高中物理-宇宙航行教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)情分析教材分析課后反思

課標(biāo)分析知識與技能：1.了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識。2.直到三個宇宙速度的含義和數(shù)值，會推導(dǎo)第一宇宙速度。3.通過實(shí)例，了解人類對太空的探索過程。過程與方法：1.通過萬有引力定律推導(dǎo)第一宇宙速度，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識解決問題的能力。2.通過航天事業(yè)的發(fā)展史說明物理學(xué)的發(fā)展對自然科學(xué)的促進(jìn)作用。情感、態(tài)度和價(jià)值觀1.通過介紹我國在衛(wèi)星方面的情況，激發(fā)學(xué)生的愛國熱情。2.感知人類探索宇宙的夢想，促使學(xué)生樹立獻(xiàn)身科學(xué)的人生觀。教學(xué)重難點(diǎn)：1.第一宇宙速度的推導(dǎo)。2.衛(wèi)星運(yùn)行速度、角速度、周期、加速度與軌道半徑之間的關(guān)系。教材分析本節(jié)航天部分的重要知識，介紹萬有引力定律的實(shí)踐性成就。本節(jié)知識內(nèi)容的核心是牛頓運(yùn)動定律與萬有引力定律在圓周運(yùn)動條件下的綜合應(yīng)用。本節(jié)介紹了人類航天事業(yè)的發(fā)展史，特別列舉了成功發(fā)射人造地球衛(wèi)星的幾個實(shí)例，既介紹了成就，又談到人類為此付出的代價(jià)。學(xué)情分析通過前面幾節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)掌握了用萬有引力定律處理天體運(yùn)動的基本思路，通過教師的引導(dǎo)啟發(fā)應(yīng)該能夠比較容易地推導(dǎo)出第一宇宙速度。學(xué)生可以通過自學(xué)夢想成真部分，了解萬有引力定律為實(shí)現(xiàn)人類的航天夢想，為科學(xué)研究，人類生活服務(wù)等方面作出的巨大貢獻(xiàn)?！?.5宇宙航行課題6.5宇宙航行課程目標(biāo)知識與技能1、了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識，正確理解人造衛(wèi)星做圓周運(yùn)動時(shí)，各物理量之間的關(guān)系。2、知道三個宇宙速度的含義，會推導(dǎo)第一宇宙速度。過程與方法通過用萬有引力定律來推導(dǎo)第一宇宙速度，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識解決問題的能力。情感態(tài)度與價(jià)值觀1、通過介紹我國在衛(wèi)星發(fā)射方面的情況，激發(fā)學(xué)生的愛國熱情。2、感知人類探索宇宙的夢想，促使學(xué)生樹立獻(xiàn)身科學(xué)的人生價(jià)值觀。教學(xué)重點(diǎn)對第一宇宙速度的推導(dǎo)過程和方法，了解第一宇宙速度的應(yīng)用領(lǐng)域。教學(xué)難點(diǎn)1、人造地球衛(wèi)星的發(fā)射速度與運(yùn)行速度的區(qū)別。2、掌握有關(guān)人造衛(wèi)星計(jì)算及計(jì)算過程中的一些代換。教學(xué)過程引入新課1、1957年前蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星，開創(chuàng)了人類航天時(shí)代的新紀(jì)元。我國在70年代發(fā)射第一顆衛(wèi)星以來，相繼發(fā)射了多顆不同種類的衛(wèi)星，掌握了衛(wèi)星回收技術(shù)和“一箭多星”技術(shù)，2003年發(fā)射了“神舟五號”飛船。這節(jié)課，我們要學(xué)習(xí)有關(guān)人造地球衛(wèi)星的知識。放映一段錄像資料，簡單了解衛(wèi)星的一些資料。