2025届高考物理一轮复习教学设计：人造卫星与宇宙航行

第二课 人造卫星与宇宙航行教学设计 一、设计思想 根据新课程改革和新高考改革的精神，坚持以学生为本和为主体的理念，通过创设情境，设计相关活动，促进学生主动学习的有效开展，最终促进学生知识体系有效建构。 二、学情分析 本节内容是在学生复习完万有引力定律基本知识基础上的一节应用型复习课。所以，本节课旨在强化学生从力和运动的关系角度，深入掌握用万有引力定律解决相关问题的思路，并强化学生对圆周运动相关问题的分析方法。 三、教学目标 1、学生通过资料查阅和分享活动，进一步强化对三种宇宙速度的理解； 2、学生通过知识清单的填写，进一步强化对人造卫星相关运动参量的认识和理解； 3、学生通过分析解决典型问题，提炼出利用万有引力定律解决人造卫星问题的基本思路； 4、学生通过典型问题分析，进一步强化对同步卫星的认识。 四、教学重点 提炼万有引力定律解决人造卫星问题的基本思路 五、教学流程 （一）借助知识清单，完成自主评估 学生活动：填写知识清单。 要求：能够独立而准确填写的内容，用黑色签字笔填写。需要借助于教材或其他资源才能完成的内容，用红色笔填写。 目的：自主评估对万有引力定律解决人造卫星问题相关知识的已有认知情况，促进自主学习的推进。 （二）画知识结构图，促进知识结构化 学生活动：完成知识清单的基础上，画知识结构图，将零散的知识形成结构化的知识体系。个体画完之后，进行小组交流和评价，进一步完善个体的知识结构图。最后，班级分享小组代表作品。 （三）典型问题，促进万有引力定律解决人造卫星问题基本思路的形成 学生活动1：典型问题分析与实践。 典型问题一：宇宙速度的认识及第一宇宙速度的理论推导 例1 （经典高考）我国首次火星探测任务被命名为“天问一号”。已知火星质量约为地球质量的，半径约为地球半径的，下列说法正确的是（ ） A. 火星探测器的发射速度应大于地球的第二宇宙速度 B. 火星探测器的发射速度应介于地球的第一和第二宇宙速度之间 C. 火星的第一宇宙速度大于地球的第一宇宙速度 D. 火星表面的重力加速度大于地球表面的重力加速度 例2 物体在星球附近绕星球做匀速圆周运动的速度，叫作第一宇宙速度（又叫作环绕速度）；已知引力常量为G。在以下问题的讨论中，空气阻力及星球自转的影响均忽略不计。若将地球视为质量均匀分布的球体，已知地球的质量为 M，半径为 R。请证明地球的第一宇宙速度的大小。 典型问题二：应用万有引力定律寻找人造卫星相关运动参量规律 例3 2022年10月9日，我国综合性太阳探测卫星“夸父一号”成功发射,实现了对太阳探测的跨越式突破。“夸父一号”卫星绕地球做匀速圆周运动,距地面高度约为，运行一圈所用时间约为100分钟。如图所示,为了随时跟踪和观测太阳的活动,“夸父一号”在随地球绕太阳公转的过程中,需要其轨道平面始终与太阳保持固定的取向,使太阳光能照射到“夸父一号”。下列说法正确的是（ ） A. “夸父一号”的运行轨道平面平均每天转动的角度约为 B. “夸父一号”绕地球做圆周运动的速度大于 C. “夸父一号”绕地球做圆周运动的向心加速度大于地球表面的重力加速度 D. 由题干信息，根据开普勒第三定律,可求出日地间平均距离 学生活动2：总结人造卫星参量与轨道之间的定量关系规律。 典型问题三：应用万有引力定律分析同步卫星相关问题 例4 北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统。北斗卫星导航系统由35颗卫星组成，其中5颗是地球同步卫星。关于同步卫星绕地球运动的相关物理量，下列说法正确的是（ ） A. 角速度等于地球自转的角速度 B. 向心加速度大于地球表面的重力加速度 C. 线速度大于第一宇宙速度 D. 运行周期一定大于月球绕地球运动的周期 学生活动3：总结地球同步卫星的特征——六个“一定”。 典型问题四：变轨问题 例5 [2023东城二模]图示为一颗人造地球卫星发射过程的简化示意图。卫星先进入圆轨道1做匀速圆周运动，再经椭圆轨道2，最终进入圆轨道3做匀速圆周运动。轨道2分别与轨道1、轨道3相切于、两点。下列说法正确的是（ ） A. 卫星在轨道1上运行时，向心力始终不改变 B. 卫星在轨道1的运行周期大于其在轨道3的运行周期 C. 卫星在轨道2上从点运动到点的过程中，速度越来越大 D. 不论是在轨道2运行还是在轨道3运行，卫星在点的加速度都相同 学生活动3：梳理利用万有引力定律解决人造卫星相关问题的基本思路，形成思路结构图。 教师活动：规范学生提炼的基本思路，强调万有引力相关问题的核心，即万有引力问题的本质就是圆周运动规律的应用。解决绝大部分万有引力定律问题的关键就是抓住万有引力充当向心力这个关键点。 其中，变轨问题中还涉及到近心运动、离心运动的分析，以及相关过程中的引力做功与能量变化问题。 六、教学反思 学科网（北京）股份有限公司 $$