第七章 萬(wàn)有引力與宇宙航行 章末總結(jié)(教學(xué)設(shè)計(jì))2023-2024學(xué)年高中物理必修第二冊(cè)同步核心輔導(dǎo)與測(cè)評(píng)（人教版）

第七章萬(wàn)有引力與宇宙航行章末總結(jié)(教學(xué)設(shè)計(jì))2023-2024學(xué)年高中物理必修第二冊(cè)同步核心輔導(dǎo)與測(cè)評(píng)（人教版）課題：科目：班級(jí)：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：?jiǎn)挝唬阂?、設(shè)計(jì)思路本節(jié)課旨在幫助學(xué)生系統(tǒng)總結(jié)第七章“萬(wàn)有引力與宇宙航行”的核心內(nèi)容，通過(guò)回顧課本重點(diǎn)知識(shí)，結(jié)合實(shí)際案例分析，鞏固學(xué)生對(duì)萬(wàn)有引力定律和宇宙航行基本原理的理解。課程設(shè)計(jì)分為知識(shí)梳理、案例分析、互動(dòng)討論、課堂小結(jié)四個(gè)環(huán)節(jié)，旨在激發(fā)學(xué)生的興趣，提高物理學(xué)科素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力和創(chuàng)新意識(shí)。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，強(qiáng)化科學(xué)探究精神，提升對(duì)自然規(guī)律的認(rèn)知與欣賞。通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠理解萬(wàn)有引力定律在宇宙航行中的應(yīng)用，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維能力、創(chuàng)新意識(shí)，以及運(yùn)用物理概念進(jìn)行推理和論證的能力。三、學(xué)情分析高中階段的學(xué)生已經(jīng)具備一定的物理基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)萬(wàn)有引力定律有了初步的理解，但對(duì)其應(yīng)用和宇宙航行的具體聯(lián)系認(rèn)識(shí)不足。學(xué)生在知識(shí)方面，能夠掌握基本的物理公式和概念，但缺乏將理論知識(shí)與實(shí)際情境結(jié)合的能力。在能力方面，學(xué)生的邏輯推理和分析問(wèn)題的能力有待提高，需要通過(guò)具體案例來(lái)加深理解。素質(zhì)方面，學(xué)生具備一定的探究精神和合作意識(shí)，但自主學(xué)習(xí)能力參差不齊。行為習(xí)慣上，學(xué)生可能存在對(duì)復(fù)雜物理問(wèn)題望而卻步的心理，需要通過(guò)引導(dǎo)激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。此外，學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)機(jī)對(duì)其學(xué)習(xí)效果有直接影響，因此本節(jié)課的設(shè)計(jì)需充分考慮如何調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，促進(jìn)其對(duì)萬(wàn)有引力與宇宙航行知識(shí)的深入理解和應(yīng)用。四、教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：人教版高中物理必修第二冊(cè)。

2.輔助材料：宇宙航行相關(guān)視頻片段、萬(wàn)有引力作用下的天體運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫(huà)。

3.實(shí)驗(yàn)器材：模擬天平、小球、細(xì)線、滑輪（用于演示萬(wàn)有引力定律實(shí)驗(yàn)）。

4.教室布置：設(shè)置實(shí)驗(yàn)演示區(qū)，準(zhǔn)備白板和標(biāo)記筆供講解使用。五、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)1.導(dǎo)入環(huán)節(jié)（5分鐘）

-創(chuàng)設(shè)情境：播放一段宇宙航行的視頻，展示地球與月球的引力互動(dòng)，讓學(xué)生感受萬(wàn)有引力的奇妙。

-提出問(wèn)題：引導(dǎo)學(xué)生思考，為什么宇宙飛船能夠圍繞地球飛行？它是如何克服地球引力的？

2.講授新課（15分鐘）

-回顧知識(shí)：簡(jiǎn)要回顧萬(wàn)有引力定律的基本內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)引力公式中各個(gè)變量的含義。

