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《宇宙航行》教學(xué)設(shè)計(jì)

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第一篇:《宇宙航行》教學(xué)設(shè)計(jì)

《宇宙航行》教學(xué)設(shè)計(jì)

一、教材分析

“宇宙航行”是人教版普通高中《物理》教材·必修2—第六章“萬(wàn)有引力與航天”的第五節(jié)內(nèi)容,介紹了萬(wàn)有引力的實(shí)踐性成就,萬(wàn)有引力理論使人類實(shí)現(xiàn)“飛天”夢(mèng)想。本節(jié)課是一節(jié)知識(shí)應(yīng)用與擴(kuò)展的課程,所以設(shè)計(jì)時(shí)注意加大知識(shí)含量,引起學(xué)生興趣。同時(shí)注意方法的培養(yǎng),讓學(xué)生養(yǎng)成用萬(wàn)有引力是天體運(yùn)動(dòng)的向心力這一基本方法研究問題的習(xí)慣,避免套公式的不良習(xí)慣。圍繞第一宇宙速度的討論,讓學(xué)生形成較正確的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)圖景。

二、學(xué)情分析

在日常生活,學(xué)生對(duì)宇宙航行有粗淺的了解,且對(duì)這塊內(nèi)容有一定的學(xué)習(xí)興趣。而在前面的學(xué)習(xí)中,學(xué)生對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和萬(wàn)有引力定律基本掌握,為這節(jié)課的順利開展做了鋪墊。但學(xué)生的畫圖能力,理論推導(dǎo)能力不強(qiáng),需要教師在課堂上加以引導(dǎo)。

三、教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)與技能:

1、知道三個(gè)宇宙速度的含義和數(shù)值。

2、能區(qū)分發(fā)射速度和運(yùn)行速度。

3、了解人造衛(wèi)星的軌道特征。過程與方法:

1、聯(lián)系曲線運(yùn)動(dòng)的拱橋,推導(dǎo)第一宇宙速度。

2、會(huì)分析人造衛(wèi)星的受力和運(yùn)動(dòng)情況,掌握人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律(線速度,角速度,周期和軌道半徑的關(guān)系)。情感態(tài)度與價(jià)值觀:

1、養(yǎng)成用萬(wàn)有引力是天體運(yùn)動(dòng)的向心力這一基本方法研究問題的習(xí)慣,避免套公式的不良習(xí)慣。

2、圍繞第一宇宙速度和人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的討論,讓學(xué)生形成較正確的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)圖景。

四、教學(xué)重難點(diǎn)

重點(diǎn):

1、聯(lián)系曲線運(yùn)動(dòng)中拱橋的例子,結(jié)合萬(wàn)有引力定律和勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,推導(dǎo)第一宇宙速度。

2、用萬(wàn)有引力是天體運(yùn)動(dòng)的向心力這一基本思路,掌握人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律(線速度,角速度,周期和軌道半徑的關(guān)系)

難點(diǎn):

1、聯(lián)系曲線運(yùn)動(dòng)中拱橋的例子,結(jié)合萬(wàn)有引力定律和勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,推導(dǎo)第一宇宙速度。

五、教學(xué)過程(一)引入新課

播放將近2min《地心引力》電影片段,提出宇宙航行的話題,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師:同學(xué)們,咱們先來欣賞一段視頻(播放視頻)。

知道這是哪部電影嗎? 沒錯(cuò),《地心引力》!現(xiàn)在有很多和宇宙航行有關(guān)的電影,那么這節(jié)課咱們就一起來學(xué)習(xí)和研究一下關(guān)于宇宙航行的知識(shí)。(3min)

(二)人造衛(wèi)星的發(fā)射原理 用兩種方法推導(dǎo)第一宇宙速度,簡(jiǎn)單介紹第二宇宙速度和第三宇宙速度,區(qū)別發(fā)射速度和運(yùn)行速度。

1、聯(lián)系曲線運(yùn)動(dòng)的拱橋,推導(dǎo)第一宇宙速度

教師:自古以來,人類就有飛天的夢(mèng)想,那么地面上的物體拋出后,怎樣才能不落回地球?早在300多年前,牛頓就在思考這個(gè)問題。根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,高度一定,物體拋出的速度v越大,落地點(diǎn)越遠(yuǎn),那么他猜想:當(dāng)速度增大到一定程度,物體就不再落回地面。教師:那至少以多大的速度拋出這個(gè)物體,它才會(huì)繞地球運(yùn)動(dòng)不落回地球,成為一顆人造衛(wèi)星?

(學(xué)生思考討論;預(yù)設(shè):若學(xué)生直接回答7.9km/s,則提問如何計(jì)算?)

提示:解決問題的本質(zhì)是轉(zhuǎn)化,就是把新的問題與我們?cè)?jīng)學(xué)過的模型相對(duì)比,找到他們的聯(lián)系,再解決問題。這個(gè)問題與我們學(xué)過的哪個(gè)問題有相似性呢?

聯(lián)系在曲線運(yùn)動(dòng)中,一輛汽車過拱橋的安全速度(最大速度)的計(jì)算,可將地球看成一個(gè)巨大的拱橋,那么地球的半徑就是拱橋的半徑。

這個(gè)問題轉(zhuǎn)化成:質(zhì)量為m的汽車通過一個(gè)半徑為R的拱橋,求拱橋?qū)λ闹С至η『脼?時(shí),汽車的速度v?

教師:和學(xué)生一起推導(dǎo)(重力全部提供向心力,說明v與物體自身質(zhì)量無關(guān))。

6v2 v?gR?9.8?6.4?10m/smg?mR ?7.9km/s

說明這就是物體在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度,也是讓物體拋出后不落回地球的最小速度,叫做第一宇宙速度。

教師提問:若已知地球的質(zhì)量M,半徑R,第一宇宙速度又該如何計(jì)算?(提示:近地面萬(wàn)有引力近似等于重力,注重公式推導(dǎo)過程,由于課堂時(shí)間有限,最后數(shù)據(jù)可直接告訴學(xué)生,請(qǐng)某位同學(xué)起立回答)可以問學(xué)生這樣計(jì)算的結(jié)果是否與前面的一樣?為什么?

GMmR2?mv2Rv?

