第一篇：高中物理新課標人教版必修2優秀教案： 宇宙航行

多媒體教學設計

導入新課

針對上節課的學習內容提出以下問題.請同學們回憶： 1.萬有引力定律在天文學上有何應用？

2.如何應用萬有引力定律計算天體的質量？能否計算環繞天體的質量？

對于學生的回答進行總結,并強調：應用萬有引力定律求解天體問題時，萬有引力充當向心力，結合圓周運動向心加速度的三種表述方式可得三種形式的方程，即

Mmv2G2?m

①

rrGMm2=mω·r

② 2rMm4?2rG2?m

2③ rT導入：這節課我們再來學習有關宇宙航行的知識.推進新課

一、宇宙速度

打開“6.5宇宙航行.ppt”課件，切換到第二屏：

先給出問題讓學生思考并說出他們的方法，然后再介紹牛頓的設想：在地面上拋出的物體，由于受到地球引力的作用，所以最終都要落回到地面,但是如果在地面上拋出一個物體時的速度足夠大，那么它將不再落回地面，而成為一個繞地球運轉的衛星，這個物體此時就可認為是一顆人造地球衛星.課件展示《人造衛星發射原理圖》，加深學生的理解：

屏幕切換到第六屏給出答案：

問題：什么叫第一宇宙速度？什么叫第二宇宙速度？什么叫第三宇宙速度？ 屏幕切換到第七屏，給出三個宇宙速度的有關概念.強調：這三個宇宙速度都是指的在地面發射時的速度.屏幕切換到第八屏，課件展示《三個宇宙速度》,如圖：

選擇動畫中不同的速度，可以觀察到不同的結果.二、夢想成真

先引導學生閱讀書中有關內容，然后課件展示有關的圖片和視頻.先讓學生自己做，然后老師總結并給出規范的解答.課堂小結

讓學生認真總結概括本節內容，并把自己這節課的體會寫下來.請一個同學到黑板上總結，其他同學在筆記本上總結，然后請同學評價黑板上的小結內容，比較黑板上的小結和自己的小結，看誰的更好，好在什么地方.布置作業

1.教材“問題與練習”中的問題.2.閱讀教材“科學漫步”欄目中的短文《黑洞》和“STS”欄目中的短文《航天事業改變著人類生活》.注明：本課所用PPT課件及相關資料全部來自“志鴻優化網”（http://www.tmdps.cn），文件解壓后就可使用，具體鏈接地址為：

http://www.tmdps.cn/?action=copyright!show&id=957

第二篇：高中物理新課標人教版必修2優秀教案： 文本式教學設計 宇宙航行

宇宙航行 文本式教學設計

整體設計

本節重點講述了人造衛星的發射原理，推導了第一宇宙速度，并介紹了第二、第三宇宙速度.人造衛星是萬有引力定律在天文學上應用的一個實例，是人類征服自然的見證，體現了知識的力量，是學生學習了解現代科技知識的一個極好素材.教材不但介紹了人造衛星中一些基本理論，更是在其中滲透了很多研究實際物理問題的物理方法.因此本節課是“萬有引力定律與航天”中的重要內容，是學生進一步學習研究天體物理問題的理論基礎.另外，學生通過對人造衛星、宇宙速度的了解，也將潛移默化地產生對航天科學的熱愛，增強民族自信心和自豪感.本節內容涉及人造衛星的運動規律和三個宇宙速度的含義，在處理有關衛星的問題時，可以按勻速圓周運動模型處理，進而結合向心力公式、向心加速度公式及圓周運動公式，推導已知量和未知量的關系.學習宇宙速度時，要對比記憶，明確其物理意義.應掌握推導過程，體會推導第一宇宙速度的物理思想，另外，結合向心運動或離心運動分析衛星軌道如何變化或改變的原因.教學重點

會推導第一宇宙速度，了解第二、第三宇宙速度.教學難點

運行速率與軌道半徑之間的關系.課時安排

1課時

三維目標 知識與技能

1.了解人造衛星的有關知識.2.知道三個宇宙速度的含義，會推導第一宇宙速度.3.通過實例，了解人類對太空的探索歷程.過程與方法

1.能通過航天事業的發展史說明物理學的發展對于自然科學的促進作用.2.通過用萬有引力定律推導第一宇宙速度，培養學生運用知識解決問題的能力.情感態度與價值觀

1.通過對我國航天事業發展的了解，進行愛國主義的教育.2.關心國內外航空航天事業的發展現狀與趨勢，有將科學技術服務于人類的意識.課前準備

多媒體課件、月球繞地球轉動演示儀.教學過程

導入新課 情景導入

阿波羅飛船載人登月和返回地球的軌道示意圖

經火箭發射，“阿波羅11號”首先進入環繞地球的軌道，然后加速，脫離地球軌道后，慣性滑行，進入環繞月球的軌道，最后登月艙降落在月球.當宇航員在月球上完成工作后，再發動引擎進入環月球的軌道，然后加速，脫離月球軌道，進入地球軌道，最后降落于地球.結合登月航線討論：為什么飛船能圍繞地球旋轉？飛船在什么條件下能掙脫地球的束縛？

情景導入

萬有引力定律的發現，不僅解決了天上行星的運行問題，也為人們開辟了上天的理論之路.現代火箭航天技術先驅、俄國科學家齊奧爾科夫斯基曾說過：“地球是人類的搖籃，人類絕不會永遠躺在這個搖籃里，而會不斷地探索新的天體和空間.”1957年10月4日，前蘇聯用三級火箭發射了世界上第一顆人造地球衛星——“旅行者1號”，人類開始邁入航天時代.火箭發射

2003年10月15日，“神舟五號”飛船載著中國第一位航天員楊利偉成功升空，這標志著我國進入了載人航天時代.那么，多大的速度才能使物體不再落回地面，而使其成為地球的一顆衛星呢？ 情景導入

牛頓在思考萬有引力定律時就曾經想過，從高山上水平拋出的物體速度一次比一次大時，落點就一次比一次遠.如果速度足夠大，物體就不再落回地面，它將繞地球運動，這就是人造地球衛星的雛形.那么這個速度需要多大呢？

學習本節內容之后便可解決上述問題了.推進新課

一、宇宙速度

課案片段一：人造地球衛星

課件展示

1.人造衛星發射及其在圓形軌道上的運動.2.演示月球繞地球轉動.問題：1.拋出的石頭會落地，為什么衛星、月球沒有落下來？

2.衛星、月球沒有落下來必須具備什么條件？ 學生帶著這兩個問題閱讀教材“宇宙速度”部分.策略：教師不要急于讓學生回答上述兩個問題，提出這兩個問題的目的是讓學生帶著問題去閱讀課文，具有針對性，而且這兩個問題可激發學生學習的興趣.教師活動：演示拋物實驗，提出問題：

1.平拋物體的速度逐漸增大，物體的落地點如何變化？ 2.速度達到一定值后，物體能否落回地面？ 3.若不能，此速度必須滿足什么條件？ 4.若此速度再增大，又會出現什么現象？ 組織學生討論、交流，大膽猜測.結論：1.平拋物體的速度逐漸增大，物體的落地點逐漸變大.2.速度達到一定值后，物體將不再落回地面.3.物體不落回地面時環繞地面做圓周運動，所受地面的引力恰好用來提供向心力，滿足GMmr2?mvr2?v?GMr.4.若此速度再增大，物體不落回地面，也不再做勻速圓周運動，萬有引力不能提供所需要的向心力，從而做離心運動，軌道為橢圓軌道.合作探究