（提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣）新課講解1、牛頓對人造衛(wèi)星原理的描繪：設(shè)想在高山上有一個物體，水平發(fā)射物體，初速度越大，水平射程就越大，可以想象當(dāng)初速度足夠大時(shí)，這個物體將不會落到地面，將和月球一樣成為地球的一顆衛(wèi)星。課件投影。引入：高軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星速度小，是否發(fā)射也容易呢？這就需要看衛(wèi)星的發(fā)射速度，而不是運(yùn)行速度2、宇宙速度（1）第一宇宙速度問題：牛頓實(shí)驗(yàn)中，炮彈至少要以多大的速度發(fā)射，才能在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動？地球半徑為6370km。分析：在地面附近繞地球運(yùn)行，軌道半徑即為地球半徑。由萬有引力提供向心力：，得：結(jié)論：如果發(fā)射速度小于7.9km/s，物體將落到地面，而不能成為一顆衛(wèi)星；發(fā)射速度等于7.9km/s，它將在地面附近作勻速圓周運(yùn)動；要發(fā)射一顆半徑大于地球半徑的人造衛(wèi)星，發(fā)射速度必須大于7.9km/s。可見，向高軌道發(fā)射衛(wèi)星比向低軌道發(fā)射衛(wèi)星要困難。⑵意義：第一宇宙速度是人造衛(wèi)星在地面附近環(huán)繞地球作勻速圓周運(yùn)動所必須具有的速度，所以也稱為環(huán)繞速度。師生共同討論：在地面附近，物體的萬有引力等于重力，此力天空衛(wèi)星做圓周運(yùn)動的向心力，能否從這一角度來推導(dǎo)第一宇宙速度呢？mg=mv2/rv=≈7.9km/s提出問題：我們能否發(fā)射一顆周期為70min的人造地球衛(wèi)星呢？（提示：算一算近地衛(wèi)星其周期是多少？近地衛(wèi)星由于半徑最小，其運(yùn)行周期最小。）（2）第二宇宙速度：大小。意義：使衛(wèi)星掙脫地球的束縛，成為繞太陽運(yùn)行的人造行星的最小發(fā)射速度，也稱為脫離速度。注意：發(fā)射速度大于7.9km/s，而小于11.2km/s，衛(wèi)星繞地球運(yùn)動的軌跡為橢圓；等于或大于11.2km/s時(shí)，衛(wèi)星就會脫離地球的引力，不再繞地球運(yùn)行。（3）第三宇宙速度：大小。意義：使衛(wèi)星掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度，也稱為逃逸速度。注意：發(fā)射速度大于11.2km/s，而小于16.7km/s，衛(wèi)星繞太陽作橢圓運(yùn)動，成為一顆人造行星。如果發(fā)射速度大于等于16.7km/s，衛(wèi)星將掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系以外的空間。3、人造衛(wèi)星的發(fā)射速度與運(yùn)行速度（1）發(fā)射速度：發(fā)射速度是指衛(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(bǔ)充，要發(fā)射一顆人造地球衛(wèi)星，發(fā)射速度不能小于第一宇宙速度。（2）運(yùn)行速度：運(yùn)行速度指衛(wèi)星在進(jìn)入運(yùn)行軌道后繞地球做圓周運(yùn)動的線速度。當(dāng)衛(wèi)星“貼著”地面飛行時(shí)，運(yùn)行速度等于第一宇宙速度，當(dāng)衛(wèi)星的軌道半徑大于地球半徑時(shí)，運(yùn)行速度小于第一宇宙速度。4.人造衛(wèi)星：饒地球飛行的物體衛(wèi)星的繞行速度、角速度、周期與R的關(guān)系：

