2024-2025學年高中物理 第六章 萬有引力與航天 5 宇宙航行（1）教案 新人教版必修2

2024-2025學年高中物理第六章萬有引力與航天5宇宙航行（1）教案新人教版必修2課題：科目：班級：課時：計劃1課時教師：單位：一、課程基本信息1.課程名稱：高中物理——萬有引力與航天

2.教學年級和班級：高中二年級一班

3.授課時間：2024年10月10日

4.教學時數(shù)：45分鐘

二、教學內容和目標

1.教學內容：

（1）了解宇宙航行的基本概念和原理；

（2）掌握萬有引力在航天中的應用；

（3）了解航天器的基本結構和原理。

2.教學目標：

（1）能夠運用萬有引力公式計算航天器的軌道；

（2）能夠解釋宇宙航行的基本原理；

（3）了解航天器的基本結構和工作原理。

三、教學方法和手段

1.教學方法：

（1）講授法：講解宇宙航行和萬有引力的基本概念和原理；

（2）案例分析法：分析航天器的實例，讓學生更好地理解航天原理；

（3）討論法：引導學生探討航天器的結構和原理。

2.教學手段：

（1）多媒體課件：展示航天器的圖片和視頻，生動形象地講解航天原理；

（2）模型：展示航天器的模型，讓學生更直觀地了解航天器的結構和原理。

四、教學過程

1.導入：通過一個航天器的實例，引起學生的興趣，引出本節(jié)課的主題；

2.講解：講解宇宙航行和萬有引力的基本概念和原理，讓學生掌握基礎知識；

3.案例分析：分析航天器的實例，讓學生更好地理解航天原理；

4.討論：引導學生探討航天器的結構和原理，提高學生的思考能力；

5.練習：讓學生運用所學知識，計算航天器的軌道，鞏固所學知識；

6.總結：對本節(jié)課的內容進行總結，強調重點和難點。

五、作業(yè)布置

1.布置一道計算題，讓學生運用萬有引力公式計算航天器的軌道；

2.讓學生寫一篇小論文，闡述自己對航天器結構和原理的理解。

六、教學反思

在課后，教師應認真反思本節(jié)課的教學效果，針對學生的掌握情況，調整教學方法和手段，以提高教學效果。二、核心素養(yǎng)目標本節(jié)課旨在培養(yǎng)學生的物理學科核心素養(yǎng)，包括科學思維、科學探究和科學態(tài)度。通過本節(jié)課的學習，學生將能夠：

1.科學思維：學生能夠運用萬有引力公式進行邏輯推理和數(shù)學計算，分析宇宙航行的基本原理，培養(yǎng)學生的模型建構和科學推理能力。

2.科學探究：通過分析航天器的實例和討論航天器的結構和原理，學生能夠主動獲取和解讀信息，鍛煉他們的實驗操作和數(shù)據(jù)處理能力。

3.科學態(tài)度：在探討航天器的結構和原理過程中，學生將能夠培養(yǎng)批判性思維和創(chuàng)新意識，增強對物理學的熱愛和好奇心，以及對航天事業(yè)的認同感和社會責任感。三、學情分析本節(jié)課的授課對象是高中二年級一班的學生，他們已經(jīng)學習了力學的基礎知識，對牛頓運動定律有了初步的了解。在學習本節(jié)課之前，他們應該已經(jīng)掌握了以下知識點：

1.物體運動的基本概念，如位移、速度、加速度等；

2.牛頓運動定律，包括慣性定律、動力定律和作用與反作用定律；

3.能量守恒定律，包括動能、勢能和機械能的轉化。

在能力方面，學生應該具備以下能力：

1.基本的數(shù)學計算能力，包括代數(shù)運算和函數(shù)分析；

2.邏輯推理和科學思維的能力，能夠運用已學的物理知識解決實際問題；

3.觀察和實驗的能力，能夠進行簡單的物理實驗和數(shù)據(jù)分析。

在素質方面，學生應該具備以下素質：

1.良好的學習習慣，能夠按時完成作業(yè)和課堂練習；

2.團隊合作和溝通能力，能夠在小組討論中積極參與并提出自己的觀點；

3.創(chuàng)新意識和批判性思維，能夠對問題進行深入思考并提出新的解決方案。

在行為習慣方面，學生可能存在以下情況：

1.對物理學的興趣和動機不同，有的學生可能對航天感興趣，而有的學生可能對此不感興趣；

2.學習態(tài)度和自律性不同，有的學生可能積極主動地參與課堂討論和練習，而有的學生可能比較被動或缺乏自律性；

3.學習方法和策略不同，有的學生可能更擅長通過實驗和觀察來學習，而有的學生可能更擅長通過閱讀和思考來學習。四、教學方法與策略1.選擇適合教學目標和學習者特點的教學方法