教師引導學生共同探究出：

1.人造衛星：物體繞地球做圓周運動時，此物體成為地球的衛星.2.衛星軌道：可以是圓軌道，也可以是橢圓軌道.衛星繞地球沿圓軌道運行時，由于地球對衛星的萬有引力提供了衛星繞地球運動的向心力，而萬有引力指向地心，所以，地心必須是衛星圓軌道的圓心.衛星的軌道平面可以在赤道平面內（如同步衛星），也可以和赤道平面垂直，還可以和赤道平面成任一角度.衛星繞地球沿橢圓軌道運動時，地心是橢圓的一個焦點，其周期和半長軸的關系遵循開普勒第三定律.3.衛星的種類：

衛星主要有偵察衛星、通訊衛星、導航衛星、氣象衛星、地球資源勘測衛星、科學研究衛星、預警衛星和測地衛星等種類.4.衛星的運行：

衛星在軌道上運行時，衛星的軌道可視為圓形，這樣衛星受到的萬有引力提供了衛星做圓周運動的向心力.設衛星的軌道半徑為r，線速度大小為v，角速度為ω，周期為T，向心加速度為a.根據萬有引力定律與牛頓第二定律得GMmr2=ma=mv2r=mrω=mr

24?T22

所以，衛星運行速度、角速度、周期和半徑的關系分別為：v=

GMr,ω=

GMr3,T=

4?rGM3.例1 在圓軌道上質量為m的人造地球衛星，它到地面的距離等于地球半徑R，地面上的重力加速度為g，則（）A.衛星運行的速度為122gR

B.衛星運行的周期為4?142Rg

C.衛星的加速度為g

D.衛星的動能為mgR 解析：萬有引力充當向心力，有GGMR2Mm(R?R)2?mv22R

又g=

gR2故v=GM2R?,A錯.T=

2??2Rv12?4?R2gRgR2?4?2Rg,B對.a=v2r?v22R?g4,C錯.Ek=

12mv2?m?mgR4,D對.答案：BD 總結：衛星問題的求解，應知道萬有引力提供了衛星做圓周運動的向心力.地球表面的重力加速度g=GMR2,當M未知時，可用其代換.由于g=

GMR2經常用到，所以叫“黃金公式”.點評：運用現代教育信息技術，把人類第一顆衛星發射場景，我國衛星發射、回收等有關資料片段重現在學生面前，給學生大量的生動的直觀感受，使學生的思維在直觀情景中由感性具體上升到思維抽象，準確地得到人造衛星的概念.課堂訓練

有兩顆人造衛星，都繞地球做勻速圓周運動，已知它們的軌道半徑之比r1∶r2=4∶1,求這兩顆衛星的：（1）線速度之比；（2）角速度之比；（3）周期之比；（4）向心加速度之比.參考答案： 解答：（1）由GMmr2?mvr2

得v=GMr

所以v1∶v2=1∶2.（2）由GMmr2=mω2r 得ω=GMr3

所以ω1∶ω2=1∶8.2?（3）由T=

?得T1∶T2=8∶1.（4）由GMmr2=ma 得a1∶a2=1∶16.課案片段二：三個宇宙速度

教師活動：提出問題，讓學生帶著問題去閱讀課文，思考問題，交流討論，解決問題.問題：1.什么是第一宇宙速度、第二宇宙速度、第三宇宙速度？ 2.第一宇宙速度是如何推導出來的？

3.將衛星送入低軌道和送入高軌道哪一個更容易？為什么？ 4.所需的發射速度，哪一個更大？為什么？

5.發射速度和衛星繞地旋轉的速度是不是同一速度？發射速度大說明什么？衛星運轉速度大又說明什么？

學生閱讀課文，思考、討論，學生代表發言： 結論：1.第一宇宙速度：人造衛星近地環繞速度，是人造地球衛星的最小發射速度，v1=7.9 km/s.第二宇宙速度：在地面上發射物體，使之能夠脫離地球的引力作用，成為繞太陽運行的人造衛星或飛到其他行星上去所必須達到的最小發射速度.v2=11.2 km/s.第三宇宙速度：在地面上發射物體，使之最后能脫離太陽的引力范圍，飛到太陽系以外的宇宙空間所必需的最小速度.v3=16.7 km/s.2.第一宇宙速度的推導：由v=

GMrGMR，應用近地條件r=R(R為地球半徑），R=6 400 km，代入地球質量M=6×1024 kg，得v=

=7.9 km/s.第一宇宙速度的另一種推導：

在地面附近，重力等于萬有引力，此力提供衛星做勻速圓周運動的向心力.（地球半徑R、地面重力加速度g已知）

由mg=mv2R得v=gR?9.8?6400?103m/s=7.9 km/s.說明：上述兩種推導地球上第一宇宙速度的方法，也可以推廣運用到其他星球上去.即知道了某個星球的質量M和半徑r，或該星球的半徑r及表面的重力加速度g，可以用同樣方法，求得該星球上的第一宇宙速度.3.將衛星送入低軌道容易，因為向低軌道發射衛星，火箭要克服地球對它的引力做的功少.4.向高軌道發射，所需要的發射速度大.5.發射速度與環繞速度不同.發射速度是將衛星送入軌道，在地面上所必須獲得的速度.環繞速度是衛星發射成功后，環繞地球運行時的速度.由上述分析知，發射速度越大，軌道半徑越大，由v=GMr知，環繞速度越小.知識拓展

1.根據三個宇宙速度的定義，三個宇宙速度又分別叫環繞速度、脫離速度、逃逸速度.2.v1=7.9 km/s是最小的發射速度，但卻是最大的環繞速度.①7.9 km/s

A.0.4 km/s

B.1.8 km/s

C.11 km/s

D.36 km/s 解析：對于環繞地球或月球的人造衛星，其所受萬有引力根據它們做圓周運動所需向心力，即GMmr2?mv2r

所以v=

GMr

第一宇宙速度指的是最小發射速度，同時也是近地衛星環繞速度，對于近地衛星來說，其軌道半徑近似等于地球半徑

所以v月v地29?M月M29地?r地r月?481?29

所以v月=答案：B v地?×7.9 km/s≈1.8 km/s.課堂訓練

1.恒星演化發展到一定階段，可能成為恒星世界的“侏儒”——中子星.中子星的半徑較小，一般在7 km—20 km，但它的密度大得驚人.若某中子星的半徑為10 km，密度為1.2×1017kg/m3，那么該中子星上的第一宇宙速度約為（）

A.7.9 km/s

B.16.7 km/s C.2.9×104 km/s

D.5.8×104 km/s 解析：中子星上的第一宇宙速度即為它表面處的衛星的環繞速度，此時衛星的軌道半徑近似地認為是該中子星的球半徑，且中子星對衛星的萬有引力充當向心力，由GMmr2?mv2r,得v=GMr,又M=ρV=?4?r33,得