GMR?6.67?10?11?5.89?10246.4?106m/s?7.9?103m/s?7.9km/s(12min)

2、簡(jiǎn)單介紹第二宇宙速度和第三宇宙速度

教師:(演示動(dòng)畫)當(dāng)物體以7.9km/s在近地面被拋出,它將繞地球做勻速運(yùn)動(dòng)圓周運(yùn)動(dòng),那如果在地面附近發(fā)射速度大于7.9km/s呢?物體還能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)嗎?為什么?(提示所需要的向心力大于萬(wàn)有引力,物體做離心運(yùn)動(dòng))。進(jìn)而簡(jiǎn)單介紹第二宇宙速度和第三宇宙速度。

(預(yù)設(shè):若此時(shí)學(xué)生追問第二宇宙速度和第三宇宙速度如何計(jì)算,以及橢圓軌道的問題,則提示:目前以我們所學(xué)知識(shí)還無法計(jì)算,或者可以和同學(xué)們一起課后再交流)(3mim)第二宇宙速度是人造行星繞太陽(yáng)的發(fā)射速度,與太陽(yáng)有關(guān),也與物體在地球出發(fā)有關(guān),情況復(fù)雜。有興趣的同學(xué)可以在學(xué)了大學(xué)物理之后進(jìn)行進(jìn)一步的探究。

3、區(qū)別發(fā)射速度和運(yùn)行速度 教師:直接講解

發(fā)射速度:是指被發(fā)射物在地面附近離開發(fā)射裝置時(shí)的速度。①宇宙速度均指發(fā)射速度

②第一宇宙速度是在地面發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度

運(yùn)行速度:是指發(fā)射物進(jìn)入軌道后繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度。(2min)

(三)人造衛(wèi)星的軌道(亮點(diǎn):學(xué)生活動(dòng))教師:在我們地球上空環(huán)繞著很多人造衛(wèi)星,它們?cè)陬A(yù)設(shè)的軌道上執(zhí)行著各自的任務(wù)。(展示人造衛(wèi)星圖片),給出地球和地軸,請(qǐng)一個(gè)學(xué)生(容易出錯(cuò),物理基礎(chǔ)相對(duì)薄弱)上臺(tái)在一體機(jī)上畫多個(gè)人造衛(wèi)星軌道(其他同學(xué)在我事先發(fā)的紙上畫),提問:人造衛(wèi)星有這么多軌道,這些軌道有什么共同的特征?(軌道圓心是地心,并提問為什么?)(8min)

(四)人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

教師:在不同軌道上,圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星的向心加速度、線速度、角速度及周期是多少呢?(和學(xué)生一起推導(dǎo),一起討論隨軌道半徑增大,向心加速度減小,線速度減小,角速度減小,周期增大。點(diǎn)明第一宇宙速度是人造衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)行的最大速度。)(10min)

根據(jù)時(shí)間酌情安排2個(gè)選擇題,并進(jìn)行簡(jiǎn)單小結(jié),預(yù)告下節(jié)課講地球同步衛(wèi)星。(2min)

六、板書設(shè)計(jì)

第二篇:《宇宙航行》教學(xué)設(shè)計(jì)

《宇宙航行》教學(xué)設(shè)計(jì)

一、【設(shè)計(jì)思路】

1.“宇宙航行”是人教版普通高中《物理》教材·必修2—第六章“萬(wàn)有引力與航天”的第五節(jié)內(nèi)容,介紹了萬(wàn)有引力的實(shí)踐性成就,萬(wàn)有引力理論使人類實(shí)現(xiàn)“飛天”夢(mèng)想。本節(jié)課是一節(jié)知識(shí)應(yīng)用與擴(kuò)展的課程,所以設(shè)計(jì)時(shí)注意加大知識(shí)含量,引起學(xué)生興趣。同時(shí)注意方法的培養(yǎng),讓學(xué)生養(yǎng)成用萬(wàn)有引力是天體運(yùn)動(dòng)的向心力這一基本方法研究問題的習(xí)慣,避免套公式的不良習(xí)慣。圍繞第一宇宙速度的討論,讓學(xué)生形成較正確的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)圖景。

2.積極創(chuàng)設(shè)問題情境、啟發(fā)學(xué)生思維;利用電教媒體提供豐富的信息資源和交互平臺(tái)。

二、【教材分析】

本章知識(shí)與內(nèi)容結(jié)構(gòu)示意圖

從以上框圖不難看出本節(jié)內(nèi)容是整章知識(shí)的綜合應(yīng)用,也是本章中與實(shí)際聯(lián)系最為緊密的一節(jié),所以本節(jié)內(nèi)容是《萬(wàn)有引力與航天》一章中的重要一節(jié)。

三、【教學(xué)目標(biāo)】

根據(jù)本節(jié)教材特點(diǎn)確定本節(jié)教學(xué)目標(biāo)如下:

(一)知識(shí)與技能

運(yùn)用萬(wàn)有引力定律研究宇宙速度,認(rèn)識(shí)萬(wàn)有引力的發(fā)現(xiàn)對(duì)探索未知世界的作用

1、會(huì)計(jì)算并理解人造衛(wèi)星的環(huán)繞速度

2、知道第二宇宙速度和第三宇宙速度

3、激發(fā)學(xué)生探索未知世界的興趣

(二)過程與方法

體會(huì)萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)對(duì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類社會(huì)的進(jìn)步所產(chǎn)生的重要作用

1.了解人造地球衛(wèi)星的最初夢(mèng)想。

2.第一宇宙速度的推導(dǎo)過程。

3.會(huì)解決涉及人造地球衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的較簡(jiǎn)單的問題。

(三)情感態(tài)度與價(jià)值觀

展示我國(guó)航天事業(yè)所取得的成就,增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感和社會(huì)責(zé)任感

1.體會(huì)萬(wàn)有引力定律在航天事業(yè)發(fā)展中的重要作用,產(chǎn)生探究的成就感;

2.感受人類對(duì)客觀世界不斷探究的精神和情感,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,認(rèn)識(shí)到掌握物理規(guī)律的價(jià)值;

3.滲透“學(xué)以致用”的思想,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

四、【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】

●重點(diǎn):會(huì)計(jì)算并理解宇宙第一速度,知道第二宇宙速度和第三宇宙速度

●難點(diǎn):創(chuàng)設(shè)問題情景,理解三個(gè)宇宙速度的物理意義

五、【學(xué)習(xí)起點(diǎn)能力分析】

●在物理1的第3章中,學(xué)生已經(jīng)知道力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,能理解牛頓第二定律;在物理2的第4章中,學(xué)生初步研究了研究了圓周運(yùn)動(dòng);本章中又學(xué)了萬(wàn)有引力定律以及前面所學(xué)的能量的觀點(diǎn)等。這些都是學(xué)習(xí)本節(jié)課的基礎(chǔ)知識(shí)

●高中學(xué)生大都會(huì)對(duì)航天常識(shí)有所了解,并形成了某些看法,其中有的可能是正確的,有的可能是不正確的。有的學(xué)生還可能對(duì)航天科學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣。教學(xué)過程中,要充分考慮到學(xué)生這些已有的看法和興趣等特點(diǎn)

六、【教學(xué)方法和手段】

以啟發(fā)式教學(xué)、建構(gòu)主義為指導(dǎo)思想,采用以問題為中心的課堂教學(xué)模式,結(jié)合多媒體輔助教學(xué)。

七、【教學(xué)設(shè)備】

多媒體教學(xué)輔助課件

八、【教學(xué)過程】

(一)引入新課

教師:浩瀚的宇宙、閃爍的星空,神秘而美麗的太空一直牽引著人類無限的遐想。

隨著科技的發(fā)展,人類終于擺脫了大地的束縛和引力的牽絆,實(shí)現(xiàn)了飛天的夢(mèng)想。我國(guó)航天員也第一次把中國(guó)人的足跡印在飛船艙外的茫茫太空之中。

