九年級(jí)物理全冊(cè)第十章機(jī)械能內(nèi)能及其轉(zhuǎn)化第五節(jié)火箭教案新版北師大版

Page5第十章機(jī)械能、內(nèi)能及其轉(zhuǎn)化第五節(jié)火箭一、教學(xué)背景分析本節(jié)是在學(xué)習(xí)了內(nèi)燃機(jī)的基本原理之后，為了進(jìn)一步鞏固內(nèi)能的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用而介紹的一個(gè)生活實(shí)例?；鸺菬釞C(jī)的一種，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中的運(yùn)用越來(lái)越廣泛，本節(jié)主要介紹火箭的工作原理，在學(xué)生了解火箭是噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的一種類型的同時(shí)，又使學(xué)生體會(huì)學(xué)習(xí)的內(nèi)容貼近自己的生活，更加相識(shí)到生活、社會(huì)與物理學(xué)的關(guān)系。本節(jié)課的教學(xué)對(duì)象是剛剛升入初三的學(xué)生，由于現(xiàn)代火箭科技涉及多個(gè)高精尖領(lǐng)域的學(xué)問(wèn)，在這一節(jié)物理學(xué)科課堂里老師必需將這部分內(nèi)容難度降低，而中學(xué)物理中動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用就是反沖現(xiàn)象，火箭又是一個(gè)很好的素材，所以本節(jié)課的重點(diǎn)是讓初中生從多方面定性了解火箭的放射原理。由于在小學(xué)科學(xué)課里學(xué)生體驗(yàn)過(guò)小火箭或水火箭的制作，初二時(shí)又學(xué)習(xí)過(guò)相互作用力的學(xué)問(wèn)，所以這節(jié)課重在關(guān)注思維培育，嘗試讓學(xué)生從相互作用的角度理解反沖現(xiàn)象，在體驗(yàn)?zāi)M火箭放射的過(guò)程中，思索火箭的放射速度與質(zhì)量、按壓氣筒速度等因素的關(guān)系問(wèn)題，有利于促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的培育，促進(jìn)學(xué)生的深度思維，為后面定量地學(xué)習(xí)動(dòng)量守恒定律打下基礎(chǔ)，同時(shí)也能定性地得出火箭的放射速度與火箭的噴氣速度、噴氣質(zhì)量、火箭質(zhì)量有關(guān)的結(jié)論，使得一節(jié)看似科普學(xué)問(wèn)講座的課變得實(shí)實(shí)在在，落地有聲。所以本節(jié)在落實(shí)學(xué)問(wèn)與技能的同時(shí)，更加側(cè)重對(duì)學(xué)生物理思維的培育，從試驗(yàn)現(xiàn)象入手，讓學(xué)生感受到物理好玩有用。二、教學(xué)目標(biāo)1．通過(guò)演示試驗(yàn)，從相互作用的角度理解反沖現(xiàn)象。了解火箭的工作原理，了解火箭屬于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。2．通過(guò)觀看火箭的結(jié)構(gòu)和放射方面的影視資料，了解現(xiàn)代火箭的構(gòu)造和特點(diǎn)，了解火箭升空的方法。了解多級(jí)火箭是星際航行的運(yùn)載工具。3．通過(guò)探究火箭的放射速度與什么因素有關(guān)，培育學(xué)生視察、動(dòng)手試驗(yàn)的實(shí)力，進(jìn)一步體會(huì)探討方法在科學(xué)探究中的重要作用；在經(jīng)驗(yàn)完整的探究過(guò)程中，體會(huì)提出問(wèn)題、猜想與假設(shè)、設(shè)計(jì)試驗(yàn)、分析與論證、評(píng)估與溝通各個(gè)環(huán)節(jié)的重要性。4．通過(guò)網(wǎng)上查詢有關(guān)我國(guó)“長(zhǎng)征”系列火箭的相關(guān)資料，進(jìn)行溝通與探討，駕馭搜集信息和整理信息的方法。5．通過(guò)對(duì)火箭學(xué)問(wèn)的學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生對(duì)航天科技的酷愛(ài)，養(yǎng)成關(guān)切社會(huì)重大問(wèn)題、關(guān)注科學(xué)技術(shù)新進(jìn)展和新思想的良好習(xí)慣。