?1117v=r4?G?3=1×10×44?3.14?6.67?103?1.2?10m/s=5.8×107 m/s.答案：D 注意：7.9 km/s是地球人造衛星的第一宇宙速度，不同的天體其第一宇宙速度也不同.只有理解了第一宇宙速度的物理意義，知道第一宇宙速度的導出過程，才能用這種計算方法計算任何天體上的第一宇宙速度.知識拓展

拓展1：同步衛星是相對于地面靜止的、和地球自轉具有相同的周期的衛星，T=24 h.同步衛星一定位于赤道上方距地面高h處，且h是一定的.同步衛星也叫通訊衛星.假設衛星的軌道在某一緯線圈的上方跟著地球的自轉同步地做勻速圓周運動，衛星運動的向心力由地球對它的引力的一個分力提供.由于另一個分力的作用將使衛星軌道靠向赤道,故只有在赤道上方，同步衛星才可能在穩定的軌道上運行.設地球的質量為M，衛星的質量為m，地球的半徑為R，離地面的高度為h，由萬有引力提供向心力和已知的周期T，得：GMm(R?h)2=mω(R+h)=m(R+h)（22?T),所以，h=

32GMT4?22

-R，代入數值得h=3.6×107 m.由此可知要發射地球同步衛星，必須同時滿足三個條件：(1)衛星運動周期和地球自轉周期相同.(2)衛星的運行軌道在地球的赤道平面內.(3)衛星距地面的高度有確定的值（約為3.6×107 m）.拓展2：人造地球衛星中的超重和失重

在人造衛星的發射過程中，整個衛星以加速度a向上加速運動，這時衛星中的人和其他物體的動力學方程為N-mg=ma N=mg+ma

即N>mg，這就是超重現象.這種情況與升降機中的超重相同.當衛星進入軌道以后，圍繞地球做勻速圓周運動，這時衛星中的人和其他物體均以本身所受的重力作為向心力，即mg=mv2r

顯然，它們不再給支持物以壓力或拉力，衛星上的物體完全失重，在衛星中處于漂浮狀態.因此，在衛星上的儀器，凡是使用原理與重力有關的均不能使用.2.發射地球同步衛星時，先將衛星發射至近地圓軌道1，然后經點火，使其沿橢圓軌道2運行，最后再次點火，將衛星送入同步圓軌道3.軌道1、2相切于Q點，軌道2、3相切于P點，如圖所示.則當衛星分別在1、2、3軌道上正常運行時，以下說法正確的是（）

A.衛星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率 B.衛星在軌道3上的角速度小于在軌道1上的角速度

C.衛星在軌道1上經過Q點時的加速度大于它在軌道2上經過Q點時的加速度 D.衛星在軌道2上經過P點時的加速度等于它在軌道3上經過P點時的加速度

解析：本題主要考查人造地球衛星的運動，尤其是考查了同步衛星的發射過程，對考生理解物理模型有很高的要求.由GMmr2?mv2r得v=

GMr

因為r3>r1，所以v3

因為r3>r1,所以ω3<ω1

衛星在軌道1上經過Q點時的加速度為地球引力產生的加速度，而在軌道2上經過Q點時，也只有地球引力產生加速度，故應相等.同理，衛星在軌道2上經過P點時的加速度等于它在軌道3上經過P點時的加速度.答案：BD 點撥：（1）在討論有關衛星的題目時，關鍵要明確：向心力、軌道半徑、線速度、角速度和周期彼此影響、互相聯系，只要其中的一個量確定了，其他的量也就不變了.只要一個量發生了變化，其他的量也都隨之變化，不管是定性的分析還是定量的計算，都要依據下列關系式加以討論： GMmr2?mv2r=mωr=mωv=m

24?T22r.（2）要區別線速度和發射速度，不要從v=小，因而發射越容易”.二、夢想成真 問題（課件展示）：

GMr出發誤認為“高度越大的衛星，運動速度越1.是誰真正為人類邁向太空提供了科學思想？ 2.世界上第一顆人造地球衛星是哪個國家發射的？ 3.最先登上月球的是哪國人？

4.中國載人航天工程是哪一年正式啟動的？ 5.中國第一個被送入太空的航天員是誰？

學生閱讀課文“夢想成真”這一部分，回答上述問題.明確：1.俄羅斯學者齊奧爾科夫斯基

2.蘇聯

3.美國人 4.1992年

5.楊利偉

點評：通過閱讀課文，解決問題.感知人類探索宇宙的夢想，激發學生運用知識解決問題的能力，促使學生樹立獻身科學的人生觀、價值觀.閱讀材料：

材料1.人類探索太空的成就

從1957年10月4日，世界上第一顆人造地球衛星發射成功，到今天人類已向太空發射了數以千計的包括衛星、空間站在內的航天器.“阿波羅”11號成功登陸月球，載人航天技術迅速發展.與此同時，探索太空、尋找人類知音的活動，也在持續進行.“先驅者”10號、11號及“旅行者”1號和2號先后出發，進入了茫茫太空，開始了它們的探索之旅.中華民族也不甘示弱，在火箭技術、衛星發射回收等技術方面均走在了世界的前列.伴隨著“神舟五號”的發射成功，中國已正式啟動“嫦娥工程”，開始了宇宙探索的新征程.材料2.中華民族是最早產生飛天夢想的偉大民族.從“嫦娥奔月”的動人傳說到敦煌飛天的美麗壁畫，從明代的萬戶飛天到如今的“神舟”號飛船，中華民族探索太空的腳步從來就沒有停止過.1970年4月24日，我國的第一顆人造地球衛星——“東方紅”1號上天了，嘹亮的“東方紅”樂曲響徹太空，中國人有了自己的衛星.接著，我國相繼研制和發射了科學實驗衛星、返回式衛星、通訊衛星、氣象衛星等一系列衛星.2003年10月15日9時整，“神舟五號”飛船載著中國第一位航天員楊利偉成功升空，在太空遨游了21個多小時，繞地球飛行14圈，于2003年10月16日6時23分在內蒙古草原安全著陸.飛船的成功發射，標志著中國成為世界上第三個能夠獨立開展載人航天活動的國家.中國和其他國家一樣，在此之前探索宇宙的道路已經歷了艱難的跋涉，且已取得了巨大成就.課堂訓練

1.關于第一宇宙速度，下列說法正確的是（）A.它是人造地球衛星繞地球飛行的最小速度 B.它是近地圓軌道上人造地球衛星的運行速度 C.它是使衛星進入近地圓軌道的最小發射速度 D.它是衛星在橢圓軌道上運行時在遠地點的速度

答案：BC

2.同步衛星是與地球自轉同步的衛星，它的周期T=24 h.關于同步衛星的下列說法正確的是（）

A.同步衛星離地面的高度和運行速度是一定的

B.同步衛星離地面的高度越高，其運行速度就越大；高度越低，速度越小 C.同步衛星只能定點在赤道上空，相對地面靜止不動

D.同步衛星的向心加速度與赤道上物體隨地球自轉的加速度大小相等 答案：AC

3.2004年10月19日，中國第一顆業務型同步氣象衛星——“風云二號C”發射升空，并進入預定軌道.下列關于這顆衛星在軌道上運行的描述，正確的是（）A.速度介于7.9 km/s與11.2 km/s之間