展示神舟飛船圖片及航天員翟志剛太空漫步圖片。

本節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)人類是如何走出地球、飛向宇宙,進(jìn)行宇宙航行的。今天就讓我們一起飛出地球去?。ò鍟n題)

設(shè)計(jì)說明:由人類飛天之夢(mèng)的歷史激發(fā)學(xué)生的求知欲和民族自豪感,從而引入課題。

教師:先來了解本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)。(出示幻燈片)(生讀)

(二)新課教學(xué)

教師:思考:物體怎樣才能成為繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的人造衛(wèi)星呢?大家來說說你們的想法

1.牛頓的設(shè)想

教師:提供生活經(jīng)驗(yàn):我們知道,地球?qū)χ車奈矬w有引力作用,因此拋出的物體要落回地面。在地面上將一個(gè)物體水平拋出,拋出時(shí)速度越大,落地點(diǎn)距拋出點(diǎn)的水平距離越大。(動(dòng)畫模擬演示)

思考:地球是個(gè)球體,如果拋出速度很大時(shí),我們還能將地面看作平面嗎?如果速度繼續(xù)一直增大,會(huì)出現(xiàn)什么情況呢?

學(xué)生:思考并回答。

教師:將學(xué)生的回答與牛頓的設(shè)想作對(duì)比,作出肯定,使學(xué)生體驗(yàn)思考的快樂。

(多媒體播放“牛頓關(guān)于人造衛(wèi)星的設(shè)想”)

設(shè)計(jì)說明:創(chuàng)設(shè)問題情境,經(jīng)歷探究人造衛(wèi)星由設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的過程,體會(huì)猜想、外推的科學(xué)方法,感受科學(xué)家的思想之偉大,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

2、三種宇宙速度

教師:從牛頓提出設(shè)想到第一顆人造衛(wèi)星上天,歷時(shí)近三百年。這是因?yàn)榘l(fā)射衛(wèi)星所需的速度太大了,當(dāng)時(shí)人類科技的水平還產(chǎn)生不了這樣大的速度。

思考:以多大的速度將物體拋出,它就不再落回地面,它將繞地球運(yùn)動(dòng),成為人造地球衛(wèi)星?

解法一:(學(xué)生1:板書)設(shè)地球和人造地球衛(wèi)星的質(zhì)量分別為和, 衛(wèi)星到地心的距離是,衛(wèi)星的環(huán)繞速度為:

,,代入數(shù)據(jù)得:。

教師:在地球表面附近萬(wàn)有引力的大小與重力的關(guān)系是什么?

學(xué)生:重力近似等于萬(wàn)有引力

教師:你能根據(jù)這一關(guān)系,從另一角度求這個(gè)速度嗎?

解法二:(學(xué)生2:板書)

代入數(shù)據(jù)得:

教師:這就是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具有的速度,叫第一宇宙速度,又叫環(huán)繞速度,它是發(fā)射一個(gè)物體、使其成為地球衛(wèi)星的最小速度。若以第一宇宙速度發(fā)射一個(gè)物體,物體將在貼著地球表面的軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。

討論與交流:如果衛(wèi)星的發(fā)射速度大于,會(huì)出現(xiàn)什么情況呢?(鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜想)

(動(dòng)畫演示宇宙速度課件,加深學(xué)生理解)

學(xué)生思考回答,教師進(jìn)行總結(jié)說明。

設(shè)計(jì)說明:教師適當(dāng)?shù)靥崾?、引?dǎo),讓學(xué)生動(dòng)腦、動(dòng)手,利用所學(xué)知識(shí)推導(dǎo)第一宇宙速度。同時(shí),鍛煉學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)分析和解決新問題能力,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探索能力。

3、衛(wèi)星的運(yùn)行規(guī)律

(動(dòng)畫演示衛(wèi)星運(yùn)行課件,建立正確圖景)

1、所有衛(wèi)星都在以地心為圓心的圓(或橢圓)軌道上

2、“高軌低速長(zhǎng)周期”

教師:為簡(jiǎn)單起見,如果我們將不同軌道上的衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)都看成是勻速圓周運(yùn)動(dòng),請(qǐng)同學(xué)們利用已學(xué)的知識(shí),探究衛(wèi)星繞地球的運(yùn)行速度、周期與軌道半徑的關(guān)系。

學(xué)生3:板演

得:

設(shè)計(jì)說明:通過對(duì)衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究,幫助學(xué)生建立起關(guān)于各種人造地球衛(wèi)星運(yùn)行狀況的正確圖景,幫助學(xué)生養(yǎng)成用萬(wàn)有引力是天體運(yùn)動(dòng)的向心力這一基本方法研究問題的習(xí)慣。

4.課堂練習(xí)

[例1] 我國(guó)發(fā)射的第一顆探月衛(wèi)星“嫦娥一號(hào)”的軌道半徑是圓形的,且貼近月球表面。已知月球質(zhì)量約為地球質(zhì)量的,月球的半徑約為地球半徑的,地球上的第一宇宙速度約為,求“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星繞月球運(yùn)行的速率?(約)

(動(dòng)畫模擬“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星發(fā)射,讓學(xué)生了解衛(wèi)星發(fā)射的全過程,為課堂練習(xí)提供問題情境。)

[例2] 如圖所示,a、b、c是地球大氣層外圓形軌道上運(yùn)行的三顆人造地球衛(wèi)星,a、b質(zhì)量相同,且小于c的質(zhì)量,則(BD)

A.b所需向心力最大

B.b、c周期相等,且大于a周期

C.b、c向心加速度相等,且大于a的向心加速度

D.b、c的線速度大小相等,且小于a的線速度

設(shè)計(jì)說明:加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的遷移與應(yīng)用,加深學(xué)生對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)關(guān)系的正確理解,實(shí)現(xiàn)練習(xí)與課堂內(nèi)容的高度統(tǒng)一。

5.夢(mèng)想成真

教師:探索宇宙的奧秘,奔向廣闊而遙遠(yuǎn)的太空,是人類自古以來的夢(mèng)想。讓學(xué)生閱讀材料“夢(mèng)想成真”內(nèi)容。

(以人類載人航天50周年紀(jì)念為切入點(diǎn),通過圖片及視頻展示,了解人類探索太空的歷史。)

教師:盡管人類已經(jīng)跨入太空,登上月球,但是,相對(duì)于宇宙之宏大,地球和月球不過是茫茫宇宙中的兩粒塵埃;相對(duì)于宇宙之久長(zhǎng),人類歷史不過是宇宙年輪上一道小小的刻痕。宇宙留給人們的思考和疑問深邃而廣闊。宇宙有沒有邊界?有沒有起始和終結(jié)?地外文明在哪里???這些都是留給大家將來去解決的問題。

