2017-2018學(xué)年高一物理新人教版必修2異構(gòu)教案：第6章 萬有引力與航天 第5節(jié) 宇宙航行

2017-2018學(xué)年高一物理新人教版必修2異構(gòu)教案：第6章萬有引力與航天第5節(jié)宇宙航行科目授課時(shí)間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導(dǎo)教師授課班級(jí)、授課課時(shí)授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）2017-2018學(xué)年高一物理新人教版必修2異構(gòu)教案：第6章萬有引力與航天第5節(jié)宇宙航行課程基本信息1.課程名稱：高一物理新人教版必修2第6章萬有引力與航天第5節(jié)宇宙航行

2.教學(xué)年級(jí)和班級(jí)：高一年級(jí)

3.授課時(shí)間：第16周星期二上午第三節(jié)

4.教學(xué)時(shí)數(shù)：45分鐘

本節(jié)課將圍繞宇宙航行這一主題，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)萬有引力定律在航天領(lǐng)域的應(yīng)用，探討宇宙飛船的軌道運(yùn)動(dòng)和宇宙航行的基本原理。通過分析宇航員在太空中的生活狀態(tài)，加深學(xué)生對宇宙環(huán)境及航天知識(shí)的理解。課程緊密結(jié)合課本內(nèi)容，注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和實(shí)踐能力。核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課旨在提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)，特別是科學(xué)探究和物理觀念的形成。通過學(xué)習(xí)宇宙航行的相關(guān)知識(shí)，學(xué)生將能夠：

1.理解并運(yùn)用萬有引力定律解釋宇宙飛船的軌道運(yùn)動(dòng)，培養(yǎng)科學(xué)思維和問題解決能力；

2.掌握航天器的基本工作原理，提高對現(xiàn)代物理科技的認(rèn)識(shí)和創(chuàng)新能力；

3.增強(qiáng)對宇宙探索的興趣，激發(fā)科學(xué)探索精神，形成積極的學(xué)習(xí)態(tài)度和價(jià)值觀；

4.能夠運(yùn)用物理知識(shí)分析宇航員在太空的生活狀態(tài)，培養(yǎng)跨學(xué)科綜合分析能力。重點(diǎn)難點(diǎn)及解決辦法本節(jié)課的重點(diǎn)是萬有引力定律在宇宙航行中的應(yīng)用，以及航天器軌道運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。難點(diǎn)在于理解宇宙速度的概念及計(jì)算，以及宇航員在太空中的失重狀態(tài)。

解決方法及突破策略：

1.通過實(shí)際案例分析，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用萬有引力定律推導(dǎo)航天器軌道運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，加強(qiáng)理論與實(shí)際聯(lián)系，加深理解。

2.采用動(dòng)畫演示和數(shù)學(xué)模型簡化，幫助學(xué)生形象理解宇宙速度的計(jì)算過程，降低難度。

3.創(chuàng)設(shè)情境模擬，如模擬宇航員在太空艙內(nèi)的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親身體驗(yàn)失重狀態(tài)，增強(qiáng)直觀感受，突破難點(diǎn)。

4.結(jié)合課本習(xí)題，進(jìn)行針對性訓(xùn)練，鞏固重點(diǎn)知識(shí)，提高學(xué)生解決問題的能力。教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生都有物理必修2教材，提前布置學(xué)生預(yù)習(xí)第6章萬有引力與航天相關(guān)內(nèi)容。

2.輔助材料：準(zhǔn)備與宇宙航行相關(guān)的視頻資料，包括航天器發(fā)射、軌道運(yùn)動(dòng)、宇航員在太空的生活等，以增強(qiáng)課堂的直觀性和趣味性。

3.實(shí)驗(yàn)器材：準(zhǔn)備簡單的模型或教具，如地球儀、衛(wèi)星模型，用于模擬軌道運(yùn)動(dòng)和失重狀態(tài)。

4.教室布置：將教室分為講解區(qū)和討論區(qū)，討論區(qū)配備白板或黑板，便于學(xué)生分組討論和展示成果。同時(shí)，確保多媒體設(shè)備正常運(yùn)行，以便于播放輔助教學(xué)視頻。教學(xué)過程首先，讓我們一起來回顧一下上節(jié)課的內(nèi)容。我們學(xué)習(xí)了萬有引力定律，了解了它是如何支配天體運(yùn)動(dòng)的。今天，我們將進(jìn)一步探討萬有引力在宇宙航行中的應(yīng)用，看看它是如何幫助我們將宇航員送入太空，并讓宇宙飛船在太空中穩(wěn)定運(yùn)行的。

1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

同學(xué)們，你們有沒有夢想過成為一名宇航員，去太空探索未知的宇宙？今天，我們就將邁向這個(gè)夢想的一步，學(xué)習(xí)宇宙航行的基本知識(shí)。首先，我會(huì)給大家播放一段宇宙飛船發(fā)射升空的視頻，讓我們感受一下宇宙航行的壯觀。