B.周期小于地球自轉周期 C.加速度小于地面重力加速度

D.處于平衡狀態 答案：C 4.我們設想，如果地球是個理想的球體，沿地球的南北方向修一條平直的閉合高速公路，一輛性能很好的汽車在這條高速公路上可以一直加速下去，并且忽略空氣阻力，那么這輛汽車的最終速度（）

A.無法預測

B.與飛機速度相當 C.小于“神舟五號”宇宙飛船的速度

D.可以達到7.9 km/s 答案：D 課堂小結

1.知識小結

萬有引力定律和向心力公式相結合，可以推導出衛星繞行的線速度、角速度、周期和半徑的關系，記住三種宇宙速度的數值，結合航天知識可以進行實際的計算.同步衛星是眾多衛星當中較特殊的一種，認識它的特點和規律，可以用來求解很多題目.2.規律方法總結

（1）萬有引力定律應用于衛星問題，是牛頓第二定律在天體運行中的具體應用.把握好萬有引力定律、牛頓第二定律、勻速圓周運動及其他力學知識的綜合，是解答本節問題的關鍵.（2）公式GMmr2=mg中的g是與r（即軌道半徑）有關的量，而不是一個定值，只是在地球表面附近時，g的變化很小，在處理自由落體運動時，為了簡化問題，把g作為定值處理了.布置作業

1.閱讀教材的科學漫步欄目——黑洞.2.上網查閱：（1）人造衛星的種類.（2）同步衛星的含義及特點.板書設計 宇宙航行 ??v2??mr????maGMm,???衛星:萬有引力提供向心力22rmr???2??4??mr?2T??? 宇宙航行??第一宇宙速度v1?7.9km/s???宇宙速度?第二宇宙速度v2?11.2km/s???第三宇宙速度v3?16.7km/s???世界探索太空的成就?夢想成真???中國探索太空的成就???活動與探究

課題：為“神舟”飛船設計一項搭載實驗.活動內容：在“神舟五號”飛船或航天飛機內，都搭載了不少利用微重力環境的科學實驗項目，其中有些是中學生設計的，如在“哥倫比亞”號航天飛機內就搭載有我國中學生設計的“微重力下蠶的生長發育的實驗”.我國即將發射“神舟七號”載人飛船，你想在飛船內搭載實驗嗎？請在老師的指導下合作，設計一項搭載實驗.全班同學可舉行一次活動，評選出優秀的實驗方案.習題詳解

1.解答：設飛船的質量是m，周期為T，離地面高度為h.由題意知：T=21?3600?23?6014s=5 498.57 s

GMm(R?h)2萬有引力提供飛船做圓周運動的向心力得=m(R+h)

4?T22, 故“神舟五號”距離地面的高度h=3代入數據得h=3.4×105 m.GMT4?22?R

2.解答：近地飛行的軌道半徑r=R(R為地球半徑）.設其速度為v.由萬有引力提供向心力得

GMmR2?mvR

2①

忽略地球自轉，地球表面上質量為m0的物體的重力m0g=

GMmR20

②

由①②得v=gR.MmR23.解答：（1）由mg=G得

g1g2?M1R2M2R221 所以g1=M1R2M2R122g2=8.9 m/s.2（2）由GM1mR21?mv2R1得v=

GMR11?R1g1=7.3km/s.設計點評

學科教學活動以學生為主體，促進學生知識、能力、品德三維一體的全面發展，這是本課件設計的基本理念.學生已學過平拋運動、勻速圓周運動、萬有引力定律等基本理論，具備了解決問題的基本工具.本節課的難點在于對人造衛星原理的理解，因此教學設計上采用理論探究法：在設計中突出發揮學生的主體作用，課堂中通過設疑→思考→啟發→引導這樣一條主線，激發鼓勵學生大膽思考、積極參與，讓學生通過自己的分析來掌握獲取相關的知識和方法.

第三篇：高中物理 6.5宇宙航行教案（定稿）

物理必修2人教新課標6.5宇宙航行教案

★新課標要求

（一）知識與技能

1、了解人造衛星的有關知識。

2、知道三個宇宙速度的含義，會推導第一宇宙速度。

（二）過程與方法

通過用萬有引力定律推導第一宇宙速度，培養學生運用知識解決問題的能力

（三）情感、態度與價值觀

1、通過介紹我國在衛星發射方面的情況，激發學生的愛國熱情。

2、感知人類探索宇宙的夢想，促使學生樹立獻身科學的人生價值觀。★教學重點

第一宇宙速度的推導 ★教學難點

運行速率與軌道半徑之間的關系 ★教學方法

教師啟發、引導，學生自主閱讀、思考，討論、交流學習成果。★教學工具

有關練習題的投影片、計算機、投影儀等多媒體教學設備 ★教學過程

（一）引入新課

教師活動：上節課我們學習了萬有引力的成就。現在請同學們回憶下列問題：

1、萬有引力定律在天文學上有何應用？

2、如何應用萬有引力定律計算天體的質量？能否計算環繞天體的質量？學生活動：經過思考，回答上述問題：

用心

愛心

專心

1、應用萬有引力定律可以估算天體的質量；可以來發現未知天體。

2、應用萬有引力定律求解天體質量時，萬有引力充當向心力，結合圓周運動向心加速度的三種表述方式可得三種形式的方程，即

Mmv2G2?m

rrG

①

Mm

2=mω·r

2r

②

Mm4?2rG2=m2 rT教師活動：點評、總結

③

導入：這節課我們再來學習有關宇宙航行的知識。

（二）進行新課

1、宇宙速度

教師活動：請同學們閱讀課文第一自然段，同時思考下列問題［投影出示］：

1、在地面拋出的物體為什么要落回地面？

2、什么叫人造地球衛星？

學生活動：閱讀課文，從課文中找出相應的答案。

1、在地面上拋出的物體，由于受到地球引力的作用，所以最終都要落回到地面。

2、如果在地面上拋出一個物體時的速度足夠大，那么它將不再落回地面，而成為一個繞地球運轉的衛星，這個物體此時就可認為是一顆人造地球衛星。

教師活動：引導學生深入探究

1、月球也要受到地球引力的作用，為什么月亮不會落到地面上來？

2、物體做平拋運動時，飛行的距離與飛行的水平初速度有何關系?

3、若拋出物體的水平初速度足夠大，物體將會怎樣？

學生活動：分組討論，得出結論。

用心

愛心

專心 2

1、由于月球在繞地球沿近似圓周的軌道運轉，此時月球受到的地球的引力（即重力），用來充當繞地運轉的向心力，故而月球并不會落到地面上來。

2、由平拋物體的運動規律知：

x=v0t

h=

① ②

12gt

2聯立①、②可得： x=v0

2h g即物體飛行的水平距離和初速度v0及豎直高度h有關，在豎直高度相同的情況下，水平距離的大小只與初速度v0有關，水平初速度越大，飛行的越遠。

3、當平拋的水平初速度足夠大時，物體飛行的距離也很大，由于地球是一圓球體，故物體將不能再落回地面，而成為一顆繞地球運轉的衛星。

教師活動：總結、點評。

課件演示《人造衛星發射原理圖》：平拋物體的速度逐漸增大，飛行距離也跟著增大，當速度足夠大時，成為一顆繞地運轉的衛星。

牛頓曾依據平拋現象猜想了衛星的發射原理，但他沒有看到他的猜想得以實現。今天，我們的科學家們把牛頓的猜想變成了現實。

教師活動：［過渡語］從上面學習可知，當平拋物體的初速度足夠大時就可成為衛星。那么，大到什么程度就叫足夠大了呢？下面我們來討論這一個問題。請同學們閱讀教材有關內容，同時考慮下面幾個問題［投影出示］： 1.衛星環繞地球運轉的動力學方程是什么？ 2.為什么向高軌道發射衛星比向低軌道發射要困難？