進(jìn)一步相識(shí)科學(xué)技術(shù)在相識(shí)自然中的重要作用。6．通過(guò)了解我國(guó)古代和現(xiàn)代在火箭探討方面取得的巨大成就，激發(fā)愛(ài)國(guó)熱忱和學(xué)習(xí)物理的愛(ài)好。三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：1．從相互作用的角度理解反沖現(xiàn)象。了解火箭的工作原理。2．了解單級(jí)火箭的構(gòu)造和簡(jiǎn)潔的工作過(guò)程。3．經(jīng)驗(yàn)一個(gè)完整的探究過(guò)程，體會(huì)科學(xué)探究的方法。教學(xué)難點(diǎn)：1．火箭的放射原理。2．在探究活動(dòng)的開展中，提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)?；鸺龑儆趹?yīng)用性的學(xué)問(wèn)，火箭的學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生有著重要的現(xiàn)實(shí)意義，可以豐富學(xué)生對(duì)于內(nèi)能的應(yīng)用和能的轉(zhuǎn)化的相識(shí)，體會(huì)物理學(xué)問(wèn)對(duì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展和生活有重要作用。本節(jié)的內(nèi)容學(xué)問(wèn)要求不高，屬于了解層面，因此，可以采納觀看有關(guān)影像資料方式，也可以采納探討性學(xué)習(xí)的方式，先以小組為單位，收集整理有關(guān)火箭的過(guò)去、現(xiàn)在與將來(lái)發(fā)展的資料，組內(nèi)進(jìn)行分工合作，然后在班內(nèi)匯報(bào)溝通，并對(duì)各組的匯報(bào)狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)；假如條件有限，老師可以打算具體的資料，向?qū)W生進(jìn)行全面、簡(jiǎn)潔的介紹。這樣有利于激發(fā)學(xué)生對(duì)航天技術(shù)的愛(ài)好，提升他們的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。四、教學(xué)過(guò)程1.教學(xué)引入情境1：觀看視頻“學(xué)生自制水火箭放射”。過(guò)渡：我國(guó)是火箭的家鄉(xiāng)，早在一千多年前的北宋時(shí)期，士兵們就已經(jīng)獨(dú)創(chuàng)了火箭——板書課題“火箭”。問(wèn)題：火箭為什么能升上天空呢？過(guò)渡：為了說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，我們先做幾個(gè)小試驗(yàn)。引出：火箭放射原理的探討。2.“學(xué)問(wèn)點(diǎn)”教學(xué)情境2：老師演示反沖運(yùn)動(dòng)的小船。實(shí)物投影：兩種反沖運(yùn)動(dòng)的小船，可選擇其中的一種演示。如選擇側(cè)面開口的小船，小船（空紙盒）與側(cè)面開一小口的礦泉水瓶（上面也開口）作為一個(gè)整體漂移在水面上?，F(xiàn)在將摻有紅墨汁的水灌入礦泉水瓶中，松開小口，小船起先運(yùn)動(dòng)。問(wèn)題：誰(shuí)給小船的推力？過(guò)渡1：小孔向后噴出水流，給小船向前的反作用力。過(guò)渡2：當(dāng)一個(gè)物體向某一個(gè)方向射出(或拋出)它的一部分時(shí),這個(gè)物體的剩余部分將向相反的方向運(yùn)動(dòng)，這就是反沖運(yùn)動(dòng)。引出：反沖運(yùn)動(dòng)并板書。●反沖運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)1：“氣球小車”的反沖運(yùn)動(dòng)。過(guò)渡：用氣球、小車組裝一個(gè)“氣球小車”，打氣筒給氣球打氣，利用反沖運(yùn)動(dòng)的原理，制作一個(gè)反沖小車，看看誰(shuí)的小車先動(dòng)起來(lái)。問(wèn)題1：誰(shuí)給氣球小車的推力？問(wèn)題2：怎樣使氣球小車運(yùn)動(dòng)得更遠(yuǎn)？過(guò)渡1：氣球內(nèi)噴出的氣體對(duì)小車的反作用力。過(guò)渡2：氣充得越足，小車獲得的反作用力越大，小車運(yùn)動(dòng)得就越遠(yuǎn)。