本節(jié)課將采用多種教學方法，包括講授、討論、案例研究和項目導向學習等。講授法用于講解宇宙航行和萬有引力的基本概念和原理；討論法用于引導學生探討航天器的結構和原理，提高學生的思考能力；案例分析法用于分析航天器的實例，讓學生更好地理解航天原理；項目導向學習法用于讓學生通過實際操作和探究，更深入地了解航天器的原理和應用。

2.設計具體的教學活動

為了促進學生參與和互動，將設計以下教學活動：

①角色扮演：學生分組扮演航天器的不同角色，如宇航員、設計師等，通過角色扮演的方式，讓學生更好地理解航天器的運作和原理；

②實驗：安排一次航天器模型制作實驗，讓學生親自動手制作和測試模型，加深對航天器原理的理解；

③游戲：設計一款與航天相關的互動游戲，如航天器模擬駕駛游戲，讓學生在游戲中運用所學知識，提高學生的實踐能力。

3.確定教學媒體和資源的使用

為了支持教學活動，將使用以下教學媒體和資源：

①PPT：制作精美的PPT，展示航天器的圖片、視頻和相關的數(shù)學公式，生動形象地講解航天原理；

②視頻：播放航天器的發(fā)射和運行視頻，讓學生更直觀地了解航天器的實際運作；

③在線工具：利用在線工具，如模擬航天器軌道計算軟件，讓學生實時計算航天器的軌道，提高學生的實踐能力。五、教學流程（一）課前準備（預計用時：5分鐘）

學生預習：

發(fā)放預習材料，引導學生提前了解萬有引力與航天第五節(jié)宇宙航行（1）的學習內容，標記出有疑問或不懂的地方。

設計預習問題，激發(fā)學生思考，為課堂學習宇宙航行原理和萬有引力應用做好準備。

教師備課：

深入研究教材，明確本節(jié)課教學目標和重難點。

準備教學用具和多媒體資源，確保教學過程的順利進行。

設計課堂互動環(huán)節(jié)，提高學生學習宇宙航行知識的積極性。

（二）課堂導入（預計用時：3分鐘）

激發(fā)興趣：

提出問題或設置懸念，引發(fā)學生的好奇心和求知欲，引導學生進入宇宙航行學習狀態(tài)。

回顧舊知：

簡要回顧上節(jié)課學習的萬有引力定律，幫助學生建立知識之間的聯(lián)系。

提出問題，檢查學生對舊知的掌握情況，為本節(jié)課新課學習打下基礎。

（三）新課呈現(xiàn)（預計用時：25分鐘）

知識講解：

清晰、準確地講解宇宙航行的基本概念和原理，結合實例幫助學生理解。

突出萬有引力在航天中的應用，強調宇宙航行的數(shù)學計算方法，通過對比、歸納等方法幫助學生加深記憶。

互動探究：

設計小組討論環(huán)節(jié)，讓學生圍繞航天器軌道計算展開討論，培養(yǎng)學生的合作精神和溝通能力。

鼓勵學生提出自己的觀點和疑問，引導學生深入思考，拓展思維。

技能訓練：

設計實踐活動或實驗，讓學生在實踐中體驗宇宙航行的應用，提高實踐能力。

在課堂新課呈現(xiàn)結束后，對宇宙航行的知識點進行梳理和總結。

強調萬有引力在航天中的重要性，幫助學生形成完整的知識體系。

（四）鞏固練習（預計用時：5分鐘）

隨堂練習：

隨堂練習題，讓學生在課堂上完成，檢查學生對宇宙航行知識的掌握情況。

鼓勵學生相互討論、互相幫助，共同解決計算問題。

錯題訂正：

針對學生在隨堂練習中出現(xiàn)的錯誤，進行及時訂正和講解。

引導學生分析錯誤原因，避免類似錯誤再次發(fā)生。

（五）拓展延伸（預計用時：3分鐘）

知識拓展：

介紹與宇宙航行相關的拓展知識，拓寬學生的知識視野。

引導學生關注學科前沿動態(tài)，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和探索精神。

情感升華：

結合宇宙航行內容，引導學生思考學科與生活的聯(lián)系，培養(yǎng)學生的社會責任感。

鼓勵學生分享學習宇宙航行的心得和體會，增進師生之間的情感交流。

（六）課堂小結（預計用時：2分鐘）

簡要回顧本節(jié)課學習的宇宙航行知識，強調重點和難點。

肯定學生的表現(xiàn)，鼓勵他們繼續(xù)努力。

布置作業(yè)：

