1 《萬有引力與航天》高三復習教學設計 （一） 設計思想 本講主要內(nèi)容就是《萬有引力》部分一輪復習。通過教學，給學生一個清晰的知識脈絡和模型， 使學生在面對高考試題時能高效入題，高效做題，高效得分。促進學生熟練掌握， 并能減輕學 生學習的負擔，提高學習的效率。其次就是通過這部分內(nèi)容的學習，激發(fā)學 生對航空、航天產(chǎn) 生更加濃厚的興趣和愛好。 （二） 教材分析 《萬有引力與航天》在高考試題中是一個必出的內(nèi)容。幾乎每年都以選擇題的形式出 現(xiàn)。 本專題的知識是以所學物理規(guī)律解決 ’天地”問題的典范。所以深刻理解萬有引力定 律及應用的條件、范圍和思路，是這個單元教學的中心。 在萬有引力的應用上，主要有三方面，一是在地表面附近的應用， g Mm =貨, 和G =Fn+mg （矢量相加），前者是在不考慮自轉(zhuǎn)影響時用（因為在地面上的物 R2 體隨，后者是在考慮地球自轉(zhuǎn)影響時用。二是在天上的應用（以圓周運動為主），依據(jù) Mm 三是衛(wèi)星的發(fā)射與變軌的問題。 （三） 學情分析 經(jīng)過高二的學習之后，學生對萬有引力定律及其應用有了一定的認識，但由于時間較 長，學生不僅在知識上有所遺忘，更重要的是規(guī)律的生疏和方法經(jīng)驗的缺失、遺忘，致使學生 對這部分知識又成陌路。所以在一輪復習時，回顧知識，用一些做過的問題作為引子，喚醒學 生記憶，并在此基礎上有針對性地加強經(jīng)驗、方法、模型的小結(jié)（針對考試），可更有效地提 升做題的效率。 （四） 教學目標 1、知識與技能 （1））復習回顧《萬有引力》。 ⑵ ）小結(jié)回顧歸納萬有引力定律在實際中的應用及典型模型，指出各類問題解決的 方法思路。提高學生做題的技巧和能力。 ⑶ ）通過適量練習，小結(jié)方法經(jīng)驗，指出需要注意的事項。提高解題技巧和估算能力。 2、 過程與方法 （1） ）能夠應用萬有引力定律解決簡單的引力計算問題。 （2） ）掌握計算天體質(zhì)量與密度方法。 （3））掌握天體運動規(guī)律與宇宙速度的概念。 3、 情感、態(tài)度與價值觀 （1））航空與航天，是多少優(yōu)秀中華兒女的夢想，通過學習掌握萬有引力定律及其應用， 促使學生熱愛航空航天事業(yè)，激發(fā)學生的深厚興趣，為我國航空航天事業(yè)貢獻力量。 ⑵ ）通過本單元教學，可以培養(yǎng)學生熱愛生活的態(tài)度和實事求是的精神， 培養(yǎng)學生唯 物史觀和探索宇宙興趣和愛好。 （五） 教學重難點 教學重點： 萬有引力在天體運動中的應用教 學難點：萬有引力與重力的關系應用 （六） 教學方法 1、小結(jié)歸納、難點透析 ；2、例題歸類、方法點撥； 3、聯(lián)系實際、激發(fā)興趣。 （七） 教學手段 1、多媒體呈現(xiàn)主要內(nèi)容和主要過程； 2、板書內(nèi)容要點和演練過程。 （八） 教學過程 一復習回顧基本知識 【知識儲備】 1、開普勒行星運動第一定律： . 第二定律： . 第三定律： . 2、 有兩個質(zhì)量均勻分布的小球， 質(zhì)量分別為 M和m，半徑為r，兩球間距離也為 r，則兩球之間的萬有引力為 。 3、 向心力計算公式 F = F = F= 。 二 用嫦娥奔月引入我們都有飛天的夢想，激發(fā)學生學習興趣引入課題。 【飛天夢想】 夢想實現(xiàn)第一步—— 衛(wèi)星發(fā)射： 利用探究一 引導學生掌握衛(wèi)星的發(fā)射原理 探究一： 已知地球質(zhì)量 M ， 地球半徑 R ， 萬有引力常量為 G ， 一物體靜置在地球表面的赤道上， 若由于地球自轉(zhuǎn)使物體對地球表面壓力恰好為零， 則地球自轉(zhuǎn)角速度為多少？ 物體的線速度 大小為多少？ 思考討論： 1、地球衛(wèi)星隨軌道半徑的增加線速度大小、角速度、向心加速度大小、周期 怎樣變化？ 2 、一顆人造地球衛(wèi)星以速度 v 發(fā)射后，可繞地球做勻速圓周運動， 若使發(fā)射 速度變?yōu)?2v， 則該衛(wèi)星可能怎樣運動？ (提示 :發(fā)射地球衛(wèi)星的發(fā)射速度 范 圍是多少) 3、回憶地球同步衛(wèi)星特點？ 思考討論問題學生討論回答，教師總結(jié)。