3.什么叫第一宇宙速度？什么叫第二宇宙速度？什么叫第三宇宙速度？

學生活動：閱讀課文，找出相應答案。

Mmv21、衛星繞地球運轉時做勻速圓周運動，此時的動力學方程是：G2?m

rr2、向高軌道發射衛星時，火箭須克服地球對它的引力而做更多的功，對火

用心

愛心

專心 箭的要求更高一些，所以比較困難。

3、人造衛星在地面附近繞地球做勻速圓周運動時所必須具有的速度叫第一宇宙速度。

人造衛星繞地球做橢圓軌道運動時所具有的最大運轉速度叫第二宇宙速度。人造衛星掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系以外的宇宙中去時，所必須具有的速度叫第三宇宙速度。

教師活動：引導學生深入探究

1、衛星繞地球運轉的最小半徑是多少？

2、結合衛星運轉的動力學方程，推導第一宇宙速度。

學生活動：分組討論，得出答案。

1、衛星運轉的最小半徑近似等于地球的半徑，即在地球表面繞地運轉。

2、由萬有引力定律和牛頓第二定律，Mmv2得： G2=m ①

RR由于萬有引力近似等于物體的重力，得： GMm=mg ② R2由①、②兩式得 v=gR 代入數據得 v=7.9km/s 教師活動：總結、點評。

課件演示《三個宇宙速度》

2、夢想成真

教師活動：引導學生閱讀有關內容，讓學生了解人類在探索宇宙的奧秘中已經取得的輝煌成就，體會我國在征服宇宙太空的過程中所取得的偉大成就，培養學生的愛國熱情和愿為科學獻身的精神。

視頻展示：我國載人飛船“神州五號”升空實況。

學生活動：閱讀課本，發表感想。

用心

愛心

專心

（三）課堂總結、點評

教師活動：讓學生概括總結本節的內容。請一個同學到黑板上總結，其他同學在筆記本上總結，然后請同學評價黑板上的小結內容。

學生活動：認真總結概括本節內容，并把自己這節課的體會寫下來、比較黑板上的小結和自己的小結，看誰的更好，好在什么地方。

點評：總結課堂內容，培養學生概括總結能力。

教師要放開，讓學生自己總結所學內容，允許內容的順序不同，從而構建他們自己的知識框架。

（四）實例探究

［例］從地球發出的光訊號垂直于地面發射，訊號到達月球表面時正好能垂直射向水平月面，經反射返回地球被吸收，光速為c，光訊號往復經歷的時間為t，地球的半徑為R，月球的半徑為r，月球繞地球轉動的周期為T，試求地球的質量。

Mm4?2解析：設地球質量為M，月球質量為m，則：G'2=m2·r′

rT4?2r'3t所以M=而r′=R+r+c 22GTt4?2(R?r?C)3?232?所以M=(2R+2r+ct)22GT2GT★課余作業

1、課后完成P78“問題與練習”中的問題。

2、閱讀教材76頁“科學漫步”欄目中的短文《黑洞》和77頁“STS”欄目中的短文《航天事業改變著人類生活》 ★教學體會

思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學的根本；親自實踐參與知識的發現過程是培養學生能力的關鍵，離開了思維方法和實踐活動，物理教學就成了無源之水、無本之木。學生素質的培養就成了鏡中花，水中月。

附：課堂練習

用心

愛心

專心 5 1.要使人造衛星繞地球運行，它進入地面附近的軌道速度是________km/s，要使衛星脫離地球引力不再繞地球運行，必須使它的軌道速度等于或大于________km/s，要使它飛行到太陽系以外的地方，它的速度必須等于或大于________km/s.2.關于第一宇宙速度，下面說法正確的是（）A.B.C.D.3.某行星的衛星在靠近行星的軌道上飛行，若要計算行星的密度，需要測出的物理量是()A.C.B.D.4.關于人造地球衛星與宇宙飛船的下列說法中，正確的是()A.球質量

B.它們的繞行半徑和繞行周期一定是相同的

C.星并發生碰撞，只要將后者速率增大一些即可

D.所受萬有引力減小，故飛行速度減小

5.一顆人造地球衛星離地面高h=3R(R為地球半徑).若已知地球表面的重力加速度為g,則衛星做勻速圓周運動的速度是________，角速度是________，周期是________，若已知地球質量為M，萬有引力常量為G，則衛星做勻速圓周運動的速度是________，角速度是________，周期是________.參考答案：

1.7.9；11.2；16.7 2.BC

用心

愛心

專心 6 3.D 4.AB

MG11g16?R1MGR；16?R gR；5.；；；28?R8RMGgR2RR附：

教學建議

隨著航天事業的飛速發展，人造地球衛星的應用也越來越廣泛.從高考命題的指導思想來看，要求高考試題具有時代氣息，反映現代科技的發展和動向，因此有關衛星的問題將繼續是高考的熱點問題。

解決衛星的運動問題，其依據都是萬有引力提供向心力，列出相應的方程，就可得出向心加速度、線速度、角速度、周期跟軌道半徑的關系.通過例題和練習，幫助學生掌握這一基本方法。

對于衛星的軌道，要引導學生根據萬有引力提供向心力，說明無論衛星繞地球運動的圓軌道在哪個平面內，但圓軌道的圓心都是地心。

對于同步衛星，結合例題的討論使學生明確，同步衛星哪些特征是相同的，哪些特征是不同的。

宇宙速度的重點是第一宇宙速度.要讓學生明確，第一宇宙速度是衛星在地面附近繞地球做圓周運動的線速度，并掌握求第一宇宙速度的方法。

用心

愛心

專心 7

第四篇：高中物理新課標版人教必修2優秀教案： 拋體運動的規律

拋體運動的規律

整體設計

本節課的主要內容是拋體運動的概念和規律的教學.平時生活中的一些錯誤的思維定勢會影響學生對拋體運動規律的理解.本節課從理論上通過對拋體運動位移和速度規律的分析，引導學生獨立利用已有概念探索新知識，培養創造思維和獨立學習能力.平拋運動是整個曲線運動知識的重要內容之一.采用的是運動的合成與分解的方法，它是一種研究運動的基本方法，它能將復雜的問題化為簡單的問題.其研究方法還是解決“帶電粒子在電場中偏轉運動”的重要規律之一.拋體運動（重點是平拋運動）是學生第一次應用運動的分解和合成的方法分析曲線運動的規律，對掌握研究平拋運動的方法有一定的難度，這種方法在“力的合成與分解”“運動的合成與分解”的學習中學生已有基礎，并且學生已有直線運動知識準備及牛頓第一定律、第二定律作為基礎，可以接受和深入理解用兩個運動的合成的方法討論平拋運動，實現知識的遷移.在教學中應讓學生主動嘗試應用這種方法來解決平拋物體運動規律這個新問題.為了讓學生能順利地掌握研究平拋運動的方法，在教師的引導下，通過日常生活中平拋運動的現象與生產、生活的聯系，使學生更深入理解運動的規律.平拋運動規律的推導要從牛頓第二定律出發，先分析水平方向受力如何、豎直方向受力如何，再講水平方向的勻速直線運動、豎直方向的自由落體運動.這是因為在力學里，根據受力確定物體的運動規律，是一個基本方法.這是新教材與過去教材的不同.教學重點

