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物理教案-人造衛星 宇宙速度

    06-21 12:33:36    瀏覽次數: 968次    欄目:高二物理教案

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教學目標

知識目標:
  1、通過對行星繞恒星的運動及衛星繞行星的運動的研究,使學生初步掌握研究此類問題的基本方法:萬有引力作為圓周運動的向心力;
  2、使學生對人造衛星的發射、運行等狀況有初步了解,使多數學生在頭腦中建立起較正確的圖景;

能力目標
  通過學習萬有引力定律在天文學上的應用,通過解世界和中國的航天事業的發展,了解世界上第一顆人造衛星、第一個宇宙飛船、第一個宇航員的知識,了解中國的神州一號、神州二號、神州三號的發射與回收,增強學生的愛國主義熱情.

情感目標
  通過學習萬有引力定律在天文學上的應用,使學生真切感受到用自己所學的物理知識能解決天體問題,能解決實際問題,增強學生學習物理的熱情

教學建議

  本節的教學過程中在加強應用萬有引力定律的同時,還應注重衛星的發射過程.請教師注意下列幾個問題.
  一、天體運動和人造衛星運動模型
  二、地球同步衛星
  三、衛星運行速度與軌道
  衛星從發射升空到正常運行的連續過程,一般可分為幾個階段,每個階段對應不同的軌道.例如發射軌道、轉移軌道、運行軌道、同步軌道、返回軌道等.有些衛星的發射并不是直接到達運行軌道,而需要多次變軌.例如地球同步衛星就是先發射到近地的圓軌道上,再變為橢圓形轉移軌道,最后在橢圓形軌道的遠地點變為同步軌道.因此發射過程需多級火箭推動.


教學設計方案

教學重點:萬有引力定律的應用

教學難點:人造地球衛星的發射

教學方法:討論法

教學用具:多媒體和計算機

教學過程

一、人造衛星的運動

問題:

  1、地球繞太陽作什么運動?

  回答:近似看成勻速圓周運動.

  2、誰提供了向心力?

  回答:地球與太陽間的萬有引力.

  3、人造衛星繞地球作什么運動?

  回答:近似看成勻速圓周運動.

  4、誰提供了向心力?

  回答:衛星與地球間的萬有引力.

請學生思考討論下列問題:

  例題1、根據觀測,在土星外圍有一個模糊不清的光環,試用力學方法判定土星的光環究竟是與土星相連的連續物,還是繞土星運轉的小衛星群?

  分別請學生提出自己的方案并加以解釋:

1、如果是連續物則:這些物體作勻速圓周運動的線速度與半徑成正比, 

  2、如果是衛星則:這些物體作勻速圓周運動的線速度與半徑的平方根成反比,  這個題可以讓學生充分討論.

二、人造衛星的發射

  問題:1、衛星是用什么發射升空的?

  回答:三級火箭

  2、衛星是怎樣用火箭發射升空的?

  學生可以討論并發表自己的觀點.

  下面我們來看一道題目:

  例題2、1999年11月21日,我國“神州”號宇宙飛船成功發射并收回,這是我國航天史上重要的里程碑.新型“長征”運載火箭,將重達8.4t的飛船向上送至近地軌道1,飛船與火箭分離后,在軌道1上以速度7.2km/s繞地球作勻速圓周運動.試回答下列問題:

 。1)根據課文內容結合例題(2)(3)(4)問畫出圖示.

 。2)軌道1離地的高度約為:

  A、8000km     B、1600km      C、6400km       D、42000km

  解:由萬有引力定律得: 

  解得: =1600km

  故選(B)

 。3)飛船在軌道1上運行幾周后,在 點開啟發動機短時間向外噴射高速氣體使飛船加速,關閉發動機后飛船沿橢圓軌道2運行,到達 點開啟發動機再次使飛船加速,使飛船速率符合圓軌道3的要求,進入軌道3后繞地球作圓周運動,利用同樣的方法使飛船離地球越來越遠,飛船在軌道2上從 點到 點過程中,速率將如何變化?

  解:由萬有引力定律得: 

  解得: 

  所以飛船在軌道2上從 點到 點過程中,速率將減。

 。4)飛船在軌道1、2、3上正常運行時:

 、亠w船在軌道1上的速率與軌道3上的速率哪個大?為什么?

  回答:軌道1上的速率大.

 、陲w船在軌道1上經過 點的加速度與飛船在軌道2上經過 點的加速度哪個大?為什么?

  回答:一樣大

 、埏w船在軌道1上經過 點的加速度與飛船在軌道3上經過 點的加速度哪個大?為什么?

  回答:軌道1上的加速度大.

  

探究活動
  收集資料。組織學生編寫相關論文。
  1、世界第一顆人造衛星到中國的第一顆人造衛星的歷史過程。
  2、我國的人造衛星現在在天空中飛翔的有多少顆及它們的周期。





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