高中物理新课标人教版必修2优秀教案：文本式教学设计宇宙航行11页

5 宇宙航行
文本式教学设计
整体设计
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.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，
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.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、月球绕地球转动演示仪.
教学过程
导入新课
情景导入
阿波罗飞船载人登月和返回地球的轨道示意图

经火箭发射，“阿波罗 11 号”首先进入环绕地球的轨道，然后加速，脱离地球轨道后，惯
性滑行，进入环绕月球的轨道，最后登月舱降落在月球.
当宇航员在月球上完成工作后，再发动引擎进入环月球的轨道，然后加速，脱离月球轨
道，进入地球轨道，最后降落于地球.
结合登月航线讨论：为什么飞船能围绕地球旋转？飞船在什么条件下能挣脱地球的束缚？
情景导入
万有引力定律的发现，不仅解决了天上行星的运行问题，也为人们开辟了上天的理论之
路.
现代火箭航天技术先驱、俄国科学家齐奥尔科夫斯基曾说过：“地球是人类的摇篮，人类
绝不会永远躺在这个摇篮里，而会不断地探索新的天体和空间.”1957 年 10 月 4 日，前苏联用
三级火箭发射了世界上第一颗人造地球卫星——“旅行者 1 号”，人类开始迈入航天时代.
火箭发射
2003 年 10 月 15 日，“神舟五号”飞船载着中国第一位航天员杨利伟成功升空，这标志着
我国进入了载人航天时代.
那么，多大的速度才能使物体不再落回地面，而使其成为地球的一颗卫星呢？
情景导入
牛顿在思考万有引力定律时就曾经想过，从高山上水平抛出的物体速度一次比一次大时，
落点就一次比一次远.如果速度足够大，物体就不再落回地面，它将绕地球运动，这就是人造
地球卫星的雏形.那么这个速度需要多大呢？
学习本节内容之后便可解决上述问题了.
推进新课
一、宇宙速度
课案片段一：人造地球卫星
课件展示
1.人造卫星发射及其在圆形轨道上的运动.
2.演示月球绕地球转动.
问题：1.抛出的石头会落地，为什么卫星、月球没有落下来？
2.卫星、月球没有落下来必须具备什么条件？
学生带着这两个问题阅读教材“宇宙速度”部分.
策略：教师不要急于让学生回答上述两个问题，提出这两个问题的目的是让学生带着问题去
阅读课文，具有针对性，而且这两个问题可激发学生学习的兴趣.

教师活动：演示抛物实验，提出问题：
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？
4.若此速度再增大，又会出现什么现象？
组织学生讨论...