設(shè)計(jì)說明:讓學(xué)生了解人類探索太空的過程,感知人類探索宇宙的夢(mèng)想及成就。激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情,促使學(xué)生樹立獻(xiàn)身科學(xué)的人生觀和價(jià)值觀。

(三)課堂小結(jié)

1.三種宇宙速度:

v1=7.9km/s.(會(huì)推導(dǎo));v2=11.2 km/s; v3=16.7 km/s

2.衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力由萬(wàn)有引力提供:

(四)布置作業(yè)

1.閱讀教材中的“科學(xué)漫步”和“STS”材料;

2.上網(wǎng)查閱:人造衛(wèi)星的種類、同步衛(wèi)星的含義及特點(diǎn)。將學(xué)生分組,每個(gè)小組任選一個(gè)主題進(jìn)行研究,并利用互聯(lián)網(wǎng)搜集查找相關(guān)資料,制作匯報(bào)PPT或海報(bào),下節(jié)課進(jìn)行交流共享。

專題學(xué)習(xí)網(wǎng)站:

中國(guó)載人航天工程網(wǎng):http://www.tmdps.cn/

板書設(shè)計(jì):

宇宙航行

一、牛頓的設(shè)想

二、宇宙速度

第一宇宙速度: 第二宇宙速度:

第三宇宙速度:

三、衛(wèi)星的運(yùn)行規(guī)律

教學(xué)反思

這一節(jié)重點(diǎn)講述了人造衛(wèi)星的發(fā)射原理,推導(dǎo)了第一宇宙速度,并介紹了第二、第三宇宙速度。人造衛(wèi)星是萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上應(yīng)用的一個(gè)實(shí)例,是人類征服自然的見證,體現(xiàn)了知識(shí)的力量,是學(xué)生學(xué)習(xí)了解現(xiàn)代科技知識(shí)的一個(gè)極好素材。教材不但介紹了人造衛(wèi)星中一些基本理論,更是在其中滲透了很多研究實(shí)際物理問題的物理方法。因此,本節(jié)課是“萬(wàn)有引力定律與航天”中的重點(diǎn)內(nèi)容,是學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)研究天體物理問題的理論基礎(chǔ)。另外,學(xué)生通過對(duì)人造衛(wèi)星、宇宙速度的了解,也將潛移默化地產(chǎn)生對(duì)航天科學(xué)的熱愛,培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣。

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第三篇:《宇宙航行》教學(xué)設(shè)計(jì)

思想

宇宙航行不但介紹了人造衛(wèi)星中一些基本理論,更是在其中滲透了很多研究實(shí)際物理問題的物理方法。因此,本節(jié)課是“萬(wàn)有引力定律與航天”中的重點(diǎn)內(nèi)容,是學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)研究天體物理問題的理論基礎(chǔ)。另外,學(xué)生通過對(duì)人造衛(wèi)星、宇宙速度的了解,也將潛移默化地產(chǎn)生對(duì)航天科學(xué)的熱愛,增強(qiáng)民族自信心和自豪感。

學(xué)生已學(xué)過平拋運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)、萬(wàn)有引力定律等基本理論,具備了解決問題的基本工具。

本節(jié)重點(diǎn)講述了人造衛(wèi)星的發(fā)射原理,推導(dǎo)了第一宇宙速度,并介紹了第二、第三宇宙速度。人造衛(wèi)星是萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上應(yīng)用的一個(gè)實(shí)例,是人類征服自然的見證,體現(xiàn)了知識(shí)的力量,是學(xué)生學(xué)習(xí)了解現(xiàn)代科技知識(shí)的一個(gè)極好素材。

本節(jié)課的難點(diǎn)在于對(duì)人造衛(wèi)星原理的理解,因此教學(xué)設(shè)計(jì)上采用理論探究法,在設(shè)計(jì)中突出發(fā)揮學(xué)生的主體作用,課堂中通過設(shè)疑→思考→啟發(fā)→引導(dǎo)這樣一條主線,激發(fā)鼓勵(lì)學(xué)生的大膽思考、積極參與,讓學(xué)生通過自己的分析研究來掌握獲取相關(guān)的知識(shí)和方法。

二、教學(xué)目標(biāo)

(一)知識(shí)和能力目標(biāo)

1.了解人造地球衛(wèi)星的有關(guān)知識(shí)和航天發(fā)展史。

2.知道三個(gè)宇宙速度的含義和數(shù)值,會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度。

3.理解衛(wèi)星的線速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系。

(二)過程與方法目標(biāo)

1.在學(xué)習(xí)牛頓對(duì)衛(wèi)星發(fā)射的思考過程的同時(shí),培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探索能力;培養(yǎng)學(xué)生在處理實(shí)際問題時(shí),如何構(gòu)建物理模型的能力。

2.通過對(duì)衛(wèi)星運(yùn)行的線速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系的討論,培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)分析解決實(shí)際問題的能力。

(三)情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)

1.通過展示人類在宇宙航行領(lǐng)域中的偉大成就,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情。

2.通過介紹我國(guó)在航天方面的成就,激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)熱情,增強(qiáng)民族自信心和自豪感。

3.感知人類探索宇宙的夢(mèng)想,促使學(xué)生樹立獻(xiàn)身科學(xué)的人生觀和價(jià)值觀。

三、教學(xué)重點(diǎn)

1.第一宇宙速度的推導(dǎo)。

2.衛(wèi)星運(yùn)行的線速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系。

四、教學(xué)難點(diǎn)

衛(wèi)星的發(fā)射速度與運(yùn)行速度的關(guān)系。

五、教學(xué)方法

探究、講授、討論。

六、教學(xué)準(zhǔn)備

多媒體課件。

七、教學(xué)過程

(一)引入新課

通過前面的學(xué)習(xí)我們知道了,人類通過站在地球上的觀測(cè),認(rèn)識(shí)到了天體做什么樣的運(yùn)動(dòng),并進(jìn)一步弄清了天體為什么要做這樣的運(yùn)動(dòng)。然而人類并不滿足于只站在地球上探索宇宙的奧秘。本節(jié)課,我們就來學(xué)習(xí)人類是如何走出地球,飛向宇宙,進(jìn)行宇宙航行的。(利用幻燈片,向?qū)W生展示一些航天類的圖片,以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。)

(二)推進(jìn)新課

牛頓的思考

探究:怎樣才能使得一個(gè)物體繞著地球做圓周運(yùn)動(dòng)?