2.知識(shí)探究（15分鐘）

（1）萬有引力與宇宙飛船軌道

通過觀察，我們可以發(fā)現(xiàn)宇宙飛船在軌道上的運(yùn)動(dòng)遵循一定的規(guī)律。那么，這些規(guī)律是如何被萬有引力定律支配的呢？現(xiàn)在，我邀請幾位同學(xué)到黑板上，嘗試用萬有引力定律來解釋宇宙飛船的軌道運(yùn)動(dòng)。

（2）宇宙速度

宇宙速度是宇宙航行中一個(gè)非常重要的概念。它是宇宙飛船克服地球引力，進(jìn)入預(yù)定軌道所需的最小速度。請同學(xué)們翻到課本第XX頁，我們一起來學(xué)習(xí)宇宙速度的計(jì)算方法。

我會(huì)給大家講解宇宙速度的計(jì)算公式，并通過一個(gè)實(shí)例來演示如何計(jì)算。接著，我會(huì)布置一道練習(xí)題，讓你們自己嘗試計(jì)算宇宙速度。

3.實(shí)踐體驗(yàn)（10分鐘）

現(xiàn)在，讓我們通過一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)，來感受一下宇航員在太空中的失重狀態(tài)。我將分發(fā)一些小物品，如筆、橡皮等，同學(xué)們可以將它們拋向空中，觀察它們的運(yùn)動(dòng)軌跡。

4.小組討論（10分鐘）

請同學(xué)們分成小組，結(jié)合課本第XX頁的內(nèi)容，討論失重狀態(tài)對宇航員生活的影響，以及宇航員如何在太空中克服這些困難。每個(gè)小組選一名代表匯報(bào)討論成果。

5.總結(jié)提升（5分鐘）

（1）萬有引力定律在宇宙航行中的應(yīng)用；

（2）宇宙速度的計(jì)算方法；

（3）失重狀態(tài)對宇航員生活的影響及應(yīng)對策略。

6.課后作業(yè)（5分鐘）

為了鞏固今天的學(xué)習(xí)內(nèi)容，我給大家布置以下作業(yè)：

（1）完成課本第XX頁的練習(xí)題；

（2）查閱資料，了解我國航天事業(yè)的發(fā)展歷程，下節(jié)課分享。

今天的課程就到這里，希望同學(xué)們能夠充分吸收所學(xué)知識(shí)，為實(shí)現(xiàn)自己的太空夢而努力。下課！學(xué)生學(xué)習(xí)效果1.知識(shí)與技能：

-理解并掌握萬有引力定律在宇宙航行中的應(yīng)用，能夠運(yùn)用該定律解釋宇宙飛船的軌道運(yùn)動(dòng)。

-學(xué)會(huì)計(jì)算宇宙速度，理解其對于宇宙航行的重要性。

-掌握宇航員在太空中的失重狀態(tài)及其對生活的影響，了解宇航員如何適應(yīng)這種狀態(tài)。

2.過程與方法：

-通過觀察視頻和參與實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠提高觀察問題和動(dòng)手操作的能力。

-在小組討論中，學(xué)生能夠提升團(tuán)隊(duì)合作和交流表達(dá)的能力。

-通過解決實(shí)際問題，學(xué)生能夠增強(qiáng)科學(xué)探究和問題解決的能力。

3.情感態(tài)度與價(jià)值觀：

-增強(qiáng)對航天科學(xué)的興趣，激發(fā)探索宇宙的熱情。

-認(rèn)識(shí)到科學(xué)知識(shí)對于國家科技進(jìn)步的重要性，培養(yǎng)愛國情懷和科技創(chuàng)新精神。

-通過學(xué)習(xí)航天員的勇敢和堅(jiān)韌，學(xué)生能夠樹立克服困難的決心和勇氣。

具體來說，學(xué)生在以下方面應(yīng)有所收獲：

-知識(shí)理解：學(xué)生能夠理解萬有引力定律在宇宙航行中的具體應(yīng)用，例如，如何計(jì)算宇宙飛船的軌道半徑和速度，以及如何利用地球的引力場進(jìn)行飛行路徑的調(diào)整。

-實(shí)踐技能：通過實(shí)驗(yàn)和模擬活動(dòng)，學(xué)生能夠直觀感受失重狀態(tài)，并理解宇航員在這種環(huán)境下的生活和工作方式。

-問題解決：學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題，例如，設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的宇宙飛船軌道模型，計(jì)算宇航員在太空中所需的食物和水等資源。

-情感體驗(yàn)：學(xué)生對航天員的職業(yè)有更深刻的認(rèn)識(shí)，體驗(yàn)到科技探索的樂趣，同時(shí)也能夠認(rèn)識(shí)到科學(xué)探索的艱辛和挑戰(zhàn)。

-態(tài)度轉(zhuǎn)變：學(xué)生對科學(xué)的認(rèn)識(shí)從被動(dòng)接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)探索，對未來的科技發(fā)展充滿期待和信心。課后作業(yè)為了鞏固本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)，特布置以下作業(yè)：

