《三種宇宙速度》教學(xué)設(shè)計
作為一名無私奉獻(xiàn)的老師，總不可避免地需要編寫教學(xué)設(shè)計，借助教學(xué)設(shè)計可以提高教學(xué)質(zhì)量，收到預(yù)期的教學(xué)效果。教學(xué)設(shè)計應(yīng)該怎么寫才好呢？下面是小編為大家整理的《三種宇宙速度》教學(xué)設(shè)計，僅供參考，歡迎大家閱讀。
一、教學(xué)目標(biāo)
【知識與技能】
知道宇宙速度的含義，能區(qū)分三種宇宙速度分別不同的作用，能夠推導(dǎo)出第一宇宙速度的大小。理解宇宙航行的原理。
【過程與方法】
通過推導(dǎo)第一宇宙速度，定量分析發(fā)射人造衛(wèi)星時需要的最小速度。培養(yǎng)探究科學(xué)、勇于創(chuàng)新的能力。
【情感態(tài)度與價值觀】
通過了解第一宇宙速度的推導(dǎo)過程，培養(yǎng)學(xué)生形成正確的科學(xué)態(tài)度、養(yǎng)成科學(xué)的研究方法。
二、教學(xué)重難點
【重點】
三種宇宙速度的大小和意義。
【難點】
三種宇宙速度的大小和意義，第一宇宙速度的推導(dǎo)。
三、教學(xué)過程
環(huán)節(jié)一：新課導(dǎo)入
先播放一段有關(guān)衛(wèi)星發(fā)射的視頻，并讓同學(xué)們仔細(xì)觀察發(fā)射過程。在視頻播完之后，提出問題，衛(wèi)星是如何通過火箭發(fā)射到太空中去的，需要多大的速度?
學(xué)生會給出各種答案，此時引導(dǎo)學(xué)生思考人造衛(wèi)星能夠圍繞地球旋轉(zhuǎn)的條件是什么。學(xué)生根據(jù)前面學(xué)習(xí)的圓周運(yùn)動以及萬有引力規(guī)律可能會提出萬有引力提出向心力的推論。此時表揚(yáng)學(xué)生的態(tài)度，并引出下一個問題，具體的發(fā)射速度是多大?
環(huán)節(jié)二：新課講授
(一)第一宇宙速度的推導(dǎo)
引導(dǎo)學(xué)生建立模型，將地球視為球體，人造衛(wèi)星在圍繞地心的圓形軌道上做勻速圓周運(yùn)動。此時要明確指出衛(wèi)星的軌道高度和地球的半徑長度，并且告訴學(xué)生，近地衛(wèi)星的軌道高度相比地球的半徑是可以忽略不計的，可以認(rèn)為是近地衛(wèi)星就在“地面附近”飛行。再聯(lián)系向心力公式以及萬有引力公式，列出如下式子
將已知條件帶入后，可以算出速度的大小為7.9km/s。并且給出第一宇宙速度的定義，物體在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動的速度就叫做第一宇宙速度。
(二)三種宇宙速度的大小和意義
在學(xué)生知道第一宇宙速度的定義后，還需要向?qū)W生講清楚第一宇宙速度的意義，即最小的發(fā)射速度以及最大的環(huán)繞速度。聯(lián)系圓周運(yùn)動以及萬有引力公式，可以推導(dǎo)出，在發(fā)射時，如果速度小于第一宇宙速度，則萬有引力大于所需要的向心力，物體做向心運(yùn)動，最終會落在地球上，無法成功發(fā)射。同時，在圍繞地球做圓周運(yùn)動時，軌道高度越高，也就是距離地球越遠(yuǎn)時，圓周運(yùn)動的線速度越小，所以近地衛(wèi)星的運(yùn)行速度是最快的，就是第一宇宙速度。但是需要指明的`是，由于一個最小一個最大，學(xué)生很容易理解為發(fā)射速度只能為第一宇宙速度。這時候就要講清發(fā)射時的具體過程。如果發(fā)射速度大于第一宇宙速度，由于萬有引力小于所需要的向心力，物體做離心運(yùn)動，軌道是橢圓形，在離地球較遠(yuǎn)的位置二次點火，最終會在一個較高的軌道上以小于第一宇宙速度的速度做圓周運(yùn)動。要弄清發(fā)射速度和環(huán)繞速度的區(qū)別。
緊接著介紹第二宇宙速度。在發(fā)射速度逐漸變大的過程中，環(huán)繞軌道的橢圓形的長軸會越來越長，最終軌道脫離地球而環(huán)繞太陽。從地球上發(fā)射并環(huán)繞太陽的最小速度被稱為第二宇宙速度，大小是11.2km/s。
隨著發(fā)射速度繼續(xù)變大，環(huán)繞太陽的軌道也會越變越大，大到一定程度之后，物體最終會掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系之外，永遠(yuǎn)離開太陽系。這個速度的最小值被稱為第三宇宙速度，這個速度的大小是16.7km/s。
環(huán)節(jié)三：鞏固練習(xí)
一顆衛(wèi)星發(fā)射到距離地表600km的軌道上圍繞地球圓周運(yùn)動，試計算衛(wèi)星的運(yùn)行速度，并與第一宇宙速度進(jìn)行比較。
環(huán)節(jié)四：小結(jié)作業(yè)
四、板書設(shè)計
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