使學生掌握衛(wèi)星做圓周運動的基本規(guī)律 落實演練： 1 、關于地球衛(wèi)星下列說法正確的是 ( ) A. 地球衛(wèi)星的發(fā)射速度一定小于 7.9 km/s B. 地球衛(wèi)星在預定軌道上沒有加速度 C. 地球衛(wèi)星一定都處于赤道正上方，但不一定在同一圓周上 D. 所 有地球同步衛(wèi)星的向心加速度大小、線速度大小、角速度和周期一定相等 2、如圖， A、B、C 是在地球大氣層外的圓形軌道上運行的三顆人造地球衛(wèi)星， 下列說法 中正確的是 ( ) A ? B、C的線速度相等，且大于 A的線速度 B ? B、C的周期相等，且大于A的周期 C. B、C的向心加速度相等，且大于 A的向心加速度 D. 若C的速率增大可追上同一軌道上的 B 利用落實演練第二題引入改變衛(wèi)星軌道的方法 想實現(xiàn)第二步一一 飛向月球： 讓學生觀看嫦娥一號奔月的原理模型圖， 方法原理 探究二： 夢 利用探究二引導學生掌握衛(wèi)星變軌問題的處理 利用落實演練檢查學生的掌握情況 4 # “嫦娥一號”探月衛(wèi)星沿地月轉(zhuǎn)移軌道直奔月球，在距月球表面 200 km 的P點進行第一 次變軌后被月球捕獲， 先進入橢圓軌道I繞月飛行，如圖所示. 之后，衛(wèi)星在P點又經(jīng)過兩次 變軌，最后在距月球表面 100 km 的圓形軌道川上繞月球做勻速圓周運動. 對此，下列說法 正確的是（）（多選） A.衛(wèi)星在軌道川上運動到 P點的加速度大于沿軌道 I運動到P點時的加速度 B.衛(wèi)星在軌道川上運動到 P點的速度大于沿軌道 I運動到P點時的速度 # # C. 衛(wèi)星在軌道川上運動的速度小于月球的第一宇宙速度 D. 衛(wèi)星在軌道川上運動周期比在軌道 I上 ，短 落實演練: 3、（多選）如圖所示，發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道 1，然后經(jīng)點火，使其沿橢圓軌道 2運行，最后再次點火， 將衛(wèi)星送入同步軌道 3 .軌道1、2相切于Q 點，軌道2、3相切于P點（如圖所示） 則當衛(wèi)星分別在1、2、3軌道正常運行時（ 利用落實演練檢查學生的掌握情況 學生個別回答 ） A. 飛船在軌道 I上運動時的機械能小于在軌道 n上運動時的機械能 B. 飛船在軌道 n上由 P點向Q點運動時，速度逐漸增大， 機械能也增大 C. 飛船沿不同軌道經(jīng)過 P點時的加速度均相同 P D. 飛船沿不同軌道經(jīng)過 P點時的速度均相同 夢想實現(xiàn)第三步一一 探測月球: 利用探究三 引導學生掌握應用萬有引力等于向心力求解中心天體質(zhì)量和密度的方法 探究三： 一探測器繞半徑為 R的月球飛行，圓形軌道半徑為 r,環(huán)繞飛行周期為 T°（引力常 量G已知） 1. 試計算月球的質(zhì)量和平均密度？ 2. 如果該探測器在月球表面飛行， 月球的平均密度為多少？ 思考討論： 4 、 你還能想到那些求解天體質(zhì)量的方法？ 比如已知環(huán)繞某星球飛行衛(wèi)星的線速度大小 v 和軌道半徑 r ， 能求出該星球質(zhì)量 嗎？ 思考討論 4 引導學生自己總結(jié)應用萬有引力等于向心力和萬有引力等于重力求解中心天體質(zhì)量 的方法 用投影儀投影學生總結(jié)結(jié)果 落實演練： 4 、已知地球質(zhì)量大約是月球質(zhì)量的 81 倍， 球、月球自轉(zhuǎn)的影響，由以上數(shù)據(jù)可推算出 A. 地球的平均密度與月球的平均密度之比約為 B. 地球表面與月球表面重力加速度之比約為 地球半徑大約是月球半徑的 4 倍 . 不考慮地 （） 9 : 8 9 : 4 C. 靠近地球表面與靠近月球表面沿圓軌道運行的航天器的周期之比約為 8: 9 D. 靠近地球表面與靠近月球表面沿圓軌道運行的航天器線速度之比約為 81 : 4 5 、（多選） 下列幾組數(shù)據(jù)能求出地球質(zhì)量的是 （引力常量 G 已知）（ ） A. 地球繞太陽運動的周期和地球中心到太陽中心的距離 B. 月球繞地球運動的周期和月球中心到地球中心的距離 C月球繞地球運動的線速度和月球中心到地球中心的距離 D. 月球繞地球運動的角速度和月球中心到地球中心的距離 課堂小結(jié)】 總結(jié)本節(jié)課的重點知識和處理方法 【布置作業(yè)】 6