《從嫦娥奔月到“阿波羅”上天》導(dǎo)學(xué)案

《從嫦娥奔月到“阿波羅”上天》導(dǎo)學(xué)案班次：組號(hào)：姓名：【學(xué)習(xí)目標(biāo)】知識(shí)與能力目標(biāo)：了解靜電力、電場場強(qiáng)、萬有引力定律及航天相關(guān)的基本概念；能夠運(yùn)用相關(guān)公式進(jìn)行簡單計(jì)算；過程與方法目標(biāo)：通過對比嫦娥奔月與“阿波羅”上天的事例，理解靜電力、萬有引力在航天中的作用，學(xué)會(huì)分析物理現(xiàn)象背后的物理原理；情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：感受人類探索太空的偉大歷程，激發(fā)對科學(xué)探索的興趣和熱愛?！緦W(xué)法指導(dǎo)】預(yù)習(xí)課本、觀看視頻、小組討論、總結(jié)歸納、問題探究【重、難點(diǎn)】重點(diǎn)：1、理解靜電力、電場場強(qiáng)的概念和計(jì)算公式。2、掌握萬有引力定律的內(nèi)容和公式，理解其在航天中的應(yīng)用。難點(diǎn)：1、如何將靜電力、電場場強(qiáng)與萬有引力定律聯(lián)系起來理解航天中的相關(guān)現(xiàn)象。2、對一些復(fù)雜航天軌道計(jì)算中涉及到的多種物理概念和公式的綜合運(yùn)用?！菊n前檢測】：1、靜電力的大小與哪些因素有關(guān)呢？（答案：與電荷量的大小以及電荷之間的距離等因素有關(guān)。）2、電場場強(qiáng)的定義式是什么？（答案：E=F/q，其中E表示電場場強(qiáng)，F(xiàn)表示電場力，q表示電荷量。）3、萬有引力定律的表達(dá)式是怎樣的？（答案：F=Gm?m?/r2，這里F是萬有引力，G是引力常量，m?和m?是兩個(gè)物體的質(zhì)量，r是它們質(zhì)心之間的距離。）4、簡單說一下嫦娥奔月計(jì)劃中的一些物理原理（從靜電力和萬有引力角度，可簡單闡述）。（答案：嫦娥奔月主要是依靠火箭的推力克服地球的萬有引力，在太空中飛行時(shí)，衛(wèi)星等設(shè)備會(huì)受到各種力的作用，萬有引力起著主導(dǎo)作用，而靜電力在一些電子設(shè)備的運(yùn)行中有一定影響。）【知識(shí)鏈接】一、嫦娥奔月我記得小時(shí)候，每到中秋節(jié)，一家人坐在院子里賞月，奶奶就會(huì)給我講嫦娥奔月的故事。那時(shí)候，嫦娥奔月只是一個(gè)美麗的神話傳說，充滿了神秘的色彩?，F(xiàn)在呢，嫦娥奔月已經(jīng)成為了現(xiàn)實(shí)。嫦娥系列探測器的發(fā)射成功，是我國航天事業(yè)的偉大壯舉。這背后可有著非常多的物理知識(shí)。比如說，探測器從地球發(fā)射出去，首先要克服地球的萬有引力。地球就像一個(gè)巨大的引力場，緊緊地拽著探測器。要想掙脫這個(gè)引力的束縛，就得有足夠大的速度，這個(gè)速度的計(jì)算就用到了萬有引力定律。而且在飛行過程中，探測器的軌道設(shè)計(jì)也需要精確計(jì)算萬有引力的作用，不然就可能偏離軌道，飛不到月球上去。二、“阿波羅”上天“阿波羅”計(jì)劃是美國的一項(xiàng)偉大航天計(jì)劃。美國的科學(xué)家們經(jīng)過多年的努力，成功地將宇航員送上了月球。在這個(gè)過程中，同樣面臨著克服地球萬有引力的問題。而且，在太空中飛船還會(huì)受到其他星球的引力影響。就好比一個(gè)調(diào)皮的小球，周圍有好幾個(gè)大磁鐵在吸引它，它的運(yùn)動(dòng)軌跡就變得非常復(fù)雜。這就需要科學(xué)家們精確地計(jì)算各種引力的大小和方向，這時(shí)候萬有引力定律就派上了大用場。同時(shí)，飛船內(nèi)部的電子設(shè)備運(yùn)行等也涉及到靜電力等物理知識(shí)，靜電力保證了設(shè)備正常的電路運(yùn)行，不然宇航員在太空中就可能失去與地球的聯(lián)系，那可就麻煩大了?！