根據(jù)本節(jié)課學習的宇宙航行內容，布置適量的課后作業(yè)，鞏固學習效果。

提醒學生注意作業(yè)要求和時間安排，確保作業(yè)質量。六、教學資源拓展（一）拓展資源

1.科普書籍：

-《宇宙探索指南》（TheUniverseinaNutshell）-斯蒂芬·霍金

-《黑洞與時間彎曲》（BlackHolesandTimeWarps）-基普·索恩

-《宇宙簡史》（ABriefHistoryofTime）-斯蒂芬·霍金

2.科普文章：

-《自然》雜志：萬有引力與航天技術相關文章

-《科學美國人》：宇宙航行與航天探索的科普文章

3.在線課程：

-MIT開放課程：物理學中的萬有引力與航天課程

-Coursera：宇宙航行與航天技術課程

4.視頻資源：

-國家地理頻道：宇宙航行的紀錄片

-BBC紀錄片：宇宙探索之旅

5.軟件工具：

-NASA提供的航天器模擬軟件

-宇宙軌道計算器：讓學生自主探索航天器的軌道計算

（二）拓展建議

1.讓學生閱讀科普書籍，深入了解宇宙航行的科學原理和技術發(fā)展，提升學生的科學素養(yǎng)。

2.鼓勵學生閱讀科普文章，了解最新的宇宙航行研究成果，拓寬知識視野。

3.引導學生參加在線課程，深入學習萬有引力與航天技術，提高學生的科學思維能力。

4.觀看宇宙航行的紀錄片和視頻，讓學生更加直觀地了解航天器的實際運作和宇宙探索的歷程。

5.使用NASA提供的航天器模擬軟件和宇宙軌道計算器，讓學生親自動手模擬航天器的軌道計算，增強實踐操作能力。七、課堂小結，當堂檢測（一）課堂小結

本節(jié)課我們學習了宇宙航行的基本概念和原理，以及萬有引力在航天中的應用。首先，我們通過講解宇宙航行的基本概念，如軌道、速度和加速度，讓學生了解航天器在太空中是如何運動的。接著，我們講解了萬有引力在航天中的應用，通過實例分析，讓學生了解萬有引力是如何影響航天器的軌道和運動。最后，我們通過討論和實踐活動，讓學生更深入地理解和掌握這些概念和原理。

在本節(jié)課中，我們強調了以下幾個重點和難點：

1.軌道的計算：如何通過萬有引力公式計算航天器的軌道，是本節(jié)課的一個重點和難點。

2.航天器的運動：航天器在太空中是如何運動的，以及萬有引力是如何影響航天器的運動，是本節(jié)課的另一個重點和難點。

3.實踐操作：如何通過實踐活動，讓學生更深入地理解和掌握宇宙航行的基本概念和原理，是本節(jié)課的一個難點。

在教學過程中，我們采用了多種教學方法和策略，如講授、討論、案例分析和實踐活動，以提高學生的學習興趣和參與度。同時，我們還使用了多媒體教學資源，如PPT、視頻和在線工具，以幫助學生更好地理解和掌握知識。

（二）當堂檢測

1.請簡述宇宙航行的基本概念和原理。

2.請解釋萬有引力在航天中的應用。

3.請計算一個航天器在地球附近的軌道速度。

4.請分析航天器在太空中是如何運動的。

5.請描述你在實踐活動中的體驗和收獲。

6.請談談你對宇宙航行的看法和理解。

7.請列出本節(jié)課的三個重點和難點，并解釋為什么它們是重點和難點。

8.請總結你在本節(jié)課中學到的知識和技能，以及它們對你的學習和生活的影響。

9.請?zhí)岢瞿銓Ρ竟?jié)課的意見和建議，以及你認為可以改進的地方。

10.請設計一個與宇宙航行相關的實驗或實踐活動，并說明其目的和過程。八、教學反思今天，我上了關于宇宙航行的課程，通過講解基本概念和原理，以及萬有引力在航天中的應用，讓學生們對宇宙航行有了更深入的了解。我采用多種教學方法和策略，如講授、討論、案例分析和實踐活動，以提高學生的學習興趣和參與度。同時，我還使用了多媒體教學資源，如PPT、視頻和在線工具，以幫助學生更好地理解和掌握知識。

在課堂上，我發(fā)現(xiàn)學生們對宇宙航行的基本概念和原理表現(xiàn)出濃厚的興趣，特別是在講解軌道的計算和航天器的運動時，學生們積極參與討論和實踐活動。他們通過計算和分析，更好地理解了萬有引力在航天中的應用，并能夠運用所學知識解決實際問題。