1.平拋運動、拋體運動的特點和規律.2.用平拋運動、拋體運動規律去解答有關問題.教學難點

1.讓學生能根據運動合成與分解的方法探究出平拋運動和斜拋運動的一般規律.2.學習和借鑒本節課的研究方法解決實際問題.課時安排

1課時 三維目標 知識與技能

1.會用運動的合成與分解的方法分析平拋運動.2.知道平拋運動可以看成水平方向的勻速直線運動與豎直方向的自由落體運動的合運動，并且這兩個運動互不影響具有獨立性.3.能應用平拋運動的規律交流討論并解決實際問題.在得出平拋運動規律的基礎上進而分析斜拋運動.分析斜拋運動不在具體規律，而在方法.過程與方法

1.學生能通過對生活事例的分析得出平拋運動的定義.2.體會平拋運動規律的探究過程，體會運動的合成和分解在探究平拋運動規律中的應用.3.平拋運動的研究方法——可以用兩個簡單的直線運動來等效替代.利用已知的直線運動的規律來研究復雜的曲線運動，滲透物理學等效代換的思想.4.掌握平拋運動的研究方法的基礎上自主探究斜拋運動.情感態度與價值觀

1.培養學生仔細觀察、認真思考、積極參與、勇于探索的精神.2.培養學生將所學知識應用于實踐的意識和勇氣，主動探究實現知識遷移.課前準備

自制多媒體課件、小球

教學過程 導入新課

故事導入

1992年11月15日是柯受良永生難忘的日子，這一天他創下了飛躍長城的壯舉，此次飛越的距離雖僅有30米，但地勢險要，落點前面是懸崖峭壁，稍不慎就會撞得粉身碎骨，因此不少人說，這是在“賭命”.但見他面帶笑容和自信，騎著摩托車以每小時100碼的速度沖上斜坡，然后再加速，突然，天空中劃出一道弧線，摩托車就重重地落在接應臺上，整個過程不到10秒鐘，在場的觀眾看著這一驚險場面，無不目瞪口呆.就是在祖**親的博大懷抱中，柯受良成為世界上第一個飛越長城的人，這是他人生輝煌的一個轉折點.1997年，香港回歸前夕，柯受良駕駛跑車成功飛越了黃河天塹壺口瀑布，長度達55米.飛越當天刮著大風，第一次飛越沒有成功，但第二次成功了，其中有過很多危險的動作，但他都安全度過了，因此獲得了“亞洲第一飛人”的稱號.情景導入

1.沿多個角度將粉筆拋出.2.沿多個角度將紙片拋出.粉筆和紙片都是拋體運動嗎？什么是拋體運動？以一定的初速度將物體拋出，在空氣阻力可以忽略的情況下，物體所做的運動叫做拋體運動.今天我們用運動分解的觀點來分析拋體運動.3.將小球從講桌推向桌邊，小球離開講桌做的運動是平拋運動.那么，什么是平拋運動呢？平拋運動有什么規律呢？ 復習導入

1.復習物體做直線運動的條件和做曲線運動的條件.2.復習運動的合成和分解的方法，并理解分運動與合運動的等時性和各分運動的獨立性,指出這種方法在解決復雜運動問題時的作用.3.復習如何用坐標描述做一維運動和二維運動的物體的位置和速度.4.復習勻變速直線運動規律的數學表達式.推進新課

演示：將粉筆以與水平方向各種夾角拋出，說明：在空氣阻力可以忽略的情況下，粉筆都在做拋體運動.引導學生分析得出：將物體用一定的初速度沿水平方向拋出，不考慮空氣阻力，物體只在重力作用下所做的運動叫做平拋運動.物體做平拋運動有兩個條件：①有水平初速度;②運動過程中只受重力.請同學們想一想，平時生活中你見過平拋運動嗎？舉例說明.研究物體的運動規律就是要確定物體在任一時刻的位置和速度.一、拋體的位置

首先，研究初速度為v0的平拋運動的位置隨時間變化的規律.教師設疑：還能像描述勻變速直線運動那樣，用一維坐標來描述平拋物體的運動位置嗎？

不能，由于拋體運動是曲線運動，至少要用二維坐標才能描述平拋物體的運動.演示：貼近黑板，在黑板的平面上，用手把小球水平拋出，用粉筆記下小球離開手的位置，描出軌跡.我們以小球離開手的位置為坐標原點，以水平拋出的方向為x軸的方向，豎直向下的方向為y軸的方向，建立坐標系，并從這一瞬間開始計時.用牛頓第二定律的觀點分析水平方向、豎直方向的力和運動的特征.問題1：豎直方向受什么力，有沒有加速度，有沒有初速度？水平方向受什么力，有沒有加速度，有沒有初速度？

問題2：是否可以把平拋運動看成是水平方向和豎直方向上兩個運動的合成,這兩個方向上的運動各有什么特點呢？

結論1：因拋出時，物體只受重力的作用，豎直方向有大小為g的加速度，沒有初速度;不受水平方向的力，所以，小球在水平方向沒有加速度，水平方向保持初速度v0不變.2：平拋運動可以看作水平方向的勻速直線運動與豎直方向的自由落體運動的合運動,并且兩個分運動與平拋運動具有等時性.平拋運動物體在任意時刻t的位置：

x=v0t(1)y=12gt2(2)

12平拋運動物體在任意時刻t的位移：s=OP?

二、拋體的軌跡

x?y22?(v0t)?(2gt).22例1 討論以速度v0水平拋出的物體的運動軌跡.分析：在初中數學中已經學過，直角坐標系中的一條曲線可以用包含x、y的關系式來代表.平拋運動的軌跡能否用包含x、y的關系式來代表呢？ 解答：將（1）（2）兩式消去時間t得到軌跡方程y=

g2v02x

2上式為拋物線方程，“拋物線”的名稱就是從物理來的.課堂訓練

(1)在距地面高為h=20 m處，有兩個物體A、B，在A以v0=20 m/s平拋的同時，B物體做自由落體運動，問誰先落地（）

A.A先落地

B.B先落地

C.同時落在

(2)某人從一列在平直鐵軌上勻速行駛的列車上，將一物體自由地釋放于窗臺外，在不計空氣阻力的情況下，則本人看到該物體的運動軌跡是（）

(3)在上題中，若有一個人站在地面上靜止不動，則看到該物體的運動軌跡是（）

參考答案：(1)C(2)A

(3)C

自主探究

如果物體拋出時的速度v0不沿水平方向，而是斜向上方或斜向下方且僅受重力，這樣的斜拋運動怎么分析？ 知識拓展

斜拋運動的位置

問題：1.斜拋運動的物體僅受重力，水平方向的速度變化嗎？如果水平速度不變，應該有多大？ 2.斜拋運動與平拋運動在豎直方向上相比，有什么相同和不同？ 結論：1.水平方向做速度為vx= v0cosθ的勻速直線運動.2.豎直方向做初速度為vy=v0sinθ豎直上拋運動或豎直下拋運動.斜上拋運動： x=vxt=v0cosθ·t y=v0sinθ·t-斜下拋運動：x=vxt= v0cosθ·t y=v0sinθ·t+