緦W(xué)習(xí)過程】一、導(dǎo)入：大家都知道嫦娥奔月的故事吧，曾經(jīng)那只是一個(gè)神話傳說，可是現(xiàn)在呢，我們真的把探測器送上了月球。還有美國的“阿波羅”計(jì)劃，把宇航員送上了月球。這是多么偉大的成就?。〈蠹蚁胍幌?，這么大的一個(gè)東西，像嫦娥探測器或者“阿波羅”飛船，是怎么從地球飛到月球上去的呢？這里面就有很多有趣的物理知識(shí)，今天我們就來一起探究一下。二、點(diǎn)評學(xué)案完成情況老師檢查大家的課前檢測完成情況，看看大家對基本概念的掌握程度。對于回答正確的同學(xué)給予表揚(yáng)，對于有錯(cuò)誤的同學(xué)也不要灰心，我們在學(xué)習(xí)過程中慢慢理解。三、明確本堂課的任務(wù)目標(biāo)今天這堂課啊，我們主要就是要把靜電力、電場場強(qiáng)、萬有引力定律這些知識(shí)搞清楚，并且要知道它們在航天中的應(yīng)用。就像我們要去旅行，得先知道目的地在哪里，路線怎么走一樣。四、知識(shí)講解與學(xué)習(xí)1、靜電力（1）靜電力的概念同學(xué)們，想象一下，有兩個(gè)帶電的小球，它們之間就會(huì)有一種力的作用，這個(gè)力就是靜電力。就好像兩個(gè)有個(gè)性的小伙伴，它們之間會(huì)互相影響。這個(gè)力的大小和方向可是有規(guī)律的呢。（2）靜電力的計(jì)算公式靜電力的大小可以用公式F=kq?q?/r2來計(jì)算，這里的k是靜電力常量，q?和q?是兩個(gè)電荷的電荷量，r是它們之間的距離。大家要注意這個(gè)公式的使用條件哦。老師給大家舉個(gè)例子，假如有兩個(gè)電荷量分別為1庫侖和2庫侖的電荷，它們之間的距離是1米，那我們就可以根據(jù)這個(gè)公式算出它們之間的靜電力大小了。（3）靜電力在航天中的應(yīng)用在航天設(shè)備中，有很多電子元件都是帶電的。這些帶電元件之間就會(huì)存在靜電力。靜電力可以影響電子元件的工作狀態(tài)。比如說，在衛(wèi)星的通信系統(tǒng)中，如果靜電力發(fā)生異常，可能就會(huì)導(dǎo)致通信故障。所以，科學(xué)家們在設(shè)計(jì)航天設(shè)備的時(shí)候，必須要考慮靜電力的影響。2、電場場強(qiáng)（1）電場場強(qiáng)的概念電場場強(qiáng)呢，簡單來說就是描述電場強(qiáng)弱和方向的物理量。就好比我們在一個(gè)房間里，有的地方風(fēng)大，有的地方風(fēng)小，電場場強(qiáng)就是描述電場這個(gè)“風(fēng)場”的大小和方向的。（2）電場場強(qiáng)的計(jì)算與測量我們前面提到電場場強(qiáng)的定義式是E=F/q。那怎么測量電場場強(qiáng)呢？這就需要一些特殊的儀器了。老師給大家講一個(gè)小實(shí)驗(yàn)，我們可以用一個(gè)檢驗(yàn)電荷放在電場中，通過測量它受到的電場力，再根據(jù)這個(gè)公式就可以算出電場場強(qiáng)了。（3）電場場強(qiáng)與航天在航天中，電場場強(qiáng)也有影響。比如說，在電離層中，存在著很強(qiáng)的電場，這個(gè)電場的場強(qiáng)會(huì)對經(jīng)過的航天器產(chǎn)生影響。它可能會(huì)干擾航天器的電子設(shè)備，所以航天器在設(shè)計(jì)的時(shí)候也要考慮如何抵御這種干擾。3、萬有引力定律（1）萬有引力定律的內(nèi)容同學(xué)們，大家知道為什么我們在地球上能穩(wěn)穩(wěn)地站著，而不會(huì)飄到太空去嗎？這就是萬有引力的作用。萬有引力定律說的是，自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的大小與這兩個(gè)物體的質(zhì)量乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比。