先讓學(xué)生思考、討論,教師可根據(jù)學(xué)生情況引導(dǎo)學(xué)生思考。

我們知道,在地面上將一個(gè)物體水平拋出,若拋出時(shí)速度越大,則落地點(diǎn)距拋出點(diǎn)的水平距離越大。如果拋出速度很大時(shí),我們還能將地面看作平面嗎?(不能)

早在16世紀(jì)道的牛頓就曾思考過這個(gè)問題。(播放衛(wèi)星發(fā)射原理動(dòng)畫,并向?qū)W生分析)

從地球上最高的山峰上將物體水平拋出,速度越大,落地點(diǎn)就越遠(yuǎn)。如果拋出的速度足夠大,物體就不在落回地面,它將繞地球運(yùn)動(dòng),成為一顆人造地球衛(wèi)星。

宇宙速度

探究:以多大的速度發(fā)射這個(gè)物體,物體就剛好不落回地面,成為一顆繞地球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星呢?

1.第一宇宙速度

物體最終繞地球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng),引力為其做圓周運(yùn)動(dòng)提供向心力。

代入數(shù)據(jù)得v=7.9km/s

這就是物體在地面附近做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度,叫做第一宇宙速度。

如果發(fā)射速度大于第一宇宙速度,結(jié)果會(huì)怎樣呢?

2.第二宇宙速度

當(dāng)拋出物體的速度繼續(xù)增大,地球引力將不足以為其做圓周運(yùn)動(dòng)提供向心力,物體將會(huì)脫離地球引力,離開地球。這個(gè)速度為v=11.2km/s。我們把v=11.2km/s叫做第二宇宙速度。如果發(fā)射速度大于第一宇宙速度,而小于第二宇宙速度,它繞地球運(yùn)行的軌跡就不是圓,而是橢圓。

3.第三宇宙速度

物體脫離地球引力的束縛后,還會(huì)受到太陽(yáng)引力的束縛。若拋出的速度足夠大,物體還將脫離太陽(yáng)引力的束縛,飛向太陽(yáng)系之外的宇宙空間。這個(gè)速度v=16.7vkm/s。這個(gè)速度叫做第三宇宙速度。

衛(wèi)星運(yùn)行的線速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系。

探究:目前為止,人類發(fā)射的人造地球衛(wèi)星已經(jīng)有幾千顆了,這些衛(wèi)星運(yùn)行的快慢不同,那么衛(wèi)星運(yùn)行的快慢與什么因素有關(guān)呢?

學(xué)生可能的答案:質(zhì)量、軌道半徑??

我們將不同軌道上的衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)都看成是勻速圓周運(yùn)動(dòng),則有

可得:

結(jié)論:線速度、角速度、周期都與衛(wèi)星的質(zhì)量無關(guān),僅由軌道半徑?jīng)Q定。

當(dāng)衛(wèi)星環(huán)繞地球表面運(yùn)行時(shí),軌道半徑最小為地球半徑(r=r),此時(shí)線速度最大,角速度最大,周期最小。則

=7.9km/s

=1.24×10-3rad/s

=84min

即衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的最大速度為7.9km/s。

人造衛(wèi)星的發(fā)射速度與運(yùn)行速度

(播放嫦娥一號(hào)發(fā)射的模擬視頻,讓學(xué)生了解衛(wèi)星發(fā)射的全過程,學(xué)生也將對(duì)發(fā)射速度和運(yùn)行速度有一個(gè)了解。)

1.發(fā)射速度

發(fā)射速度是指衛(wèi)星在地面附近離開發(fā)射裝置的初速度,一旦發(fā)射后再無能量補(bǔ)充,要發(fā)射一顆人造地球衛(wèi)星,發(fā)射速度不能小于第一宇宙速度。

2.運(yùn)行速度

運(yùn)行速度指衛(wèi)星在進(jìn)入運(yùn)行軌道后繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度。當(dāng)衛(wèi)星“貼著”地面飛行時(shí),運(yùn)行速度等于第一宇宙速度,當(dāng)衛(wèi)星的軌道半徑大于地球半徑時(shí),運(yùn)行速度小于第一宇宙速度。

夢(mèng)想成真

學(xué)生先閱讀,然后教師簡(jiǎn)述補(bǔ)充。(借助于多媒體,一邊向?qū)W生展示,一邊介紹,注意情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。)

其實(shí)早在六百多年前的明朝,一個(gè)名叫萬(wàn)戶的人就曾有“飛天”的壯舉,但最終未能成功,并為之付出了生命。萬(wàn)戶是世界上第一個(gè)利用火箭向太空搏擊的英雄。他的努力雖然失敗了,但他借助火箭推力升空的創(chuàng)想是世界上第一個(gè),因此他被世界公認(rèn)為“真正的航天始祖”,為了紀(jì)念這位世界航天始祖,世界科學(xué)家將月球上的一座環(huán)形火山命名為“萬(wàn)戶山”。

19世紀(jì)中葉,俄羅斯學(xué)者,齊奧爾科夫斯基,提出利用噴氣推進(jìn)的多級(jí)火箭,運(yùn)載發(fā)射衛(wèi)星。

1957年10月4日,世界上第一顆人造衛(wèi)星成功在蘇聯(lián)發(fā)射成功。

1961年4月12日,世界上第一次載人飛行,蘇聯(lián)。

1969年7月16日,人類第一次登上月球,美國(guó)。

1070年,中國(guó)第一顆人造衛(wèi)星發(fā)射成功。

2003年10月15日,中國(guó)第一次載人飛行。

2007年,嫦娥一號(hào)成功發(fā)射。

然而人類對(duì)宇宙的探索并不是一帆風(fēng)順的,無數(shù)探索者用自己的汗水和生命鋪設(shè)了人類通往宇宙的道路。

1986年1月28日,美國(guó),挑戰(zhàn)者號(hào)航天飛機(jī)升空后爆炸,七名宇航員遇難。

2003年2月1日,美國(guó),哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)返航時(shí)爆炸,七名宇航員遇難。

(三)課堂小結(jié)

盡管人類已經(jīng)跨入太空,登上月球,但是,相對(duì)于宇宙之宏大,地球和月亮不過是茫茫宇宙中的兩粒塵埃;相對(duì)于宇宙之久長(zhǎng),人類歷史不過是宇宙年輪上一道小小的刻痕。宇宙留給人們的思考和疑問深邃而廣闊。宇宙有沒有邊界?有沒有起始和終結(jié)?地外文明在哪里?這些都是留給大家待以解決的問題。

第四篇:宇宙航行教學(xué)設(shè)計(jì)

《宇宙航行》教學(xué)設(shè)計(jì)

江蘇省漣水中學(xué) 董存生

一、教材分析

《宇宙航行》系新課程人教版必修2第七章第五節(jié),重點(diǎn)講述了人造衛(wèi)星的發(fā)射原理,推導(dǎo)了第一宇宙速度,并介紹了第二、第三宇宙速度。人造衛(wèi)星是萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上應(yīng)用的一個(gè)實(shí)例,是人類征服自然的見證,體現(xiàn)了知識(shí)的力量,是學(xué)生學(xué)習(xí)了解現(xiàn)代科技知識(shí)的一個(gè)極好素材。教材不但介紹了人造衛(wèi)星中一些基本理論,更是在其中滲透了很多研究實(shí)際物理問題的物理方法。因此,本節(jié)課是“萬(wàn)有引力定律與航天”中的重點(diǎn)內(nèi)容,是學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)研究天體物理問題的理論基礎(chǔ)。另外,學(xué)生通過對(duì)人造衛(wèi)星、宇宙速度的了解,也將潛移默化地產(chǎn)生對(duì)航天科學(xué)的熱愛,增強(qiáng)民族自信心和自豪感。

