球表面的重力加速度为地面重力加速度的1/6,月球半径是地球半径的1/4,登月舱靠近月球的环绕速度与地球第一宇宙速度的比值为多少?

六、教学反思

    这节课是应用物理知识了解宇宙空间各行星运动的基础知识,但内容却与学生的生活远离太远学生无法通过具体的实验去验证内容的科学性,只能通过老师的模拟实验以及多煤体的展示去认知,所以在教学过程中要尽可能的让学生去展开讨论,增加他们的理解,让学生成为课堂的主人主动的去获取知识。