過(guò)渡3：生活中利用反沖運(yùn)動(dòng)的例子特殊多，像過(guò)節(jié)時(shí)燃放的煙花爆竹，火藥爆炸時(shí)的氣體向下噴出，爆竹就向上飛出；打槍時(shí)子彈向前射出的同時(shí)，槍身向后運(yùn)動(dòng)；甚至于打噴嚏時(shí)都是這樣的。氣球小車的試驗(yàn)雖然簡(jiǎn)潔，但是卻蘊(yùn)含了火箭的工作原理。引出：火箭的放射原理?；鸺姆派湓砬榫?：模擬火箭的放射。過(guò)渡：在礦泉水瓶中滴幾滴酒精，將一個(gè)槍式打火機(jī)伸入瓶中，用膠帶纏繞，使瓶口與打火機(jī)相連，并將瓶口密封。用熱毛巾捂熱瓶身，或者反復(fù)用手摩擦瓶身，使得礦泉水瓶中的酒精快速汽化。然后將瓶子對(duì)準(zhǔn)前方的大紙盒，打開打火機(jī)，視察現(xiàn)象（在一個(gè)相對(duì)較暗的環(huán)境中效果更好，放射時(shí)伴隨有響聲，可以事先提示學(xué)生留意）。問(wèn)題1：誰(shuí)給水瓶的推力？問(wèn)題2：整個(gè)過(guò)程中，能量是怎樣轉(zhuǎn)化的？問(wèn)題3：怎樣使水瓶運(yùn)動(dòng)得更遠(yuǎn)？引入：酒精燃燒后高溫高壓氣體快速?gòu)钠靠趪姵觯a(chǎn)生極大的反作用推力推動(dòng)瓶子向前運(yùn)動(dòng)。整個(gè)過(guò)程中酒精燃燒的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為燃燒后氣體的內(nèi)能，氣體的內(nèi)能再轉(zhuǎn)化為瓶身的機(jī)械能。過(guò)渡：瞬間的推力給水瓶的速度只能讓水瓶放射很近的距離（5m~8m），而運(yùn)載火箭是要放射到太空，須要攜帶大量的燃料，以獲得很大的、連續(xù)的燃?xì)夥醋饔猛屏?，這就須要多級(jí)火箭。問(wèn)題4：那么當(dāng)火箭飛行到太空中時(shí)，沒(méi)有空氣助燃，如何保證燃料接著燃燒？閱讀：教材p.25并回答下列問(wèn)題。噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理是什么？噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料在燃燒室內(nèi)燃燒后，產(chǎn)生高溫高壓的氣體，這種氣體從尾部以極高的速度噴出，同時(shí)產(chǎn)生很大的反作用力推動(dòng)機(jī)身向前運(yùn)動(dòng)。噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)分為哪兩類？有什么區(qū)分？種類分類依據(jù)特點(diǎn)空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)須要利用外界空氣助燃只攜帶燃料飛行高度受限制火箭噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)不須要利用外界空氣來(lái)助燃攜帶燃料和氧化劑飛行高度不受限制現(xiàn)代火箭的燃料和特點(diǎn)？功率巨大，可在大氣層以外飛行，多級(jí)火箭可以作為星際航行的運(yùn)載工具。噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)與內(nèi)燃機(jī)有什么相像之處？噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)與內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)有什么不同？這樣的結(jié)構(gòu)有什么好處？從能量轉(zhuǎn)化的角度來(lái)看，在工作過(guò)程中都是利用內(nèi)能來(lái)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置。噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)不須要內(nèi)燃機(jī)中的活塞、曲軸等傳動(dòng)裝置，從而削減能量損失，大大提高機(jī)身的飛行速度。過(guò)渡：信任對(duì)于火箭大家還有一些懷疑，下面請(qǐng)對(duì)火箭非常愛(ài)好的同學(xué)為大家再進(jìn)一步介紹一下相關(guān)內(nèi)容。介紹我國(guó)自主學(xué)問(wèn)產(chǎn)權(quán)和較強(qiáng)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭；介紹火箭設(shè)計(jì)師龍樂(lè)豪院士。引出：探究活動(dòng)——火箭模型的放射速度與哪些因素有關(guān)。