二、教學(xué)目標(biāo)

(一)知識(shí)與技能

(1)知道人造地球衛(wèi)星的運(yùn)行原理,會(huì)運(yùn)用萬(wàn)有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)公式分析解答有關(guān)衛(wèi)星運(yùn)行的原因;

(2)掌握三個(gè)宇宙速度,會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度;(3)簡(jiǎn)單了解航天發(fā)展史。

(4)能用所學(xué)知識(shí)求解衛(wèi)星基本問題。

(二)過程與方法

(1)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探索能力;

(2)培養(yǎng)學(xué)生在處理實(shí)際問題時(shí),如何 構(gòu)建物理模型的能力;

(3)學(xué)習(xí)科學(xué)的思維方法培養(yǎng)學(xué)生歸納、分析和推導(dǎo)及合理表達(dá)能力。

(三)情感態(tài)度與價(jià)值觀

介紹我國(guó)航天事業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀,激發(fā)學(xué)習(xí)科學(xué),熱愛科學(xué)的激情,增強(qiáng)民族自信心和自豪感。

課時(shí)安排:一節(jié)課

教 具:多媒體課件(flash 8制作)、投影儀、計(jì)算機(jī)

三、設(shè)計(jì)理念

學(xué)科教學(xué)活動(dòng)以學(xué)生為主體,促進(jìn)學(xué)生知識(shí)、能力、品德三維一體的全面發(fā)展,這是本課件設(shè)計(jì)的基本理念。學(xué)生已學(xué)過平拋運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)、萬(wàn)有引力定律等基本理論,具備了解決問題的基本工具。本節(jié)課的難點(diǎn)在于對(duì)人造衛(wèi)星原理的理解,因此教學(xué)設(shè)計(jì)上采用理論探究法:在設(shè)計(jì)中突出發(fā)揮學(xué)生的主體作用,課堂中通過設(shè)疑→思考→啟發(fā)→引導(dǎo)這樣一條主線,激發(fā)鼓勵(lì)學(xué)生的大膽思考、積極參與,讓學(xué)生通過自己的分析研究來掌握獲取相關(guān)的知識(shí)和方法。

四、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

(1)第一宇宙速度的推導(dǎo);

(2)人造衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)的環(huán)行速度與衛(wèi)星發(fā)射速度的區(qū)別;(3)衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),各物理量的關(guān)系。

五、教學(xué)方法

啟發(fā)探究式教學(xué)、多媒體輔助教學(xué)。

六、教學(xué)準(zhǔn)備:

多媒體制作,月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)演示儀、投影儀、計(jì)算機(jī)。

七、教學(xué)過程

(一)創(chuàng)設(shè)情境,激發(fā)情感,引入新課

1.利用多媒體播放視頻:(1)人造衛(wèi)星發(fā)射,(2)人造衛(wèi)星在圓形軌道上的運(yùn)行。2.演示月亮繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)。

提出問題:拋出的石頭會(huì)落地,為什么衛(wèi)星、月亮沒有落下來?衛(wèi)星、月亮沒有落下來必須具備什么條件?

(二)人造地球衛(wèi)星

1.拋物演示實(shí)驗(yàn):學(xué)生觀察落地點(diǎn)的變化,落地點(diǎn)為什么會(huì)變化? 2.牛頓的思考與設(shè)想:

△拋出的速度v越大時(shí),落地點(diǎn)越遠(yuǎn),速度不斷增大,將會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果?

△牛頓根據(jù)自己的設(shè)想草擬了一幅極富創(chuàng)意的人造衛(wèi)星原理圖。

△牛頓的設(shè)想由于受技術(shù)條件的限制,物體不可能達(dá)到這樣的速度,但他的思想啟發(fā)了后人,在太空探索中立了頭功。

△動(dòng)畫展示牛頓的設(shè)想過程。

引出人造地球衛(wèi)星(簡(jiǎn)稱人造衛(wèi)星)的概念。

(三)宇宙速度

1、問題的提出:人造衛(wèi)星為什么不掉下來,人造衛(wèi)星的線速度有多大。進(jìn)行提示想想雜技水流星,水到了最高點(diǎn)為什么不掉來,一起探索原因,直到得出結(jié)論。圍繞線速度問題,讓學(xué)生猜測(cè)高軌道還是低軌道的人造衛(wèi)星線速度更大。

問題 猜測(cè)

如何驗(yàn)證

利用這樣的教學(xué)設(shè)計(jì),力求真正的體現(xiàn)學(xué)生的主體地位和老師的主導(dǎo)作用。強(qiáng)調(diào)學(xué)生自己探究、自行分析的能力,得出結(jié)論:

GMmv2?m

由此解出v?2rrGM r學(xué)生證實(shí)了剛才的猜測(cè),在這一基礎(chǔ)上,讓同學(xué)們自己研究ω、T 和半徑r的關(guān)系,每位同學(xué)都能找到:

??GM,隨著半徑增大,ω減小 r32 r3T?2?,隨著半徑增大,T變大

GM接下去的任務(wù)就是如何導(dǎo)出第一宇宙速度,在點(diǎn)評(píng)公式時(shí),提示學(xué)生,半徑是不是有什么特殊的情況,運(yùn)行的最小半徑為多少?讓學(xué)生以小組為單位進(jìn)行探究。在理想情況下,運(yùn)行的半徑最小就是靠近地面的人造衛(wèi)星,半徑近似等于地球半徑,也就是最大的線速度,學(xué)生得出:

可以近似認(rèn)為r=R,將此代入,地球質(zhì)量為5.89×1024Kg,半徑為R=6.37×106m,G=6.67×10-11N·m2/Kg2

GMv1??R6.67?10?11?5.89?1024m/s=7.9Km/s 66.37?10v1=7.9km/s是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具有的速度,叫第一宇宙速度。

所以這些結(jié)論都是由學(xué)生在學(xué)習(xí)小組中探究得到,學(xué)生的自信心得到極大的滿足,更主要使他們從被動(dòng)接受變?yōu)橹鲃?dòng)索取,使學(xué)生樂學(xué),好學(xué)。學(xué)生思考:

(1)將衛(wèi)星送入低軌道和送入高軌道哪一個(gè)更容易?為什么?(2)所需要的發(fā)射速度,哪一個(gè)更大?為什么?

(3)發(fā)射速度和衛(wèi)星繞地旋轉(zhuǎn)的速度是不是同一速度?發(fā)射速度大說明什么?衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)速度大又說明什么?