然而，我也注意到一些學生在理解軌道的計算和航天器的運動時遇到了一些困難。為了幫助他們更好地理解這些概念和原理，我采用了更直觀和形象的教學方法，如通過視頻和實際案例分析，幫助他們更好地理解航天器的運動和軌道的計算。同時，我還鼓勵他們積極參與討論和實踐活動，以提高他們的理解能力和解決問題的能力。

此外，我也注意到學生們在實踐活動中的表現(xiàn)參差不齊。一些學生能夠積極參與實踐活動，通過親自動手和操作，更好地理解和掌握知識。然而，一些學生則顯得有些被動和缺乏自信，他們在實踐活動中顯得有些猶豫和不安。為了提高他們的參與度和自信心，我給予他們更多的鼓勵和支持，同時通過小組合作和同伴互助，讓他們在實踐活動中能夠相互學習和幫助。板書設計①宇宙航行的基本概念和原理：

-軌道：航天器在太空中運動的路徑

-速度：航天器在軌道上的速度

-加速度：航天器在軌道上的加速度變化

②萬有引力在航天中的應用：

-萬有引力定律：F=G*m1*m2/r^2

-萬有引力與軌道的關系：萬有引力提供向心力，維持航天器的軌道運動

-軌道速度的計算：v=√(G*M/r)

③航天器的運動：

-自由落體運動：航天器在地球附近的軌道運動

-圓周運動：航天器在地球附近的軌道運動

-橢圓運動：航天器在地球附近的軌道運動

④實踐活動：

-軌道計算：讓學生通過萬有引力公式計算航天器的軌道速度

-航天器模型制作：讓學生通過實踐操作，更好地理解和掌握航天器的結構和原理

九、板書設計

①宇宙航行的基本概念和原理：

-軌道：航天器在太空中運動的路徑

-速度：航天器在軌道上的速度

-加速度：航天器在軌道上的加速度變化

②萬有引力在航天中的應用：

-萬有引力定律：F=G*m1*m2/r^2

-萬有引力與軌道的關系：萬有引力提供向心力，維持航天器的軌道運動

-軌道速度的計算：v=√(G*M/r)

③航天器的運動：

-自由落體運動：航天器在地球附近的軌道運動

-圓周運動：航天器在地球附近的軌道運動

-橢圓運動：航天器在地球附近的軌道運動

④實踐活動：

-軌道計算：讓學生通過萬有引力公式計算航天器的軌道速度

-航天器模型制作：讓學生通過實踐操作，更好地理解和掌握航天器的結構和原理

九、板書設計

①宇宙航行的基本概念和原理：

-軌道：航天器在太空中運動的路徑

-速度：航天器在軌道上的速度

-加速度：航天器在軌道上的加速度變化

②萬有引力在航天中的應用：

-萬有引力定律：F=G*m1*m2/r^2

-萬有引力與軌道的關系：萬有引力提供向心力，維持航天器的軌道運動

-軌道速度的計算：v=√(G*M/r)

③航天器的運動：

-自由落體運動：航天器在地球附近的軌道運動

-圓周運動：航天器在地球附近的軌道運動

-橢圓運動：航天器在地球附近的軌道運動

④實踐活動：

-軌道計算：讓學生通過萬有引力公式計算航天器的軌道速度

-航天器模型制作：讓學生通過實踐操作，更好地理解和掌握航天器的結構和原理

九、板書設計

①宇宙航行的基本概念和原理：

-軌道：航天器在太空中運動的路徑

-速度：航天器在軌道上的速度

-加速度：航天器在軌道上的加速度變化

②萬有引力在航天中的應用：

-萬有引力定律：F=G*m1*m2/r^2

-萬有引力與軌道的關系：萬有引力提供向心力，維持航天器的軌道運動

-軌道速度的計算：v=√(G*M/r)

③航天器的運動：

-自由落體運動：航天器在地球附近的軌道運動

-圓周運動：航天器在地球附近的軌道運動

-橢圓運動：航天器在地球附近的軌道運動

④實踐活動：

-軌道計算：讓學生通過萬有引力公式計算航天器的軌道速度

-航天器模型制作：讓學生通過實踐操作，更好地理解和掌握航天器的結構和原理重點題型整理1.計算航天器的軌道速度

-題目：已知地球的質量M和半徑R，求地球附近航天器的軌道速度。

-解答：首先，根據(jù)萬有引力定律，計算地球對航天器的萬