三、拋體的速度

要求學生畫出在平面坐標中平拋運動的軌跡和速度的方向，同樣道理，先把平拋運動分解，確定兩個分運動在某時刻的速度，再將兩個分速度合成，就是平拋運動的速度.水平速度：vx=v0

1212gt2 gt2

豎直速度：vy=gt平拋運動的速度:vt的大小vt=vx?vy?22v0?2gh.2例2 一個物體以10 m/s的速度從10 m的高度水平拋出，落地時速度的方向與地面的夾角θ是多少（不計空氣阻力）? 分析：物體在水平方向不受力，所以加速度為0，速度總等于初速度v0=10 m/s；在豎直方向的加速度為g，初速度為0，可以用勻變速運動的規律.解答：落地時，物體在水平方向的速度vx=v0=10 m/s.落地時豎直方向的速度記為vy,在豎直方向遵循勻變速運動的規律，有

vy=2gh，由此解出vy=14.1 m/s 2tanθ=vy/vx=1.41,θ=55° 課堂訓練

1.平拋運動物體的飛行時間由什么量決定？寫出表達式.2.平拋運動物體的水平飛行距離由什么量決定？寫出表達式.3.平拋運動物體的落地速度由什么量決定？寫出表達式.參考答案：1.飛行時間由高度決定，表達式為:t=

2hg2hg.2.飛行水平距離由高度和初速度決定,表達式:x=v0.3.落地速度由初速度和高度決定,表達式:v=v0?2gh.課堂小結

本節課主要內容包括：1.拋體運動和平拋運動的概念：用一定的初速度沿水平方向拋出，不考慮空氣阻力，物體只在重力作用下所做的運動叫做平拋運動；

2.平拋運動可以看作水平的勻速直線運動與豎直方向的自由落體運動的合運動.并且兩個分運動與平拋運動具有等時性;3.初速度為v0的平拋運動的位置隨時間變化的規律x=v0t，y=gt2/2;4.初速度為v0的平拋運動的速度隨時間變化的規律vx=v0、vy=gt.本節課不僅是知識的學習，更為重要的是在已有的知識基礎上實現知識的遷移，靈活運用運動合成和分解的科學思維方法，將曲線運動化為直線運動，使復雜問題簡單化.布置作業

教材“問題與練習”第1、2題

板書設計

3.拋體運動的規律

一、拋體的位置

任意一點的位置P(x,y)，其中x=vt y=

12gt

22任意時刻的位移:s=1x?y22?(vt)?(212gt)22

方向tanα=yxvt

二、拋體的軌跡 ?2gt2?gt2v

y=g2v20x

2三、拋體的速度

任意時刻的速度由vx=v0,vy=gt得vt=v0?2gh

四、斜拋的運動規律

(斜上拋、斜下拋、斜上拋和斜下拋): 處理方法：運動的合成與分解

活動與探究

課題：平拋運動的特點

內容：自制一個能自動噴出墨水的注射器代替小鋼球，讓注射器做平拋運動的同時自動噴出墨水，在坐標紙上就記錄下注射器的運動軌跡.2具體做法：用一次性注射器（優點是針頭在正中，且不易摔碎）.在活塞尾端和管套端用橡皮筋拴上,其松緊程度可調整,使抽入水后在橡皮筋的彈力作用下能自動噴出較強的水流即可.為了防止針管在軌道上滑動,可在針管外貼一周橡皮膏(或套上一適當的膠套).習題詳解

1.解答：（1）摩托車能越過壕溝.摩托車做平拋運動，在豎直方向位移為y=1.5 m=2yg39.812gt

2經歷時間t=?s=0.55 s 在水平方向位移x=vt=40×0.55 m=22 m＞20 m 所以摩托車能越過壕溝.一般情況下，摩托車在空中飛行時，總是前輪高于后輪，在著地時，后輪先著地.說明：本題的目的是讓學生學會使用平拋物體的運動規律來解決實際問題.（2）摩托車落地時在豎直方向的速度為vy=gt=9.8×0.55 m/s=5.39 m/s 摩托車落地時在水平方向的速度為vx=v=40 m/s

22摩托車落地時的速度v=vx?vy?402?5.392m/s=40.36 m/s 摩托車落地時的速度與豎直方向的夾角為θ，tanθ=vx/vy=40/5.39=7.42.2.解答：該車已經超速.零件做平拋運動，在豎直方向位移為y=2.45 m=2yg4.99.812gt

2經歷時間t=?s=0.71 s 在水平方向位移x=vt=13.3 m 零件做平拋運動的初速度為v=x/t=13.3/0.71 m/s=18.7 m/s=67.4 km/h＞60 km/h 所以該車已經超速.3.解答:（1）讓小球從斜面上某一位置A無初速釋放；測量小球在地面上的落點P與桌子邊沿的水平距離x；測量小球在地面上的落點P與小球靜止在水平桌面上時球心的豎直距離y.小球離開桌面的初速度為v=xg2y.（2）測量鋼球在斜面上開始滾下的位置相對桌面的高度h，鋼球開始的重力勢能為mgh，如認為滾到桌面的動能為12mv，由機械能守恒定律mgh=

212mv，所以鋼球速度v2=2gh.對

2比這兩個速度發現v1＜v2，這是因為鋼球滾到桌面時的動能除有向前運動的動能外，還有轉動的動能，鋼球的重力勢能有一部分轉化成鋼球轉動的動能，不計算這部分動能而認為12mv=mgh使v2值偏大.2說明：本題討論鋼球從桌面滾下按機械能守恒定律求速度v2造成的誤差大，只要求學生聯系實際知道這是因為沒有考慮鋼球的轉動動能造成的，教學中不需要進一步討論.下面列舉我們對本題所做的實驗和數據作參考.實驗儀器：平拋實驗器.小球參數：鋼球直徑17.486 mm（用千分尺測量）；鋼球質量21.8 g.實驗方法：

①描繪平拋曲線，用平拋曲線求出小球水平拋出的初速度 v=1.10 m/s—1.14 m/s.②將斜槽軌道從平拋實驗器上拆下，用鐵架臺夾持，調節出口水平，在小球水平出口B處安裝光電門，測量小球在水平出口B處的擋光時間t.用千分尺或游標卡尺測出小球的直徑D，算出小球的平均速度作為B位置的瞬時速度v=1.10 m/s.以上兩種方法的測量數據基本一致.③測出小球從位置A到水平位置的豎直高度h=10.4 cm，用機械能守恒定律計算出小球在B位置的速度為v=1.43 m/s.數據分析：從平拋曲線測量的速度與光電門測量的速度，兩者基本一致，可以作為速度的準確值.與用機械能守恒定律計算的速度值誤差約為29%.小球重力勢能Ep=22.2×10 J，平動動能Ek1=13.4×10 J，可知小球轉動動能Ek2=8.79×10 J.轉動動能約占總能量的39.6%.設計點評

