人教版“人造衛星”

人造衛星的教學歷來是高中物理教學的難點和重點。由于教學條件的限制，學生在學習中感覺很抽象，特別是對人造衛星的發射速度及環繞速度，同步衛星的發射及特點，宇宙速度問題等的理解。筆者學校一位老師對這一節課的教學，認為較為成功。現將教學過程和反思介紹如下，與大家探討。

上課前，播放一段視頻:一副美麗的海洋風景圖，幾只海鷗在碧波蕩漾的大海上自由飛翔，一只小船在海水里乘風破浪的前行，背景音樂是電影“哥倫布”主題曲“Sailing(遠航)”。學生們都被這優美的畫面及音樂吸引了。

上課鈴聲響起，老師走上講臺。

教師:同學們，你們聽到的歌曲好聽嗎?誰能說出這首歌的名字?

學生:歌曲很好聽，但是不知道是什么歌……

教師:這首歌的名字叫sailing(遠航)，是電影“哥倫布”的主題曲。正如歌曲中所唱到的:“我在航行中乘風破浪，其中甘苦誰能說，為了靠近你， 為了自由。”其實學習知識的過程，也充滿了艱辛和辛勞，為了學到真知我們也必須要像他那樣乘風破浪，克服困難。今天就讓我們帶著哥倫布的精神一起來學習神秘而美麗的宇宙世界——人造衛星 宇宙速度。

展示多媒體錄像。

音響里放出“東方紅”的歌曲，畫面里顯示出中國發射第一顆人造衛星和中國人民欣喜若狂的感人場面(旁白:這是一首中國人非常熟悉的歌曲“東方紅”。三十年前的某一次奏響，給了這只歌曲更新更深的含義，因為那次它唱響在整個浩瀚的宇宙。這雄渾的曲調來自于中國的第一顆人造衛星——東方紅一號……)

教師:這是中國所發射的第一顆人造衛星——東方紅一號。它的發射在我國發展史上具有重大的意義，極大地鼓舞了人民的士氣，使得中國正式跨入世界大國的行列。(接著展示我國到目前為止所發射的幾顆衛星圖片:東方紅衛星，返回式衛星，風云一號衛星……)到目前為止我們國家發射衛星的技術已經進入世界的前列。除了一般衛星的發射，我國還掌握了一顆多星，同步衛星，回收衛星等高尖端技術。那么衛星是怎樣升上天空的，又是怎樣圍繞地球旋轉的?(引入課題)

(反思:課題引入比較成功。首先以優美的畫面及音樂吸引學生的注意;再從歌曲的歌詞中找到鼓勵學生的詞語，從而對學生在這一章學習中可能存在的畏懼困難的情緒進行勵志教育;接著從我國發射的第一顆人造衛星——東方紅一號的介紹引入了本節課的課題，對學生進行了愛國主義教育。)

教師:這個問題古人也很感興趣(展示圖片“萬戶飛天”)，圖片上的這個人同學們認識嗎?

學生:……

教師:他是明朝時期的萬戶，很想上天，所以把自己綁在一張板凳上，板凳四周綁著鞭炮，然后讓人把這些鞭炮點燃。同學們猜想一下，會出現什么情況呢?

學生:……

教師:伴隨著鞭炮的爆炸，他和凳子一起沖上了天空，他非常高興自己終于能上天了，但是他只是想到如何上天，卻沒有想到如何下地，最后摔死了(學生笑)。盡管這是一次失敗的實驗，但是它讓人們看到了人類上天的希望。此后經過大量的研究，人類實現了這個夢想，其理論奠基人便是偉大的物理學家牛頓。

展示牛頓的人造衛星設想圖。

教師:請同學們自學教材上有關這個猜想的內容。

學生自學看書。

教師:請一個同學給大家敘述下牛頓的人造衛星猜想。

學生:……

教師:這位同學敘述得非常好，牛頓正是通過這樣的猜想提出了人造衛星的模型。那么人造衛星圍繞地球旋轉時的運動物理量該怎樣描述呢?