注意：也可以說重力提供向心力，因而由此能否說r越大，v越大呢？與⑴矛盾，這是因?yàn)間并非不變，它隨r變化，有g(shù)=GM/r2，所以⑴是正確的。G為衛(wèi)星所在軌道位置的加速度。（4）人造衛(wèi)星的加速度在處理這幾個量時(shí)，要注意變量與不變量的關(guān)系，如當(dāng)R變化時(shí)，v、T、ω都會發(fā)生變化。高一物理（必修2）（6.5宇宙航行）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識．2、知道三個宇宙速度的含義，會推導(dǎo)第一宇宙速度．3、掌握人造衛(wèi)星的運(yùn)動規(guī)律.4、通過用萬有引力定律推導(dǎo)第一宇宙速度．培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識解決問題的能力.5、通過介紹我國在衛(wèi)星發(fā)射方面的情況．激發(fā)學(xué)生的愛國熱情．【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】1、第一宇宙速度的推導(dǎo)．2、人造衛(wèi)星的運(yùn)動規(guī)律.【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】對三種宇宙速度的理解【自主學(xué)習(xí)】水平拋出的物體做_______運(yùn)動，若拋出的初速度越大，物體就會飛得越____，當(dāng)速度足夠大時(shí)，物體就永遠(yuǎn)不會落在地面上，將圍繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，成為一顆繞地球運(yùn)動的______。2、已知地球質(zhì)量M=5.98*1024kg，地球半徑R=6400km，萬有引力常量G=6.67*10-11N.m2/kg2，則物體繞地球表面做勻速圓周運(yùn)動的速度為？物體在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動的速度叫做____________,其數(shù)值為_____km/s當(dāng)物體在地面上的速度為_______km/s時(shí)，物體剛好克服地球的吸引而遠(yuǎn)離地球，我們把這個速度叫___________.當(dāng)物體在地面上的速度為_______km/s時(shí)，物體剛好能夠掙脫太陽引力的束縛而飛離太陽系，我們把這個速度叫___________.6、當(dāng)物體在地面上的速度____________________時(shí)，物體繞地球運(yùn)行；當(dāng)物體在地面上的速度____________________時(shí)，物體繞太陽運(yùn)行；當(dāng)物體在地面上的速度____________時(shí)，物體飛離太陽系?！竞献魈骄俊刻骄恳唬旱谝挥钪嫠俣仍O(shè)地球的質(zhì)量為M，地球半徑為R，萬有引力常量為G，則物體繞地球表面做勻速圓周運(yùn)動的速度為？若已知地球表面的重力加速度為g，則地球的第一宇宙速度可表示為？【生活體驗(yàn)】我們平時(shí)向高處拋物體時(shí)，拋得越高感覺會怎樣？那么向高軌道發(fā)射衛(wèi)星容易還是向低軌道發(fā)射衛(wèi)星容易呢？【知識拓展】第一宇宙速度是衛(wèi)星在地面發(fā)射的__________的發(fā)射速度【概念辨析】發(fā)射速度：指被發(fā)射物體離開地面時(shí)的初速度。運(yùn)行速度：指衛(wèi)星在穩(wěn)定的軌道上繞地球轉(zhuǎn)動的線速度?！镜湫屠}】（2006全國Ⅰ）我國發(fā)射的一顆繞月運(yùn)行的探月衛(wèi)星“嫦娥1號”設(shè)該衛(wèi)星的軌道是圓形的，且貼近月球表面，已知月球的質(zhì)量約為地球質(zhì)量的1/81，月球的半徑約為地球半徑的1/4，地球上的第一宇宙速度約為7.9km/s，則該探月衛(wèi)星繞月運(yùn)行的速度約為（）A、0.4km/sB、1.8km/sC、11km/sD、36km/s總結(jié)：第一宇宙速度1、定義：___________________________________________________________2、公式：___________________________________________________________3、大?。篲__________________________________________________________4、它是____________的發(fā)射速度。