7.4宇宙航行教學(xué)設(shè)計高一下學(xué)期物理

課題7.4宇宙航行教材章節(jié)物理必修二第七章第四節(jié)課型新授課授課時間授課地點教材分析本節(jié)的地位和作用：本節(jié)是高中物理必修二第七章第四節(jié)“宇宙航行”,教材不但介紹了三個宇宙速度，還介紹了人造衛(wèi)星中一些基本理論,更是在其中滲透了很多研究實際物理問題地物理方法。本節(jié)課是第七章“萬有引力與宇宙航行”中的重點內(nèi)容,是學(xué)生認(rèn)識人造衛(wèi)星和載人航天的理論基礎(chǔ),是學(xué)生學(xué)習(xí)了解萬有引力定律應(yīng)用于現(xiàn)代科技知識的實際案例。教材內(nèi)容分析：教材中先由萬有引力定律和牛頓第二定律探討出三個宇宙速度的具體值，接著介紹了人類利用宇宙速度研究人造衛(wèi)星和載人飛船的艱苦歷程，向?qū)W生介紹了萬有引力定律對人類探索太空做出的巨大貢獻(xiàn)。通過對宇宙速度、人造衛(wèi)星等宇宙航行知識的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅可以對萬有引力定律有更全面、更深入的認(rèn)識,也對人類進行宇宙航行有一個更為系統(tǒng)的了解,還有助于培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)知識分析問題、解決實際問題的能力,同時，也會讓學(xué)生熱愛航天科學(xué)，積極探索未知世界。學(xué)情分析興趣特點：學(xué)生在新聞中都聽過宇宙飛船和人造衛(wèi)星的相關(guān)報道，對其中的物理知識有著天然的好奇心和求知欲。知識與能力基礎(chǔ)：本節(jié)課先探究出三個宇宙速度的值，再介紹人類研發(fā)人造衛(wèi)星和載人飛船的歷程。其中運用到的萬有引力定律和牛頓第二定律的知識學(xué)生們已經(jīng)學(xué)過，經(jīng)過學(xué)習(xí)7.3“萬有引力理論的成就”，學(xué)生也大致了解計算宇宙速度的思路，方便教師開展教學(xué)。認(rèn)知困難：對于學(xué)生而言，宇宙速度、人造衛(wèi)星、載人航天和太空探索距離日常生活都非常遙遠(yuǎn)。僅憑教師單調(diào)的講述很難描繪出神秘誘人的太空世界，這就要求學(xué)生在課下查閱相干資料，利用網(wǎng)絡(luò)認(rèn)識人類探究奇妙宇宙的歷程。教學(xué)目標(biāo)物理觀念：1.能夠用萬有引力定律和牛頓第二定律推導(dǎo)第一宇宙速度,了解第二、第三宇宙速度及其意義2.掌握人造地球衛(wèi)星地運行規(guī)律,掌握推導(dǎo)運行速度、角速度、周期、向心加速度與軌道半徑的思路和方法科學(xué)探究：1.通過用萬有引力定律推導(dǎo)第一宇宙速度,提高學(xué)生運用已學(xué)知識分析問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索能力。2.通過對衛(wèi)星運動規(guī)律的研究,培養(yǎng)學(xué)生歸納、分析、推導(dǎo)的能力?？茖W(xué)思維：經(jīng)歷探究人造衛(wèi)星由設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實的過程,體會猜想、探索、實踐的科學(xué)方法,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：1.了解人類探索太空的過程,感受科技發(fā)展對人類進步的巨大推動作用,通過對我國航天事業(yè)發(fā)展史的了解,滲透愛國主義教育。2.感知人類探索宇宙的夢想和巨大成就,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情,促使學(xué)生樹立獻(xiàn)身科學(xué)的人生觀和價值觀。重點與難點重點：1.第一宇宙速度的推導(dǎo)2.對人造地球衛(wèi)星原理和運行規(guī)律的掌握難點：1.第一宇宙速度是衛(wèi)星發(fā)射的最小速度,是衛(wèi)星環(huán)繞地球運行的最大速度2.人造衛(wèi)星的速度、周期的比較教學(xué)方法采用啟發(fā)式教學(xué)，以問題為中心，師生共同探討宇宙速度的思路和方法，再學(xué)習(xí)和了解人類探索宇宙的歷程教學(xué)用具教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖知識回顧教師帶領(lǐng)學(xué)生回顧萬有引力定律和牛頓第二定律的內(nèi)容、公式和單位等?；貞浫f有引力定律和牛頓第二定律的內(nèi)容、公式和單位等知識。本節(jié)課在宇宙速度的推導(dǎo)中運用到了萬有引力定律和牛頓第二定律，課前帶領(lǐng)學(xué)生回憶這些知識，幫助學(xué)生構(gòu)建探索宇宙速度的思路。新課引入教師向?qū)W生介紹人類的飛天夢，由中國古代神話故事“嫦娥奔月”開始，到牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律，隨著自然科學(xué)理論和技術(shù)的發(fā)展，到現(xiàn)在全球共有數(shù)千顆人造衛(wèi)星，中國在航天事業(yè)方面蓬勃發(fā)展，在全球也名列前茅，早已實現(xiàn)了古人“飛天”、“奔月”的夢想。