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《三種宇宙速度》教學(xué)設(shè)計(jì)

時(shí)間:2020-12-25 13:20:31 教學(xué)設(shè)計(jì) 我要投稿

《三種宇宙速度》教學(xué)設(shè)計(jì)

  作為一名無(wú)私奉獻(xiàn)的老師,總不可避免地需要編寫教學(xué)設(shè)計(jì),借助教學(xué)設(shè)計(jì)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(jì)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(jì),僅供參考,歡迎大家閱讀。

《三種宇宙速度》教學(xué)設(shè)計(jì)

  一、教學(xué)目標(biāo)

  【知識(shí)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(guò)程與方法】

  通過(guò)推導(dǎo)第一宇宙速度,定量分析發(fā)射人造衛(wèi)星時(shí)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(jià)值觀】

  通過(guò)了解第一宇宙速度的推導(dǎo)過(guò)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(diǎn)

  【重點(diǎn)】

  三種宇宙速度的大小和意義。

  【難點(diǎn)】

  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(guò)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(guò)程。在視頻播完之后,提出問(wèn)題,衛(wèi)星是如何通過(guò)火箭發(fā)射到太空中去的,需要多大的速度?

  學(xué)生會(huì)給出各種答案,此時(shí)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(dòng)以及萬(wàn)有引力規(guī)律可能會(huì)提出萬(wàn)有引力提出向心力的推論。此時(shí)表?yè)P(yáng)學(xué)生的態(tài)度,并引出下一個(gè)問(wèn)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(dòng)。此時(shí)要明確指出衛(wèi)星的軌道高度和地球的半徑長(zhǎng)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(jì)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(wàn)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(dòng)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(dòng)以及萬(wàn)有引力公式,可以推導(dǎo)出,在發(fā)射時(shí),如果速度小于第一宇宙速度,則萬(wàn)有引力大于所需要的向心力,物體做向心運(yùn)動(dòng),最終會(huì)落在地球上,無(wú)法成功發(fā)射。同時(shí),在圍繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),軌道高度越高,也就是距離地球越遠(yuǎn)時(shí),圓周運(yùn)動(dòng)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(gè)最小一個(gè)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(shí)候就要講清發(fā)射時(shí)的具體過(guò)程。如果發(fā)射速度大于第一宇宙速度,由于萬(wàn)有引力小于所需要的向心力,物體做離心運(yùn)動(dòng),軌道是橢圓形,在離地球較遠(yuǎn)的位置二次點(diǎn)火,最終會(huì)在一個(gè)較高的軌道上以小于第一宇宙速度的速度做圓周運(yùn)動(dòng)。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(guò)程中,環(huán)繞軌道的橢圓形的長(zhǎng)軸會(huì)越來(lái)越長(zhǎng),最終軌道脫離地球而環(huán)繞太陽(yáng)。從地球上發(fā)射并環(huán)繞太陽(yáng)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(yáng)的軌道也會(huì)越變?cè)酱,大到一定程度之后,物體最終會(huì)掙脫太陽(yáng)引力的束縛,飛到太陽(yáng)系之外,永遠(yuǎn)離開太陽(yáng)系。這個(gè)速度的最小值被稱為第三宇宙速度,這個(gè)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(dòng),試計(jì)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(jì)

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