就像地球和我們之間有一條無形的繩子，把我們拉在地球上。（2）萬有引力定律的公式推導(dǎo)與理解我們來看這個(gè)公式F=Gm?m?/r2，G是一個(gè)非常小的常量，但是它在計(jì)算天體之間的引力時(shí)非常重要。比如說，計(jì)算地球和月球之間的萬有引力，我們把地球的質(zhì)量、月球的質(zhì)量還有它們之間的距離代入這個(gè)公式，就可以算出引力的大小了。（3）萬有引力在航天中的核心應(yīng)用在航天中，萬有引力是絕對的主角。就像嫦娥奔月，探測器從地球發(fā)射出去，要克服地球的萬有引力。當(dāng)它飛到月球附近時(shí)，又要受到月球萬有引力的吸引?？茖W(xué)家們通過精確計(jì)算萬有引力，來設(shè)計(jì)探測器的飛行軌道。如果萬有引力計(jì)算出錯(cuò)，探測器可能就會(huì)飛到外太空回不來了，或者直接撞到月球上去了。五、合作探究，小組展示1、小組討論靜電力和萬有引力的異同點(diǎn)。（1）相同點(diǎn)：都是一種力，都與物體的某些屬性（電荷量或者質(zhì)量）有關(guān)，并且都與距離有關(guān)系。（2）不同點(diǎn)：靜電力是與電荷有關(guān)的力，而萬有引力是與質(zhì)量有關(guān)的力；靜電力常量和引力常量大小相差很多；它們的計(jì)算公式形式雖然相似，但物理意義完全不同。每個(gè)小組討論后，派代表來給大家分享一下你們小組的討論結(jié)果。2、探究在“阿波羅”上天過程中，如何綜合運(yùn)用萬有引力定律和靜電力知識(shí)來確保飛船的正常運(yùn)行。（1）萬有引力方面：要精確計(jì)算地球、月球等天體對飛船的萬有引力，設(shè)計(jì)合適的軌道。例如在飛船從地球飛向月球的過程中，要考慮在不同位置受到的地球和月球萬有引力的合力，確保飛船按照預(yù)定軌道飛行。（2）靜電力方面：飛船內(nèi)部的電子設(shè)備要正常工作，就需要控制好靜電力。比如要防止靜電力產(chǎn)生的靜電放電現(xiàn)象對電子設(shè)備造成損壞，要合理布局電子元件，考慮元件之間的靜電力影響。小組討論后，把你們的方案寫出來，然后展示給大家看。六、課堂小結(jié)今天我們學(xué)習(xí)了靜電力、電場場強(qiáng)還有萬有引力定律以及它們在航天中的應(yīng)用。就像我們在探索一個(gè)神秘的寶藏，這些知識(shí)就是打開寶藏的鑰匙。我們知道了靜電力和萬有引力雖然是不同的力，但是在航天這個(gè)大舞臺(tái)上都有著非常重要的作用。我們還通過嫦娥奔月和“阿波羅”上天的例子，深入理解了這些物理知識(shí)的應(yīng)用。希望大家回去之后能再復(fù)習(xí)一下這些知識(shí)，說不定以后你們當(dāng)中有人也能參與到偉大的航天事業(yè)中去呢。七、當(dāng)堂演練：1、一個(gè)電荷量為3庫侖的電荷A，距離它1.5米處有一個(gè)電荷量為4庫侖的電荷B，求它們之間的靜電力大小。（答案：根據(jù)公式F=kq?q?/r2，代入數(shù)據(jù)可得F=9×10?×3×4/1.52=4.8×101?N）2、已知地球質(zhì)量為M，月球質(zhì)量為m，地月距離為r，求地球和月球之間的萬有引力大小。（答案：根據(jù)公式F=Gm?m?/r2，可得萬有引力大小為F=GMm/r2）3、一個(gè)電場中某點(diǎn)的檢驗(yàn)電荷電荷量為2×10??C，它受到的電場力為4×10?3N，求該點(diǎn)的電場場強(qiáng)大小。（答案：根據(jù)公式E=F/q，可得電場場強(qiáng)E=4×10?3/2×10??=2000N/C）八、作業(yè)：1、查找資料，了解更多航天工程中克服靜電力和萬有引力影響的具體技術(shù)手段，寫一篇小短文介紹。2、思考如果在一個(gè)新的星球上進(jìn)行航天發(fā)射，萬有