-引入新課：講解萬(wàn)有引力在宇宙航行中的應(yīng)用，如衛(wèi)星軌道計(jì)算、航天器發(fā)射原理等。

-互動(dòng)討論：教師提出問(wèn)題，學(xué)生分組討論，如何利用萬(wàn)有引力定律來(lái)計(jì)算衛(wèi)星的軌道。

3.鞏固練習(xí)（10分鐘）

-練習(xí)題目：給出一個(gè)具體的衛(wèi)星發(fā)射問(wèn)題，要求學(xué)生運(yùn)用萬(wàn)有引力定律進(jìn)行計(jì)算。

-分組討論：學(xué)生分組計(jì)算，教師巡回指導(dǎo)，解答學(xué)生的疑問(wèn)。

-分享結(jié)果：每組學(xué)生分享計(jì)算結(jié)果，全班討論，教師總結(jié)正確答案和解題思路。

4.課堂提問(wèn)與互動(dòng)（5分鐘）

-提問(wèn)：教師針對(duì)課程內(nèi)容提出問(wèn)題，檢查學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。

-互動(dòng)：學(xué)生回答問(wèn)題，教師給予反饋，鼓勵(lì)學(xué)生的積極參與。

5.拓展與創(chuàng)新（5分鐘）

-情境創(chuàng)設(shè)：提出一個(gè)假設(shè)性問(wèn)題，如“如果地球的質(zhì)量突然增加，對(duì)宇宙航行會(huì)有什么影響？”

-學(xué)生探究：學(xué)生獨(dú)立思考，嘗試運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行推理和預(yù)測(cè)。

-分享想法：學(xué)生分享自己的推理過(guò)程，教師總結(jié)并指出關(guān)鍵物理原理。

6.課堂小結(jié)（5分鐘）

-回顧重點(diǎn)：教師總結(jié)本節(jié)課的核心內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)萬(wàn)有引力在宇宙航行中的重要性。

-布置作業(yè)：布置相關(guān)的課后作業(yè)，要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。

總用時(shí)：45分鐘六、知識(shí)點(diǎn)梳理1.萬(wàn)有引力定律

-內(nèi)容：自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引，引力的大小與兩物體的質(zhì)量乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比。

-公式：F=G*(m1*m2)/r^2

-其中：F為引力，G為萬(wàn)有引力常數(shù)，m1和m2為兩物體的質(zhì)量，r為兩物體之間的距離。

2.重力與萬(wàn)有引力的關(guān)系

-重力是萬(wàn)有引力在地球表面的表現(xiàn)，其大小等于物體質(zhì)量與重力加速度的乘積。

-公式：Fg=m*g

-其中：Fg為重力，m為物體質(zhì)量，g為重力加速度。

3.宇宙航行的基本原理

-宇宙航行利用萬(wàn)有引力作為天體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力。

-軌道運(yùn)動(dòng)：物體在萬(wàn)有引力作用下，圍繞天體做橢圓、圓或拋物線運(yùn)動(dòng)。

-發(fā)射速度：第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度的定義及計(jì)算。

4.衛(wèi)星軌道的計(jì)算

-軌道要素：軌道高度、軌道周期、軌道傾角等。

-計(jì)算方法：運(yùn)用開(kāi)普勒定律和萬(wàn)有引力定律，計(jì)算衛(wèi)星在軌道上的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。

5.航天器的發(fā)射與返回

-發(fā)射過(guò)程：航天器從地面發(fā)射，達(dá)到預(yù)定軌道。

-返回過(guò)程：航天器脫離軌道，返回地面，涉及再入大氣層和著陸技術(shù)。

6.宇宙航行中的物理現(xiàn)象

-失重：航天器在軌道上時(shí)，宇航員感受到的重量為零。

-宇宙輻射：宇宙空間中的高能粒子對(duì)航天器和宇航員的影響。

7.宇宙探索的意義

-科學(xué)研究：通過(guò)宇宙航行，研究宇宙起源、結(jié)構(gòu)和發(fā)展。

-技術(shù)創(chuàng)新：推動(dòng)航天技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用于通信、導(dǎo)航等領(lǐng)域。