(反思:人造衛星模型的引入比較自然，用“萬戶飛天”的故事向學生展示了中國人的祖先對飛天的向往和對后人研究的啟示。通過多媒體展示關于牛頓人造衛星模型的猜想，形象生動地引入人造衛星發射的原理。)

多媒體展示人造衛星繞地球旋轉的模型。

教師:作圓周運動的物體必須要有外力來提供向心力，那么人造衛星作勻速圓周運動的向心力是什么力提供的呢?

學生:是地球對人造衛星的萬有引力。

教師:回答得非常好。下面我們結合牛頓第二定律和萬有引力定律來推導描述人造衛星作勻速圓周運動的各個物理量。

在黑板上推導描述人造衛星作勻速圓周運動的各個物理量。

教師:由這些表達式可知，不同軌道的人造衛星其運動的物理量是不同的，有什么規律嗎?

通過學生的討論，得出結論:人造衛星的軌道半徑越大，其線速度、角速度、向心加速度越小，周期越大。

教師:人造衛星是怎樣上天的呢?

多媒體展示人造衛星的發射過程。

教師:人造衛星發射上天必須要給衛星提供一個發射的初速度——人造衛星的發射速度。

多媒體展示人造衛星的三種發射速度及其意義。

(反思:這里的多媒體應用非常恰當。人造衛星的發射速度本來很不好講，使用多媒體后，這個難點就被突破了。學生在觀看人造衛星發射的全過程的同時就可以理解發射速度的意義。)

教師:人造衛星通過火箭的幫助升上了天空之后，它又會怎樣圍繞地球旋轉呢?

多媒體展示人造衛星的幾種運行軌道:極地衛星，赤道衛星，任意衛星軌道。

教師:通過剛才的動畫，同學們可以看到:不管什么衛星都必須在以地心為圓心的軌道上運動，這是為什么?

學生:因為人造衛星作勻速圓周運動的向心力為萬有引力所提供，而萬有引力的方向是指向地心的。

教師:回答得非常好。正是因為萬有引力的作用，人造衛星必須圍繞地心旋轉。我們試想，可不可以發射一顆平行于某個緯度圈(赤道除外)的人造衛星?

學生:不能 ，因為此時它的向心力沒有指向地心。

教師:回答得非常正確。發射的衛星根據其用途不同可以有很多的種類。下面介紹一種非常重要的衛星——地球同步衛星。

多媒體展示地球同步衛星動畫，顯示其相對地球靜止的運行原理，并在黑板上演算人造地球同步衛星的線速度、角速度、離地面的高度。

教師:通過計算可知，地球同步衛星離地面的高度是很高的，因此發射同步衛星的難度比一般衛星要大得多。下面一起來看看地球同步衛星的發射過程。

視頻展示地球同步衛星的發射過程。

教師:地球同步衛星的一個很重要的應用就是能實現全球同步通訊。人類是怎樣利用同步衛星實現全球通訊的?

動畫展示利用地球同步衛星實現全球通訊的原理。

教師:大家可以看到，要實現全球通訊，必須發射三個地球同步衛星才行。

(反思:多媒體的應用把傳統的難題解決了。它通過形象生動的動畫把人造衛星的運行軌道，同步衛星的原理解釋得很清楚，特別是對實現全球通訊的解釋很是經典，這些都是傳統的教學模式所不能解決的。)

視頻播放阿波羅登月，神舟五號的發射，嫦娥計劃，最后圖片展示美國挑戰者號的失敗。

教師:同學們，人類在探索宇宙的歷程中，有成功的喜悅，也有失敗的悲哀，甚至要付出寶貴的生命，但是不管怎樣的困難都不能阻止我們探索自然的步伐。美國總統里根曾經說:“英雄之所以被稱之為英雄，并不在于他人贊頌的言辭，而在于他們始終如一地、鍥而不舍地對神奇而美妙的宇宙進行探索，去實踐真正的生活乃至貢獻出生命的精神。我們已經失去了“挑戰者號”，但是不能失去挑戰的勇氣和信心”。

(反思:本節課結束語的設計讓人回味無窮，對學生進行勵志教育起到了很大作用。)

(欄目編輯 羅琬華)