《卫星变轨》教学设计教学目标.doc

课题 卫星变轨教学设计 科目 物理 主讲 王海忠 教材分析 1.卫星变轨是航空航天领域中的重要技术之一；发射卫星必然要经过变轨过程； 2.明确卫星变轨原理，向心与离心运动； 3.明确变轨过程中各参量的相应变化； 学情分析 1.学生基本掌握万有引力定律与圆周运动的知识； 2.学生对天体运动的应用由于不能动手实验，想象不足；公式较多又容易混乱； 教学目标 一、知识与技能 1.了解卫星变轨的重要性 2.明确卫星变轨原理 3.会用万有引力定律解决卫星变轨问题 二、过程与方法 1.卫星变轨视频引入教学 2.改变卫星的运行速度大小实现卫星变轨。 三、情感态度 1.通过介绍航天事业，激发学生向往科学探究真理之情。 2.利用万有引力定律变轨，学生懂得理论与实践辩证关系，模型运动与实际运动的探究关系。由简单延展到复杂。 教学重点 1.卫星变轨原理 2.卫星在不同轨道上的速度、加速度、周期，机械能的变化等等。 教学难点 万有引力与向心力的大小关系 教学过程 1.卫星为什么要变轨的简介。 2.视频展示卫星的发射、变轨与回收 3.提出问题，讲解卫星变轨原理： 当卫星做圆周运动所需的向心力等于万有引力时，卫星做匀速圆周运动； 当卫星做圆周运动所需的向心力大于万有引力时，卫星做离心运动； 当卫星做圆周运动所需的向心力小于万有引力时，卫星做向心运动； 4.变轨分析，以卫星圆周运动——椭圆运动——圆周运动讲解。 5.规律总结（1）卫星由较低的圆轨道进入较高的圆轨道（卫星升轨）要增加卫星速度，即在需要点点火向后喷气使卫星加速，做离心运动，在椭圆的远地点再次点火加速，，使卫星由椭圆运动变为圆周运动；卫星轨道变大，周期变大，由于发动机做正功卫星机械能变大，克服引力做功，引力势能变大，卫星动能变小。 （2）卫星受阻（或反冲发动机向前喷气），卫星减速，由高轨道进入低轨道运动，引力做正功大于阻力做的负功，卫星速度增加，周期减小，动能增加，引力势能减小，卫星机械能减小。 （3当卫星受到的万有引力等于提供卫星做圆周运动所需的向心力时，卫星以地心为圆心做匀速圆周运动。此时卫星处于完全失重状态。 （4）当卫星在稳定的轨道（圆周或椭圆）上绕地运行时，只有引力做功，机械能守恒。 6.例题分析，巩固提高 例一、2018年12月12日16时45分，嫦娥四号探测器经过约110小时奔月飞行，到达月球附近，成功实施近月制动，顺利完成“太空刹车”，被月球捕获，进入距月球表面100公里的圆形环月轨道Ⅰ。运行一段时间后再次变轨，进入近月点（B点）高度约15公里、远月点（A点）高度约100公里的预定月球背面着陆准备轨道Ⅱ，如图所示。下列说法中正确的是（ ） A. 探测器在轨道Ⅱ上由A点到B点的过程中，万有引力做正功，动能增加，势能减少，机械能不变 B. 探测器沿轨道Ⅰ无动力运动过程中，探测器中的科考仪器处于完全失重状态 C. 探测器从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ，在A点应加速 D. 探测器在轨道Ⅱ经过A点时的加速度小于在轨道Ⅰ经过A点时的加速度 例二、宇宙飞船和空间站在同一轨道上运动，若飞船想与前面的空间站对接，飞船必须追上空间站。飞船可以采取的最好的方法是（ ） A.飞船加速直到追上空间站，完成对接 B.飞船从原轨道减速至一个较低的轨道，再加速追上空间站完成对接 C.飞船加速至一个较高轨道再减速追上空间站完成对接 D.无论飞船采取何种措施，均不能与空间站对接 例3、了解一下。我国首个火星探测器被命名为“天问一号”。为了简化问题，可以认为地球和火星在同一平面上绕太阳做匀速圆周运动，火星轨道半径约为地球轨道半径的1.5倍。从地球表面向火星发射火星探测器，简单又比较节省能量的发射过程可简化为：先在地球表面使探测器加速并获得足够的动能，从而摆脱地球引力势阱的束缚，经过一系列调整使探测器成为一颗沿地球公转轨道运行的人造行星；然后使探测器在适当位置加速，经椭圆轨道（霍曼转移轨道）到达火星。 板书 1.卫星圆周运动的受力特点；F引=F向 2.卫星离心运动的条件；F引<F向 3.卫星向心运动的条件；F引>F向 4.卫星变轨示意图； 5.加速—-升轨—-克服引力做功，其他力做正功—-机械能增，动能减小，势能增，周期变大。 6.减速—-降轨—-引力做正功，其他力做负功—-机械能减，动能增，势能减，周期变小。 7.向空间站运送给养，飞船对接都需要低轨加速。 作业 同学们课下可以查阅相关资料，做更多的了解，再巩固练习。 反思 本节课从同步卫星的变轨模型入手，分析卫星变轨需要的条件。不能让学生感觉卫星变轨技术太简单，让学生了解有变轨技术。 实际上卫星变轨是一个复杂的规划过程，他包括何时开启反冲发动机，反冲时间，卫星加速到什么样的速度，卫星要到达的预订轨道等等。涉及动量、能量、以及指令的发射与接收时间等复杂又