【中小学】高一上下册第三节万有引力定律的应用二教学设计.docx

万有引力定律的应用 2 —人造地球卫星的运行规律 xxxxx中学 物理科 xxx 一. 教学目标 1.通过人造卫星知识的学习，形成物质观念和运动观念。 2.通过人造卫星运行规律的推导，体会建构模型解决物理问题的方法，培养学生的科学思维。 3.通过近地卫星、同步卫星及其他轨道卫星的相关讨论，培养基于信息得出结论、进行交流 和反思的能力。 4.通过了解人类和我国探索太空过程中所取得的成就，培养科学态度和责任。 二.教材分析 1.教材版本：粤教版必修二 2.教材内容分析：教材安排我国“高分一号”卫星观测的位于甘肃庆阳市正宁县崇山峻岭的 地形图作为文中插图，说明人造卫星的用途，展示我国侧地卫星的发展成就；通过介绍我 国北斗导航系统的建设现状与在生产生活中所起的作用，引导学生认识什么是静止轨道卫 星 (同步卫星) ，增强学生中华民族自豪感；通过例题的分析讨论，加深对同步卫星的理 解，进一步明确同步卫星的具体高度和所处轨道平面的位置。本节教材注重引导学生思考 问题和解决问题，突出学生的自主学习，能有效培养学生的物理观念和科学思维。 三.学情分析 1. 学生抽象思维不足，迁移和建模能力正在逐步走向成熟。 2. 学生已经掌握了匀速圆周运动的向心加速度公式和向心力公式。 3. 学生已经初步认识了“天体运动”和“万有引力定律”内容。 四.教学重点、难点 1.重点： 同步卫星的特点 2.难点：深刻理解并熟练应用卫星在不同轨道的运行规律解决实际问题。 五.教学过程 教学过程 设计意图 从古至今，人们就对太空充满了向往。万户飞天的故事 就很好地展示了人们对进入太空所做的努力。进入 20 世纪， 人类实现了在太空翱翔的梦想。时至今日，上千颗人造地球 卫星绕着地球运转着，给人们带来了无限资源，成为了推动 社会发展的强大动力。那么这些卫星的运动都有什么特点 呢？ 我们今天就来研究这个问题 了解人类探索太空的努力和 成就，激发学生学习兴趣，引 入课题。 人造地球卫星环绕地球运行的特点 我们把环绕地球在宇宙空间轨道上运行的无人航天 器叫做人造卫星。这是地球上不同轨道上的卫星，请同学们 观察，他们的运动和受力有什么特征？ 所有的卫星都是在以地心为圆心的圆轨道或近似可以 看成圆轨道的椭圆轨道上运行的。根据万有引力定律，所有 卫星都受到地球的吸引力。 有没有轨道中心不是地心还可以绕地球稳定运行的卫 星呢？我们一起来分析下。假设有一颗沿着蓝色轨道运行的 卫星，它会受到地球的万有引力，根据力的作用效果可以看 到，万有引力的一个分力可以让它沿轨道做匀速圆周运动， 可是另外一个分力会将它向下扯，卫星就不能稳定的在这个 轨道上稳定运行。所以，为了让卫星能稳定的在一个轨道上 运行，它受到的万有引力必须全部用来提供向心力，即万有 引力沿轨道半径的方向。 通过提出问题，引导学生积 极思考，自觉参与到教学之中。 通过举出反例，引导学生更深 层次的思考和寻找卫星运动特 征。 由此，我们就可以将卫星绕地球的运动简化这样的简单 模型：所有卫星都是以地心为圆心做匀速圆周运动，所受的 万有引力全部提供向心力。 从具体情景抽象到一般模型， 培养学生构建模型的能力。 人造地球卫星运行的规律卫星做匀速圆周运动的快慢和什么有关呢？ 设地球质 量为 M，卫星的质量为m，卫星距离地心距离为 r。则卫星 受到地球的万有引力为，这个万有引力全部用于提供卫星绕 地球做匀速圆周运动的向心力，如果我们想计算卫星的线速 度的话，则带入含有线速度的向心力表达式就可以了。代入 含有角速度的向心力表达式，就可以得到卫星运行的角速度 大小，代入含有周期的表达式，就可以得到卫星运行的周期 大小。我们看到，卫星运行线速度、角速度，周期的表达式 中都含有轨道半径和地球质量，所以对于绕地球运行的卫 星，他们的快慢只和半径有关。半径越大，线速度越小，角 速度越小，周期越大。与卫星本身的质量大小无关。1.计算近地卫星的速度我们把在离地面 100km-200km 的高空运动的卫星称为 近地卫星，因其高度远远小于地球半径 6400km，所以轨道 半径r=R.我们给出地球的质量，地球的半径，引力常量 G， 那么同学们你们可以计算出近地卫星的线速度吗？ 体会应用万有引力定律解 决问题的基本思路和方法，培 养学生模型建构、科学推理能 力。xx利用人造卫星规律计 算近地卫星速度，培养学生应 用规律解决问题的能力 2.地球同步卫星另一个比较特殊的卫星是地球同步卫星，它是与地球相 对静止的卫星。同学们观察一下，这两颗卫星哪一颗是同步 卫星呢？很显然，是半径大的这一颗。假想我们在地球上绿 色点的位置，某时刻抬头看到正上方的天空上有一颗卫星， 然后不管什么时候，只要抬