從能的角度,圓周運(yùn)動(dòng)的公式引導(dǎo)學(xué)生分析二者的不同。學(xué)生思考:

我們剛研究過,當(dāng)衛(wèi)星的軌道半徑越大時(shí),衛(wèi)星繞地球旋轉(zhuǎn)時(shí)的速度越小,衛(wèi)星發(fā)射時(shí)越難,送入軌道需要消耗的能量越多,發(fā)射的速度必須越大,由此我們可以得出要將人造衛(wèi)星送入軌道的發(fā)射速度必須大于多少?學(xué)生分析得出v≥7.9km/s 引導(dǎo):發(fā)射速度越大,人造衛(wèi)星就進(jìn)入更高的軌道,當(dāng)速度大到某一值時(shí),衛(wèi)星就會(huì)脫離地球的引力,不再繞地球運(yùn)動(dòng)我們把這個(gè)速度叫第二宇宙速度,它的大小為v2=11.2km/s。

同時(shí)分析飛到太陽(yáng)系以外的宇宙空間,速度必須等于或大于16.7km/s,這個(gè)速度叫第三宇宙速度。

動(dòng)畫展示三個(gè)宇宙速度

(四)讓學(xué)生具有振興中華的使命感與責(zé)任感

本節(jié)課的最后,播放了一段美國(guó)登月的視頻,讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)一些奇妙的物理現(xiàn)象,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)月球的背景是什么顏色,宇航員行走的模樣等等,預(yù)計(jì)不久的將來,哪個(gè)國(guó)家也將登上月球,同學(xué)們高呼“中國(guó)”,那么我們現(xiàn)在能做些什么呢,讓同學(xué)感想到:我們是祖國(guó)的未來的希望,現(xiàn)在需要努力學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識(shí),將來為祖國(guó)的航天事業(yè)做貢獻(xiàn)。要培養(yǎng)學(xué)生堅(jiān)韌不撥、勇于探索、協(xié)力合作的科學(xué)精神以及嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、謙虛謹(jǐn)慎、勇于質(zhì)疑科學(xué)態(tài)度;也要培養(yǎng)學(xué)習(xí)者熱愛科學(xué)、熱愛祖國(guó)的情感;努力學(xué)習(xí)、振興中華的責(zé)任感。這些策略在本案例中得到了體現(xiàn)。

(五)練習(xí)反饋,拓展延伸:

[題1]“2003年10月15日9時(shí),我國(guó)神舟五號(hào)宇宙飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射,把我國(guó)第一位航天員楊利偉送入太空。飛船繞地球飛行14圈后,于10月16日6時(shí)23分安全降落在內(nèi)蒙古主著陸場(chǎng)?!备鶕?jù)以上消息,近似地把飛船從發(fā)射到降落的全部運(yùn)動(dòng)看作繞地球的勻速圓周運(yùn)動(dòng),試估算神舟五號(hào)繞地球飛行時(shí)距地面的高度(已243知地球的質(zhì)量為M =6.0×10Kg,地球的半徑 R =6.4×10Km)。

1、學(xué)生獨(dú)立思考,計(jì)算周期T的大小并推導(dǎo)出高度與地球質(zhì)量、半徑、周期等物理量之間的關(guān)系公式,代入相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得到結(jié)果。

2、教師檢查,然后師生共同評(píng)價(jià)、指出問題。使學(xué)生學(xué)以致用,掌握正確的解題思路和方法。

[題2]金星的半徑是地球的0.95倍,質(zhì)量是地球的0.82倍,金星表面的自由落體加速度是多大?金星的第一宇宙速度是多大?

1、教師點(diǎn)撥引導(dǎo)學(xué)生通過聯(lián)想得出解題的兩種方法,將計(jì)算結(jié)果與正確結(jié)果進(jìn)行比較。

2、拓展:將天體運(yùn)動(dòng)的橢圓軌道近似為圓。所有環(huán)繞中心天體做圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力,均由中心天體的萬(wàn)有引力提供。

(六)小結(jié)與作業(yè)布置

1.閱讀教科書上P76的科學(xué)漫步“黑洞”

2.上網(wǎng)查閱:(1)人造衛(wèi)星的種類(2)同步衛(wèi)星的含義及特點(diǎn)

八、綜合評(píng)價(jià):

這節(jié)課始終以學(xué)生為主體精心設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)。沒有讓學(xué)生機(jī)械的記憶,而且給學(xué)生主動(dòng)探索、自主學(xué)習(xí)的空間,通過學(xué)生的思考、動(dòng)手、觀察、討論,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,使學(xué)生由被動(dòng)接受知識(shí)轉(zhuǎn)化為主動(dòng)的獲取知識(shí),讓學(xué)生真正學(xué)會(huì)如何學(xué)習(xí),使學(xué)生的創(chuàng)新潛能得到最大發(fā)揮。

2006-11-12

第五篇:6.5宇宙航行 教學(xué)設(shè)計(jì)

《6.5宇宙航行》

教學(xué)設(shè)計(jì) 【教材分析】

本節(jié)是教科版《必修2》萬(wàn)有引力定律一章的最后一節(jié),是引導(dǎo)萬(wàn)有引力定律的綜合應(yīng)用,是學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的內(nèi)容. 新教材增加了人造地球衛(wèi)星從提出設(shè)想到成功發(fā)射的歷程,并且揭示了人造地球衛(wèi)星在通信、導(dǎo)航、收集氣象數(shù)據(jù)和其他許多領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用,加強(qiáng)了學(xué)生生活與現(xiàn)代社會(huì)及科技發(fā)展的聯(lián)系,使學(xué)生更加關(guān)注物理學(xué)的技術(shù)應(yīng)用所帶來的社會(huì)問題,更加關(guān)注科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)可以增強(qiáng)學(xué)生的求知欲,發(fā)展科學(xué)探索的興趣,學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法,發(fā)展自主學(xué)習(xí)能力,養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣,體現(xiàn)了新課標(biāo)的總體目標(biāo)要求. 通過了解人造衛(wèi)星的運(yùn)行原理,認(rèn)識(shí)萬(wàn)有引力定律對(duì)科學(xué)發(fā)展所起的作用,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)服務(wù)于人類的意識(shí).