-人類(lèi)未來(lái)：探索人類(lèi)在宇宙中的生存和發(fā)展可能性。

8.我國(guó)在宇宙航行領(lǐng)域的成就

-潛艇導(dǎo)彈：我國(guó)自主研發(fā)的潛艇導(dǎo)彈技術(shù)。

-載人航天：神舟系列飛船的成功發(fā)射和運(yùn)營(yíng)。

-探月工程：嫦娥系列月球探測(cè)器的研發(fā)和探測(cè)。

9.宇宙航行中的安全問(wèn)題

-空間碎片：宇宙空間中的碎片對(duì)航天器的威脅。

-宇宙輻射：宇宙輻射對(duì)宇航員健康的影響。

-生命保障系統(tǒng)：航天器內(nèi)生命保障系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行。

10.宇宙航行的發(fā)展趨勢(shì)

-商業(yè)航天：商業(yè)航天公司的崛起，推動(dòng)宇宙航行的發(fā)展。

-人類(lèi)定居：探索在月球、火星等天體上建立人類(lèi)居住地的可能性。

-深空探測(cè)：向更遠(yuǎn)的宇宙空間進(jìn)行探測(cè)，尋找外星生命和資源。七、重點(diǎn)題型整理題型一：計(jì)算題

題目：一顆人造衛(wèi)星在地球表面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知地球的質(zhì)量為M，地球半徑為R，萬(wàn)有引力常數(shù)為G。求衛(wèi)星的運(yùn)行速度v。

解答：

根據(jù)萬(wàn)有引力定律，衛(wèi)星受到的引力為：

F=G*(m1*m2)/r^2

其中，m1為地球質(zhì)量，m2為衛(wèi)星質(zhì)量，r為衛(wèi)星到地球中心的距離。

由于衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，引力提供向心力，所以有：

F=m2*v^2/r

將萬(wàn)有引力公式代入上式，得到：

G*(m1*m2)/r^2=m2*v^2/r

解得衛(wèi)星的運(yùn)行速度v為：

v=√(G*M/r)

題型二：應(yīng)用題

題目：一個(gè)航天器從地球表面以第二宇宙速度v2發(fā)射，忽略空氣阻力，求航天器到達(dá)無(wú)窮遠(yuǎn)處的速度v∞。

解答：

第二宇宙速度是指航天器脫離地球引力束縛所需的最小速度，其值為：

v2=√(2*G*M/R)

其中，R為地球半徑。

當(dāng)航天器到達(dá)無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)，其勢(shì)能為零，機(jī)械能守恒，所以有：

(1/2)*m*v2^2-G*(m*M)/R=(1/2)*m*v∞^2

解得航天器到達(dá)無(wú)窮遠(yuǎn)處的速度v∞為：

v∞=√(2*G*M/R)-v2

題型三：論證題

題目：為什么衛(wèi)星在軌道上的運(yùn)行速度比在地球表面的運(yùn)行速度快？

解答：

衛(wèi)星在軌道上的運(yùn)行速度與其所在軌道的高度有關(guān)。在軌道上，衛(wèi)星受到的萬(wàn)有引力小于在地球表面時(shí)的重力，因?yàn)檐壍腊霃酱笥诘厍虬霃?。根?jù)圓周運(yùn)動(dòng)的向心力公式，速度v與半徑r的關(guān)系為v=√(G*M/r)，可以看出，隨著半徑的增加，速度也會(huì)增加。因此，衛(wèi)星在軌道上的運(yùn)行速度比在地球表面的運(yùn)行速度快。

題型四：分析題

題目：分析衛(wèi)星發(fā)射過(guò)程中，如何利用萬(wàn)有引力使衛(wèi)星進(jìn)入預(yù)定軌道。

解答：

衛(wèi)星發(fā)射過(guò)程中，首先需要達(dá)到第一宇宙速度，使衛(wèi)星能夠繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)。然后通過(guò)調(diào)整發(fā)射角度和速度，使衛(wèi)星進(jìn)入橢圓軌道。在橢圓軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)，再次點(diǎn)火加速，使衛(wèi)星進(jìn)入更高的軌道或圓形軌道。整個(gè)過(guò)程中，萬(wàn)有引力作為向心力，使衛(wèi)星保持在軌道上運(yùn)動(dòng)。