1.計(jì)算題：假設(shè)一個(gè)宇宙飛船的質(zhì)量為m，地球的質(zhì)量為M，地球半徑為R，求該宇宙飛船在近地軌道上的宇宙速度。

答案：根據(jù)萬有引力定律，宇宙速度v可由以下公式計(jì)算得出：

\[v=\sqrt{\frac{GM}{R}}\]

其中，G為萬有引力常數(shù)。

2.應(yīng)用題：某宇航員在太空中進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)，需要將一個(gè)質(zhì)量為m的物體拋向地球。若宇航員施加的力F恰好使物體克服地球引力，求物體離地球的最小高度。

答案：物體離地球的最小高度h可由以下公式計(jì)算得出：

\[h=\frac{GM}{v^2}-R\]

其中，v為物體的速度，R為地球半徑。

3.分析題：請分析宇航員在太空站內(nèi)的失重狀態(tài)，以及他們?nèi)绾芜M(jìn)行日常生活和科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

答案：宇航員在太空站內(nèi)處于失重狀態(tài)，他們會(huì)利用固定帶、腳限位器等設(shè)備固定身體，以防止漂浮。在日常生活方面，宇航員使用特制的太空食品、水袋等。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)方面，他們會(huì)利用特殊的實(shí)驗(yàn)裝置，如磁性固定器、彈簧夾具等，保證實(shí)驗(yàn)的穩(wěn)定進(jìn)行。

4.探究題：請結(jié)合課本第XX頁內(nèi)容，探討宇宙飛船從地球軌道轉(zhuǎn)移到月球軌道的過程。

答案：宇宙飛船從地球軌道轉(zhuǎn)移到月球軌道，需要經(jīng)過以下過程：

a.宇宙飛船在地球軌道上加速，達(dá)到一定速度，克服地球引力。

b.飛船進(jìn)入地球與月球之間的轉(zhuǎn)移軌道。

c.飛船在轉(zhuǎn)移軌道上飛行，逐漸接近月球。

d.當(dāng)飛船接近月球時(shí)，減速進(jìn)入月球軌道。

5.論述題：簡述萬有引力定律在宇宙航行中的應(yīng)用，并舉例說明。

答案：萬有引力定律在宇宙航行中的應(yīng)用如下：

a.解釋宇宙飛船的軌道運(yùn)動(dòng)。

b.計(jì)算宇宙速度，為宇宙飛船發(fā)射提供依據(jù)。

c.確定宇宙飛船在不同軌道上的速度和高度。

舉例：在發(fā)射宇宙飛船時(shí)，科學(xué)家會(huì)根據(jù)萬有引力定律計(jì)算飛船的軌道參數(shù)，以確保飛船能夠成功進(jìn)入預(yù)定軌道。課堂1.課堂評(píng)價(jià)：

-在課堂教學(xué)中，我通過提問、小組討論和課堂演練等方式，密切關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展。在提問環(huán)節(jié)，我會(huì)針對萬有引力定律的應(yīng)用、宇宙速度的計(jì)算等核心知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行提問，以檢驗(yàn)學(xué)生對這些概念的理解程度。

-通過觀察學(xué)生的反應(yīng)和互動(dòng)，我可以評(píng)估他們對失重狀態(tài)和宇宙航行知識(shí)點(diǎn)的興趣和認(rèn)識(shí)。對于學(xué)生在討論中提出的疑問，我會(huì)及時(shí)解答，確保他們能夠當(dāng)場理解并掌握相關(guān)知識(shí)。

-此外，我還會(huì)設(shè)計(jì)一些簡短的課堂測試，如填空題、計(jì)算題和簡答題，以評(píng)估學(xué)生對課堂內(nèi)容的即時(shí)掌握情況。

2.作業(yè)評(píng)價(jià)：

-對于課后作業(yè)，我會(huì)進(jìn)行認(rèn)真批改，并針對每個(gè)學(xué)生的完成情況進(jìn)行個(gè)性化點(diǎn)評(píng)。在批改過程中，我會(huì)關(guān)注學(xué)生對公式應(yīng)用、問題分析和解決能力的展現(xiàn)。

-對于作業(yè)中普遍存在的問題，我會(huì)在課堂上進(jìn)行統(tǒng)一講解，確保每個(gè)學(xué)生都能理解錯(cuò)誤的原因和正確的解題方法。

-對于表現(xiàn)優(yōu)秀的學(xué)生，我會(huì)給予積極的反饋和鼓勵(lì)，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情和自信心。對于完成作業(yè)有困難的學(xué)生，我會(huì)提供額外的輔導(dǎo)和支持，幫助他們克服困難，提高學(xué)習(xí)效果。

-在作業(yè)評(píng)價(jià)中，我還會(huì)注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)性，鼓勵(lì)他們在解答問題時(shí)能夠清晰地表達(dá)思路，規(guī)范地書寫過程。板書設(shè)計(jì)1.萬有引力定律的應(yīng)用

-公式：\[F=G\frac{m_1m_2}{