【學(xué)情分析】

學(xué)生已經(jīng)掌握萬(wàn)有引力定律,牛頓第二定律和勻速圓周運(yùn)動(dòng)的相關(guān)知識(shí),教學(xué)中要繼續(xù)深化學(xué)生對(duì)這些定律和知識(shí)的理解,培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)和理論聯(lián)系實(shí)際的能力。由于本校學(xué)生運(yùn)算能力不強(qiáng),教學(xué)中要避免復(fù)雜的計(jì)算和太繁復(fù)的物理情景。

【教學(xué)目標(biāo)】通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)探究,你應(yīng)該: 1.分析人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

2.通過小組討論、計(jì)算,知道三個(gè)宇宙速度的含義,會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度,能用所學(xué)知識(shí)求解衛(wèi)星基本問題

3.通過課內(nèi)交流、小組討論、教師點(diǎn)評(píng),理解掌握人造衛(wèi)星的線速度、角速度、周期及向心加速度與軌道半徑的關(guān)系

4.了解人造衛(wèi)星的相關(guān)知識(shí)及我國(guó)衛(wèi)星發(fā)射的情況,激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)熱情。【教學(xué)準(zhǔn)備】

視頻、動(dòng)畫、網(wǎng)上資源、多媒體技術(shù). 【教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)】

1.教學(xué)重點(diǎn):第一宇宙速度的推導(dǎo) 2.教學(xué)難點(diǎn): 區(qū)分環(huán)繞速度與發(fā)射速度 【學(xué)法指導(dǎo)】

注意掌握規(guī)律,重點(diǎn)突破,重視基礎(chǔ)。【教學(xué)過程設(shè)計(jì)】 第一環(huán)節(jié):新課引入

1、知識(shí)回顧:利用微視頻深入了解重力、地球表面的物體所受萬(wàn)有引力的關(guān)系

2、新課引入:由小組代表利用PPT帶領(lǐng)同學(xué)們共同了解人造衛(wèi)星的相關(guān)知識(shí) 本環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)目的:

1.深入了解地球表面的重力與萬(wàn)有引力的關(guān)系,方便后面第一宇宙速度的推導(dǎo) 2.通過介紹人造衛(wèi)星的用途激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣 第二環(huán)節(jié):人造衛(wèi)星規(guī)律的探究

1、第一宇宙速度的計(jì)算:

教師: 衛(wèi)星能繞地球做圓周運(yùn)動(dòng),運(yùn)行的線速度叫做環(huán)繞速度(運(yùn)行速度)那么什么力提供向心力?表達(dá)式是什么? 學(xué)生:萬(wàn)有引力

教師:軌道半徑增大,線速度有什么變化?

合作探究一: 地球質(zhì)量約為M≈6×10kg, 地球半徑約為R≈6.4×106m, 引力常量 G=6.67×10-11Nm2/kg2。估算:近地衛(wèi)星的運(yùn)行速度?

學(xué)生練習(xí),并在黑板上展示,教師觀察總結(jié)兩種方法,并告知學(xué)生代入具體數(shù)值后的結(jié)果是7.9km/s。教師通過數(shù)據(jù)的分析,使學(xué)生體會(huì)這是一個(gè)非常大的速度。

2、半徑增加環(huán)繞速度的計(jì)算:

通過例1 學(xué)生練習(xí),教師觀察。學(xué)生展示思考過程,并糾錯(cuò),深刻體會(huì)兩種算法,教師總結(jié)

第二環(huán)節(jié):怎樣發(fā)射人造衛(wèi)星

1、利用PPT介紹牛頓關(guān)于發(fā)射人造衛(wèi)星的設(shè)想。

2、得出結(jié)論: ⑴、發(fā)射人造衛(wèi)星需要足夠大的速度。

⑵、圓軌道衛(wèi)星的圓心都在地球球心。(筆記)⑶、所有衛(wèi)星都由有萬(wàn)有引力提供向心力。(筆記)

3、觀看視頻《嫦娥一號(hào)的發(fā)射》 3 教師:猜想視頻中哪個(gè)時(shí)刻衛(wèi)星的速度是是衛(wèi)星的發(fā)射速度? 介紹發(fā)射速度

教師:視頻中我們看到衛(wèi)星變軌,那么衛(wèi)星是如何實(shí)現(xiàn)變軌的? 同學(xué)們認(rèn)真思考

相互交流談?wù)?/p>

展示想法 學(xué)生:衛(wèi)星繼續(xù)加速 繼而做離心運(yùn)動(dòng)

進(jìn)一步引導(dǎo)思考高軌道衛(wèi)星更容易發(fā)射么? 討論展示想法

第三環(huán)節(jié):第二、第三宙速度介紹。

知道第一宇宙速度是所有圓軌道衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度,也是所有圓軌道衛(wèi)星的最小發(fā)射速度。(筆記)

第四環(huán)節(jié): 總結(jié)圓軌道人造衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)規(guī)律

學(xué)生自己應(yīng)用前面萬(wàn)有引力知識(shí)分析線速度,角速度,周期與軌道半徑的關(guān)系。教師小結(jié):衛(wèi)星繞地運(yùn)轉(zhuǎn)軌道半徑越大,速度越小、角速度越小、周期越大;加速度越小。(筆記)簡(jiǎn)記:高軌低速周期長(zhǎng)(衛(wèi)星環(huán)繞同一中心天體運(yùn)動(dòng))

演示課件:幾顆不同軌道衛(wèi)星同時(shí)繞地運(yùn)行動(dòng)畫,從而直觀判斷以上變化關(guān)系

練習(xí)并鞏固

第五環(huán)節(jié):本節(jié)知識(shí)小結(jié):

1、宇宙速度:

第一宇宙速度:v=7.9km/s 是衛(wèi)星發(fā)射的最小速 度,是衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的最大速度。

第二宇宙速度:v=11.2km/s,是衛(wèi)星掙脫地球束 縛的最小發(fā)射速度

第三宇宙速度: v=16.7km/s,是掙脫太陽(yáng)束縛的 最小發(fā)射速度。

2、研究天體運(yùn)動(dòng)的基本方法:

把天體或人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)看作勻速圓周運(yùn) 動(dòng),萬(wàn)有引力提供天體或人造衛(wèi)星的向心力.【教師總結(jié)】:天體的質(zhì)量越大,半徑越小,逃逸速度也就越大,也就是說表面的物體就越不容易脫離它的束縛,有些恒星,在它最后階段,強(qiáng)大的引力作用下,半徑非常小,逃逸速度非常大,以光速傳播的光都不能逃逸,這種天體稱為黑洞。課下同學(xué)們可以閱讀教科書上P76的科學(xué)漫步“黑洞”

那么宇宙的起始和終結(jié)?地外文明在哪里?這些都是留給大家待以解決的問題。

【作業(yè)布置作業(yè)】

1.閱讀教科書上P76的科學(xué)漫步“黑洞”

六、教學(xué)反思 作業(yè)布置作業(yè)

這節(jié)課始終以學(xué)生為主體精心設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)。沒有讓學(xué)生機(jī)械的記憶,而且給學(xué)生主動(dòng)探索、自主學(xué)習(xí)的空間,注重基本規(guī)律的掌握,通過學(xué)生的思考、觀察、討論,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,使學(xué)生由被動(dòng)接受知識(shí)轉(zhuǎn)化為主動(dòng)的獲取知識(shí),讓學(xué)生真正學(xué)會(huì)如何學(xué)習(xí),使學(xué)生的創(chuàng)新潛能得到最大發(fā)揮。

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