題型五：探究題

題目：探究衛(wèi)星軌道高度與運(yùn)行周期之間的關(guān)系。

解答：

衛(wèi)星的運(yùn)行周期T與其軌道半徑r有關(guān)，根據(jù)開(kāi)普勒第三定律，有：

T^2/r^3=常數(shù)

這表明，衛(wèi)星軌道半徑越大，運(yùn)行周期越長(zhǎng)。通過(guò)實(shí)際觀測(cè)和計(jì)算，可以驗(yàn)證這一關(guān)系。例如，地球同步軌道衛(wèi)星的軌道周期為24小時(shí)，軌道半徑約為42,164公里。八、教學(xué)評(píng)價(jià)與反饋1.課堂表現(xiàn)：

-學(xué)生參與度：學(xué)生在課堂上的參與度較高，能夠積極回答問(wèn)題，與教師進(jìn)行互動(dòng)。

-知識(shí)掌握：學(xué)生能夠理解并復(fù)述萬(wàn)有引力定律的基本內(nèi)容，但部分學(xué)生對(duì)復(fù)雜計(jì)算和應(yīng)用場(chǎng)景的理解仍有困難。

-思維能力：學(xué)生在面對(duì)問(wèn)題時(shí)，能夠嘗試運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行思考和解答，但分析問(wèn)題的深度和廣度有待提高。

2.小組討論成果展示：

-討論過(guò)程：小組討論過(guò)程中，學(xué)生能夠積極參與，相互協(xié)作，共同解決問(wèn)題。

-成果展示：各小組能夠清晰地展示討論成果，包括解題思路、計(jì)算過(guò)程和最終答案。

-改進(jìn)建議：教師建議學(xué)生在討論中更加注重對(duì)物理概念的理解，而不僅僅是完成計(jì)算。

3.隨堂測(cè)試：

-測(cè)試內(nèi)容：測(cè)試涵蓋了萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用、衛(wèi)星軌道計(jì)算等關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)。

-測(cè)試結(jié)果：大部分學(xué)生能夠完成測(cè)試題目，但部分學(xué)生在解題過(guò)程中存在邏輯錯(cuò)誤和計(jì)算失誤。

-反饋建議：教師針對(duì)測(cè)試結(jié)果，指出學(xué)生的錯(cuò)誤類(lèi)型，并給予相應(yīng)的解題指導(dǎo)。

4.課后作業(yè)：

-完成情況：學(xué)生能夠按時(shí)提交課后作業(yè)，完成率較高。

-作業(yè)質(zhì)量：部分學(xué)生作業(yè)質(zhì)量較好，能夠準(zhǔn)確運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題；但也有學(xué)生作業(yè)質(zhì)量一般，需要加強(qiáng)復(fù)習(xí)和理解。

-反饋建議：教師對(duì)作業(yè)中普遍存在的問(wèn)題進(jìn)行集中講解，幫助學(xué)生鞏固知識(shí)點(diǎn)。

5.教師評(píng)價(jià)與反饋：

-課堂表現(xiàn)：教師對(duì)學(xué)生在課堂上的積極表現(xiàn)給予肯定，同時(shí)指出需要改進(jìn)的地方，如提高解題速度和準(zhǔn)確性。

-小組討論：教師鼓勵(lì)學(xué)生在小組討論中發(fā)揮團(tuán)隊(duì)精神，同時(shí)要求學(xué)生注重對(duì)知識(shí)點(diǎn)的深入理解。

-隨堂測(cè)試與作業(yè)：教師對(duì)測(cè)試和作業(yè)中的問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)分析，提供針對(duì)性的指導(dǎo)和建議，幫助學(xué)生提高物理學(xué)習(xí)效果。

-總體反饋：教師強(qiáng)調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中要注重理論與實(shí)踐的結(jié)合，培養(yǎng)科學(xué)思維和創(chuàng)新能力，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生持續(xù)努力，不斷提高物理學(xué)科素