7.4宇宙航行教學(xué)設(shè)計(jì)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(shí)間授課地點(diǎn)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(gè)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(shí)際物理問(wèn)題地物理方法。本節(jié)課是第七章“萬(wàn)有引力與宇宙航行”中的重點(diǎn)內(nèi)容,是學(xué)生認(rèn)識(shí)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(wàn)有引力定律應(yīng)用于現(xiàn)代科技知識(shí)的實(shí)際案例。教材內(nèi)容分析：教材中先由萬(wàn)有引力定律和牛頓第二定律探討出三個(gè)宇宙速度的具體值，接著介紹了人類(lèi)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(wàn)有引力定律對(duì)人類(lèi)探索太空做出的巨大貢獻(xiàn)。通過(guò)對(duì)宇宙速度、人造衛(wèi)星等宇宙航行知識(shí)的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅可以對(duì)萬(wàn)有引力定律有更全面、更深入的認(rèn)識(shí),也對(duì)人類(lèi)進(jìn)行宇宙航行有一個(gè)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(shí)分析問(wèn)題、解決實(shí)際問(wèn)題的能力,同時(shí)，也會(huì)讓學(xué)生熱愛(ài)航天科學(xué)，積極探索未知世界。學(xué)情分析興趣特點(diǎn)：學(xué)生在新聞中都聽(tīng)過(guò)宇宙飛船和人造衛(wèi)星的相關(guān)報(bào)道，對(duì)其中的物理知識(shí)有著天然的好奇心和求知欲。知識(shí)與能力基礎(chǔ)：本節(jié)課先探究出三個(gè)宇宙速度的值，再介紹人類(lèi)研發(fā)人造衛(wèi)星和載人飛船的歷程。其中運(yùn)用到的萬(wàn)有引力定律和牛頓第二定律的知識(shí)學(xué)生們已經(jīng)學(xué)過(guò)，經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)7.3“萬(wàn)有引力理論的成就”，學(xué)生也大致了解計(jì)算宇宙速度的思路，方便教師開(kāi)展教學(xué)。認(rèn)知困難：對(duì)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(shí)人類(lèi)探究奇妙宇宙的歷程。教學(xué)目標(biāo)物理觀(guān)念：1.能夠用萬(wàn)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(yùn)行規(guī)律,掌握推導(dǎo)運(yùn)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(guò)用萬(wàn)有引力定律推導(dǎo)第一宇宙速度,提高學(xué)生運(yùn)用已學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題的能力,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索能力。2.通過(guò)對(duì)衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)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(shí)的過(guò)程,體會(huì)猜想、探索、實(shí)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(lèi)探索太空的過(guò)程,感受科技發(fā)展對(duì)人類(lèi)進(jìn)步的巨大推動(dòng)作用,通過(guò)對(duì)我國(guó)航天事業(yè)發(fā)展史的了解,滲透愛(ài)國(guó)主義教育。2.感知人類(lèi)探索宇宙的夢(mèng)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(shù)立獻(xiàn)身科學(xué)的人生觀(guān)和價(jià)值觀(guān)。重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：1.第一宇宙速度的推導(dǎo)2.對(duì)人造地球衛(wèi)星原理和運(yùn)行規(guī)律的掌握難點(diǎn)：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(yùn)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(wèn)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(lèi)探索宇宙的歷程教學(xué)用具教學(xué)過(guò)程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖知識(shí)回顧教師帶領(lǐng)學(xué)生回顧萬(wàn)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(wàn)有引力定律和牛頓第二定律的內(nèi)容、公式和單位等知識(shí)。本節(jié)課在宇宙速度的推導(dǎo)中運(yùn)用到了萬(wàn)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(shí)，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(lèi)的飛天夢(mèng)，由中國(guó)古代神話(huà)故事“嫦娥奔月”開(kāi)始，到牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)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(guó)在航天事業(yè)方面蓬勃發(fā)展，在全球也名列前茅，早已實(shí)現(xiàn)了古人“飛天”、“奔月”的夢(mèng)想。