本節課教學設計注重學生知識的形成過程和對知識的真正理解，教學過程中注重啟發學生思維活動的主動性和創造性.使學生不僅掌握了本節知識，而且發展學生學習科學的思維方法，有助于學生今后的自主學習.首先，有意識地讓學生在已有知識的基礎上順利進行新知識的同化.復習了物體做曲線運動的條件、用二維坐標描述物體在平面上的曲線運動、勻變速直線運動規律的數學表達式和合成與分解的方法及應用它解決復雜問題的意義;其次，關注學生知識的形成過程，讓學生達到對知識的深層次理解，而不僅僅是結論的記憶.先討論在研究平拋運動時為什么要分解，接著從理論上探究為什么平拋運動可以分解成水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動，再將分運動合成為平拋運動，認識平拋運動的特點、規律;最后，通過領會平拋運動的分析方法，繼續運用這一方法深入探究斜拋運動，使學生的思維方式得到升華.-3

第五篇：高中物理新課標人教版必修2優秀教案： 圓周運動

圓周運動 整體設計

教材首先列舉生活中的圓周運動，以及科學研究所涉及的范圍，大到星體的運動，小到電子的繞核運轉，接著通過比較自行車大小齒輪以及后輪的運動快慢引入線速度、角速度的概念及周期、頻率、轉速等概念，最后推導出線速度、角速度、周期間的關系.教材設計環環相扣、結構嚴謹，使整節課渾然一體，密不可分.本節課可以通過生活實例（自行車齒輪轉動或皮帶傳動裝置），讓學生切實感受到做圓周運動的物體有運動快慢與轉動快慢及周期之別，有必要引入相關的物理量加以描述.學習線速度的概念，可以根據勻速圓周運動的概念引導學生認識弧長與時間比值保持不變的特點，進而引出線速度的大小與方向.學習角速度和周期的概念時，應向學生說明這兩個概念是根據勻速圓周運動的特點和描述運動的需要而引入的，即物體做勻速圓周運動時，每通過一段弧長都與轉過一定的圓心角相對應，因而物體沿圓周轉動的快慢也可以用轉過的圓心角與時間比值來描述，由此引入角速度的概念.又根據勻速圓周運動具有周期性的特點，物體沿圓周轉動的快慢還可以用轉動一圈所用時間的長短來描述，為此引入了周期的概念.講述角速度的概念時，不要求向學生強調角速度的矢量性.在講述概念的同時，要讓學生體會到勻速圓周運動的特點：線速度的大小、角速度、周期和頻率保持不變的圓周運動.教學重點

線速度、角速度、周期概念，及其相互關系的理解和應用，勻速圓周運動的特點.教學難點

角速度概念的理解和勻速圓周運動是變速曲線運動的理解.課時安排

1課時

三維目標 知識與技能

1.了解物體做圓周運動的特征.2.理解線速度、角速度和周期的概念，知道它們是描述物體做勻速圓周運動快慢的物理量，會用它們的公式進行計算.3.理解線速度、角速度、周期之間的關系.過程與方法

1.聯系日常生活中所觀察到的各種圓周運動的實例，找出共同特征.2.知道描述物體做圓周運動快慢的方法，進而引出描述物體做圓周運動快慢的物理量：線速度v、角速度ω、周期T、轉速n等.3.探究線速度與角速度之間的關系.情感態度與價值觀

1.經歷觀察、分析總結及探究等學習活動，培養學生實事求是的科學態度.2.通過親身感悟，使學生獲得對描述圓周運動快慢的物理量（線速度、角速度、周期等）以及它們相互關系的感性認識.課前準備

多媒體課件、機械鐘表、小球、細線、風扇、雨傘、水等.教學過程 導入新課

演示導入

演示機械式鐘表時針、分針、秒針的運動情況（可以撥動鐘表的調節旋鈕），讓學生觀察后說出不同指針運動的特點，從而引出圓周運動的概念.情景導入

演示2：水淋在雨傘上，同時搖動傘柄.觀察：水滴沿切線方向飛出.思考：這說明什么？

結論：飛出的水滴在離開傘的瞬間，由于慣性要保持原來的速度方向，因而表明了切線方向即為此時刻線速度的方向.例1 分析下圖中，A、B兩點的線速度有什么關系.解析：主動輪通過皮帶、鏈條、齒輪等帶動從動輪的過程中，皮帶（鏈條）上各點以及兩輪邊緣上各點在相同的時間內通過的弧長相等，所以它們線速度大小相等.答案：大小相等

二、角速度

學生閱讀教材并思考以下幾個問題： 1.角速度是描述圓周運動快慢的物理量；

2.角速度等于半徑轉過的角度φ和所用時間t的比值；(ω=3.角速度的單位是rad/s.結合數學知識，交流討論角速度的單位.說明：對某一確定的勻速圓周運動而言，角速度ω是恒定的.4.周期、頻率和轉速

學生閱讀教材并思考以下幾個問題：

做圓周運動的質點運動一周所用的時間叫周期；周期的倒數（單位時間內質點完成周期性運動的次數）叫頻率；每秒鐘轉過的圈數叫轉速.注明：下列情況下，同一輪上各點的角速度相同.三、線速度、角速度、周期之間的關系

既然線速度、角速度、周期都是用來描述勻速圓周運動快慢的物理量，那么它們之間有什么樣的關系呢？

?)t

分析：一物體做半徑為r的勻速圓周運動，問：

1.它運動一周所用的時間叫周期，用T表示，它在周期T內轉過的弧長為2πr.由此可知它的線速度為2?rT.2.一個周期T內轉過的角度為2π，物體的角速度為通過思考總結得到：

2?.T2??r??T???v=ωr 2?????T?v?

答案：3∶1 1∶1 1∶1 課堂小結

本節課通過描述做勻速圓周運動物體的快慢問題，引入了勻速圓周運動的線速度與角速度及周期、頻率、轉速等概念，最后推導出線速度、角速度、周期間的關系.勻速圓周運動的實質是勻速率圓周運動，它是一種變速運動.描述勻速圓周運動快慢的物理量：

線速度：v=角速度：ω=?s ?t?? ?t1周期與頻率：f=

T2?r2?相互關系：v=

ω=

v=rω

TT布置作業

教材“問題與練習”1、2、5.板書設計 5.圓周運動

一、描述勻速圓周運動的有關物理量

1.線速度

（1）定義：做圓周運動的物體通過的弧長與所用時間的比值（2）公式：v=?s(s為弧長,非位移)?t（3）物理意義 2.角速度

（1）定義：做圓周運動的物體的半徑掃過的角度與所用時間的比值（2）公式：ω=?? ?t（３）單位：rad/s（４）物理意義 3.轉速和周期

二、線速度、角速度、周期間的關系 v=rω ω=2? T活動與探究

(2)1 s內可讀的扇區數為1 s×5 r/s×18/r=90(個),故可讀字節數=512×90=46 080(字節).說明：本題的用意是讓學生結合實際情況來理解勻速圓周運動.設計點評

本教學設計通過大量的生活實例，引導出圓周運動的定義.對比描述直線運動的物體運動快慢的速度概念，并結合實例得出線速度以及角速度的概念，并通過分析歸納得出線速度和角速度的關系.整個設計緊緊和學生的生活實際結合，化抽象為具體，較好地突破了難點.-