●探究火箭模型的放射速度與哪些因素有關(guān)體驗(yàn)2：利用放射架和火箭模型，體驗(yàn)火箭放射的過(guò)程。過(guò)渡：同學(xué)們?cè)诨顒?dòng)過(guò)程中思索以下幾個(gè)問(wèn)題。（1）依據(jù)現(xiàn)有的器材，怎樣測(cè)量火箭模型的放射速度？（2）猜想影響火箭模型放射速度的因素有哪些。（3）用什么方法探討你的猜想？（4）選擇一個(gè)因素進(jìn)行探究，并說(shuō)出你的探究過(guò)程和推斷方法。過(guò)渡：請(qǐng)幾位同學(xué)對(duì)自己的探究過(guò)程和大家進(jìn)行溝通。溝通過(guò)程也可以列表展示。學(xué)生1：探究的問(wèn)題是火箭模型放射的速度與按壓氣筒的速度是否有關(guān)。我們猜想火箭模型放射的速度與模型的質(zhì)量、模型的形態(tài)、按壓氣筒的速度等有關(guān)，所以采納限制變量的方法，選擇同一火箭模型進(jìn)行變量的限制。由于火箭模型的放射速度不好測(cè)量，所以將模型放射的速度轉(zhuǎn)化為模型上升的高度；在變更不同的按壓速度按壓氣筒上，干脆用手按壓不科學(xué)，利用自由釋放不同高度的同一重物，來(lái)變更按壓氣筒的速度。首先在某一高度h1自由釋放一鐵塊，測(cè)量模型上升的高度H1；然后在另一高度h2自由釋放同樣的鐵塊，測(cè)量模型上升的高度H2；若上升的高度H2≠H1，則說(shuō)明火箭模型放射的速度與按壓氣筒的速度有關(guān)。學(xué)生2：探究的問(wèn)題是火箭模型放射的速度與火箭模型的質(zhì)量是否有關(guān)。為了說(shuō)明問(wèn)題，采納對(duì)比試驗(yàn)，在不變更火箭模型的形態(tài)前提下，在同一高度釋放相同重物來(lái)限制按壓氣筒的速度相同，利用增加不同質(zhì)量的橡皮泥來(lái)變更模型的質(zhì)量；通過(guò)測(cè)量模型上升的高度來(lái)轉(zhuǎn)化火箭模型放射的速度。請(qǐng)依據(jù)“用同一套裝置放射兩個(gè)質(zhì)量不同的火箭模型，放射高度不同”這一現(xiàn)象，提出一個(gè)可以探究的科學(xué)問(wèn)題?！裾n外拓展：水火箭的制作與放射競(jìng)賽3.小練習(xí)（1）下列有關(guān)火箭的敘述中正確的是（）A.燃料燃燒釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以火箭是熱機(jī)的一種B.火箭升空時(shí)重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，所以飛行高度受到限制C.火箭本身帶有燃料和氧化劑，不須要依靠外界空氣助燃D.火箭是靠燃料燃燒產(chǎn)生的氣體的反沖力推動(dòng)前進(jìn)（2）某科技活動(dòng)小組的同學(xué)利用可樂(lè)瓶等材料制作了一個(gè)水火箭，用自行車打氣筒向水火箭高壓倉(cāng)內(nèi)打氣，壓縮氣體膨脹，推動(dòng)水高速向后噴出，箭體由于反沖作用，向前飛去。在相同的環(huán)境中進(jìn)行了試驗(yàn)，小組的同學(xué)發(fā)覺(jué)火箭放射的高度并不相同，為了探究影響水火箭飛行高度的因素，做了多項(xiàng)探究試驗(yàn)，其中包括：探究變更膠塞與可樂(lè)瓶的松緊程度對(duì)水火箭飛行高度的影響。

（1）小組同學(xué)提出的上述問(wèn)題中，因變量是。（2）請(qǐng)你提出一個(gè)與小組同學(xué)因變量相同的可探究的科學(xué)問(wèn)題：。五、教學(xué)反思本節(jié)內(nèi)容是在學(xué)生具備肯定感性學(xué)問(wèn)基礎(chǔ)上的拓展和加深，為促進(jìn)學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的形成，促進(jìn)學(xué)生的思維深度而設(shè)計(jì)的。通過(guò)視察“小船的運(yùn)動(dòng)”“模擬水瓶火箭的放射”試驗(yàn)的現(xiàn)象，親身體驗(yàn)“氣球小車”活動(dòng)，學(xué)生能夠定性地了解反沖運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)，自發(fā)地得出“一個(gè)整體系統(tǒng)分成兩部分時(shí)，兩部分向相反方向運(yùn)動(dòng)”的結(jié)論。雖然不夠完善，但為中學(xué)學(xué)問(wèn)的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，為反沖概念的理解和建立反沖運(yùn)動(dòng)的模型供應(yīng)有力的感性材料