探究二：人造衛(wèi)星的運(yùn)動規(guī)律【思維點(diǎn)撥】設(shè)地球的質(zhì)量為M，人造衛(wèi)星的質(zhì)量為m，軌道半徑為r，且不同軌道上的衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動都看成是勻速圓周運(yùn)動，則衛(wèi)星的線速度、角速度、周期、向心加速度分別為？【知識拓展】①衛(wèi)星離地面越高，其周期越_____、線速度越____、角速度越____、向心加速度越____②繞地球表面運(yùn)行的衛(wèi)星，其運(yùn)行速度比其他衛(wèi)星的速度要_____，即第一宇宙速度是人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)動________的運(yùn)行速度?！镜湫屠}】已知嫦娥二號繞月球運(yùn)行的軌道半徑比嫦娥一號的軌道半徑要小，則下列說法中正確的是（）A、嫦娥二號的線速度比嫦娥一號的線速度小B、嫦娥二號的角速度比嫦娥一號的角速度大C、嫦娥二號的向心加速度比嫦娥一號的向心加速度小D、嫦娥二號的運(yùn)行周期比嫦娥一號的運(yùn)行周期小思考：如圖所示，a、b、c三軌道中可以作為衛(wèi)星軌道的是哪幾條？aabc提示：衛(wèi)星作圓周運(yùn)動的向心力必須指向地心總結(jié)：人造衛(wèi)星的運(yùn)動規(guī)律1、軌道半徑越大，周期_____線速度____角速度_____向心加速度_______2、人造衛(wèi)星的軌道必須________________【反饋練習(xí)】1.人造衛(wèi)星以地心為圓心，做勻速圓周運(yùn)動，下列說法正確的是（）A.半徑越大，速度越小，周期越小B.半徑越大，速度越小，周期越大C.所有衛(wèi)星的速度均是相同的，與半徑無關(guān)D.所有衛(wèi)星的角速度均是相同的，與半徑無關(guān)2.人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動，其運(yùn)行速度是下列的（）A．一定等于7.9km/sB．等于或小于7.9km/sC．一定大于7.9km/sD．介于7.9～11.2km/s之間3.關(guān)于第一宇宙的速度，下面說法正確的是（）A．它是人造地球衛(wèi)星繞地球飛行的最小速度B．它是人造地球衛(wèi)星在近地圓軌道上的運(yùn)行速度C．它是能使衛(wèi)星進(jìn)入近地圓形軌道的最小發(fā)射速度D．它是衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)動到近地點(diǎn)的速度4.人造衛(wèi)星由于受大氣阻力，軌道半徑減小，則線速度和周期變化情況為（）A．線速度增大，周期增大B．線速度增大，周期減小C．線速度減小，周期增大D．線速度減小，周期減小5、高空遙感探測衛(wèi)星在距地球表面高為h處繞地球轉(zhuǎn)動，如果地球質(zhì)量為M，地球半徑為R，人造衛(wèi)星質(zhì)量為m，萬有引力常量為G，試求：（1）人造衛(wèi)星的線速度多大？（2）人造衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動的周期是多少？（3）人造衛(wèi)星的向心加速度多大？效果分析本節(jié)的難點(diǎn)在于對人造衛(wèi)星原理的理解，因此教學(xué)設(shè)計(jì)上采用理論探究法，在設(shè)計(jì)中突出發(fā)揮學(xué)生的主體作用，課堂中通過設(shè)疑、思考、啟發(fā)、引導(dǎo)這樣一條主線，激發(fā)鼓勵學(xué)生的大膽思考、積極參與，讓學(xué)生通過自己的分析研究來掌握獲取相關(guān)的知識和方法。觀評記錄本節(jié)由人類美好的愿望出發(fā)，引發(fā)學(xué)生對飛出地球問題的思考。結(jié)合學(xué)生在實(shí)際生活中的體驗(yàn)，了解萬有引力對物體所起的作用。再利用前面學(xué)生已掌握的萬有引力和圓周運(yùn)動的知識，求飛出地球的必要速度——第一宇宙速度。學(xué)生在此基礎(chǔ)上，討論得出速度與軌道的關(guān)系，進(jìn)而引出第二、第三宇宙速度。在教學(xué)過程中交流航天史上的重大事件，使學(xué)生建立起較濃厚的興趣，產(chǎn)生強(qiáng)烈的民族自豪感。課后反思本節(jié)屬于航天部分的重要知識，介紹萬有引力