跟著老師的介紹，了解全球各國(guó)在航天事業(yè)方面的發(fā)展，認(rèn)識(shí)我國(guó)的航天成就。感受人類(lèi)航天事業(yè)發(fā)展的艱辛歷程。由人類(lèi)飛天夢(mèng)引入課題，介紹中國(guó)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(kāi)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(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生簡(jiǎn)單地自主思考“若拋出物體的速度足夠大時(shí)，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(duì)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(diǎn)也就一次比一次離山腳遠(yuǎn)。如果沒(méi)有空氣阻力,當(dāng)速度足夠大時(shí),物體就永遠(yuǎn)不會(huì)落到地面上來(lái)。它將圍繞地球旋轉(zhuǎn),成為一顆永遠(yuǎn)繞地球運(yùn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)星。思考老師提出的問(wèn)題，“若拋出物體的速度足夠大時(shí)，能成為人造衛(wèi)星嗎？”并大膽猜想，再與牛頓的設(shè)想作對(duì)比，理解牛頓的猜想，從中感受到思考的快樂(lè)。讓學(xué)生理解牛頓關(guān)于人造衛(wèi)星的設(shè)想，體會(huì)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(huì)成為繞地球表面運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星呢？教師提出問(wèn)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(yùn)動(dòng)的速度的推導(dǎo)思路，并稱(chēng)之為第一宇宙速度。再介紹第二種推導(dǎo)方法：注意兩個(gè)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(kāi)發(fā)射裝置的初速度,一旦發(fā)射后再無(wú)能量補(bǔ)充,被發(fā)射物僅依靠自己的初動(dòng)能克服地球引力上升。環(huán)繞速度:衛(wèi)星在進(jìn)入運(yùn)行軌道后繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度。學(xué)生根據(jù)老師給出的問(wèn)題，通過(guò)學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)，推導(dǎo)物體的運(yùn)行速度。認(rèn)識(shí)這個(gè)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(dòng)手動(dòng)腦，自主推導(dǎo)出第一宇宙速度。讓學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，鍛煉學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)分析和解決問(wèn)題的能力。新課講授三、第二、第三宇宙速度鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜想：“如果衛(wèi)星的發(fā)射速度大于7.9km/s，會(huì)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(jìn)入地球附近的軌道速度大于7.9km/s而小于11.2km/s時(shí),它繞地球運(yùn)動(dòng)地軌跡就不再是圓,而是橢圓,且衛(wèi)星做變速運(yùn)動(dòng),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(guò)11.2km/s時(shí),物體將擺脫地球引力的束縛,成為繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的人造行星.我們把11.2km/s這個(gè)速度稱(chēng)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(guò)16.7km/s時(shí),物體將擺脫太陽(yáng)引力的束縛,飛到太陽(yáng)系外。我們把這個(gè)速度稱(chēng)為第三宇宙速度,也叫逃逸速度。根據(jù)老師提出的問(wèn)題，大膽猜想：“如果衛(wèi)星的發(fā)射速度大于7.9km/s，會(huì)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(chēng)。讓學(xué)生理解當(dāng)衛(wèi)星速度大于第一宇宙速度時(shí)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(lèi)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(jìn)步離不開(kāi)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(duì)地面靜止，也稱(chēng)為靜止衛(wèi)星。學(xué)生了解人類(lèi)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(jìn)步離不開(kāi)科學(xué)家們艱苦的探索。了解靜止衛(wèi)星的相關(guān)知識(shí)。學(xué)生通過(guò)閱讀教材，感受人類(lèi)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(gè)宇宙速度。第一宇宙速度是重點(diǎn),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(yùn)行規(guī)律,認(rèn)識(shí)了第二、第三宇宙速度。盡管人類(lèi)已經(jīng)跨入太空,登上月球,但是,相對(duì)于浩瀚宇宙,地球和月亮不過(guò)是茫茫宇宙中的兩粒塵埃，人類(lèi)歷史不過(guò)是宇宙年輪上一道小小的刻痕。宇宙留給人們的思考和