跟著老師的介紹，了解全球各國在航天事業(yè)方面的發(fā)展，認(rèn)識我國的航天成就。感受人類航天事業(yè)發(fā)展的艱辛歷程。由人類飛天夢引入課題，介紹中國的航天成就，激發(fā)學(xué)生的求知欲和民族自豪感，讓學(xué)生在良好的心理氛圍中開始本節(jié)課的學(xué)習(xí)。新課講授一、人造衛(wèi)星的猜想由教材中給出的思考問題，引導(dǎo)學(xué)生簡單地自主思考“若拋出物體的速度足夠大時，能成為人造衛(wèi)星嗎？”讓學(xué)生們發(fā)表自己的猜想，然后與牛頓的設(shè)想作對比。牛頓地設(shè)想:從高山上用不同的水平速度拋出物體，速度一次比一次大,落地點也就一次比一次離山腳遠(yuǎn)。如果沒有空氣阻力,當(dāng)速度足夠大時,物體就永遠(yuǎn)不會落到地面上來。它將圍繞地球旋轉(zhuǎn),成為一顆永遠(yuǎn)繞地球運動的人造地球衛(wèi)星。思考老師提出的問題，“若拋出物體的速度足夠大時，能成為人造衛(wèi)星嗎？”并大膽猜想，再與牛頓的設(shè)想作對比，理解牛頓的猜想，從中感受到思考的快樂。讓學(xué)生理解牛頓關(guān)于人造衛(wèi)星的設(shè)想，體會猜想、推導(dǎo)的科學(xué)方法，感受科學(xué)家的偉大思想，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。新課講授二、第一宇宙速度根據(jù)以上猜想，需要以多大的速度將物體拋出，它才會成為繞地球表面運動的衛(wèi)星呢？教師提出問題，讓學(xué)生思考推導(dǎo)思路。幫助學(xué)生完整地整理出物體在宇宙附近繞地球做勻速圓周運動的速度的推導(dǎo)思路，并稱之為第一宇宙速度。再介紹第二種推導(dǎo)方法：注意兩個概念的辨析:發(fā)射速度和環(huán)繞速度。發(fā)射速度:衛(wèi)星在地面附近離開發(fā)射裝置的初速度,一旦發(fā)射后再無能量補充,被發(fā)射物僅依靠自己的初動能克服地球引力上升。環(huán)繞速度:衛(wèi)星在進入運行軌道后繞地球做圓周運動的線速度。學(xué)生根據(jù)老師給出的問題，通過學(xué)習(xí)過的知識，推導(dǎo)物體的運行速度。認(rèn)識這個速度叫作“第一宇宙速度”，并能理解兩種推導(dǎo)方法。教師給予適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)、提示，以學(xué)生為主體，讓學(xué)生動手動腦，自主推導(dǎo)出第一宇宙速度。讓學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)，鍛煉學(xué)生利用所學(xué)知識分析和解決問題的能力。新課講授三、第二、第三宇宙速度鼓勵學(xué)生大膽猜想：“如果衛(wèi)星的發(fā)射速度大于7.9km/s，會出現(xiàn)什么情況呢？”待學(xué)生思考之后，教師給出答案：當(dāng)人造衛(wèi)星進入地球附近的軌道速度大于7.9km/s而小于11.2km/s時,它繞地球運動地軌跡就不再是圓,而是橢圓,且衛(wèi)星做變速運動,速度越大,橢圓軌道越扁,離地面越高。如果物體的速度更大,達(dá)到或超過11.2km/s時,物體將擺脫地球引力的束縛,成為繞太陽運動的人造行星.我們把11.2km/s這個速度稱為第二宇宙速度,又叫脫離速度。如果物體的速度再大,達(dá)到或超過16.7km/s時,物體將擺脫太陽引力的束縛,飛到太陽系外。我們把這個速度稱為第三宇宙速度,也叫逃逸速度。根據(jù)老師提出的問題，大膽猜想：“如果衛(wèi)星的發(fā)射速度大于7.9km/s，會出現(xiàn)什么情況呢？”充分思考之后，理解關(guān)于第二、第三宇宙速度的含義、大小和別稱。讓學(xué)生理解當(dāng)衛(wèi)星速度大于第一宇宙速度時的三種可能，了解第二、第三宇宙速度及其物理意義。新課講授四、人造地球衛(wèi)星、載人航天與太空探索教師引導(dǎo)學(xué)生自主閱讀這兩部分的教材，了解人類探索太空的歷程和取得的巨大成就，感受科學(xué)發(fā)展、科技進步離不開科學(xué)家們艱苦的探索。了解地球同步衛(wèi)星，位于赤道上方高度約36000km處，相對地面靜止，也稱為靜止衛(wèi)星。學(xué)生了解人類探索太空的歷程和取得的巨大成就，感受科學(xué)發(fā)展、科技進步離不開科學(xué)家們艱苦的探索。了解靜止衛(wèi)星的相關(guān)知識。學(xué)生通過閱讀教材，感受人類探索宇宙的艱辛，感受科學(xué)家們的偉大。課堂總結(jié)五、總結(jié)這堂課我們從牛頓的設(shè)想入手，學(xué)習(xí)了衛(wèi)星發(fā)射的原理和三個宇宙速度。第一宇宙速度是重點,要掌握其兩種推導(dǎo)方法,并且知道第一宇宙速度是最小發(fā)射速度也是最大環(huán)繞速度。之后我們探究了衛(wèi)星運行規(guī)律,認(rèn)識了第二、第三宇宙速度。盡管人類已經(jīng)跨入太空,登上月球,但是,相對于浩瀚宇宙,地球和月亮不過是茫茫宇宙中的兩粒塵埃，人類歷史不過是宇宙年輪上一道小小的刻痕。宇宙留給人們的思考和