宇宙航行教學(xué)設(shè)計(jì).doc

宇宙航行教學(xué)設(shè)計(jì)一教材分析人教版必修二第六章第五節(jié)宇宙航行重點(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，介紹了三個(gè)宇宙速度的含義。本節(jié)內(nèi)容是萬(wàn)有引力定律在天體運(yùn)動(dòng)中的具體運(yùn)用，是航天科學(xué)技術(shù)理論基礎(chǔ)。引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)的思維方法，探究人造衛(wèi)星的發(fā)射原理，進(jìn)行知識(shí)的正向遷移，順利、流暢地推導(dǎo)第一宇宙速度，有助于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維、邏輯思維和分析推理的能力。另外，學(xué)生通過(guò)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(ài)，增強(qiáng)民族自信心和自豪感。二學(xué)情分析通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生已對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)、曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)、萬(wàn)有引力定律已有一定的了解。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)教師合理誘導(dǎo)，按照遷移規(guī)律科學(xué)地設(shè)計(jì)問(wèn)題情境，促進(jìn)學(xué)生探究，獲得新知。盡管學(xué)生對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的知識(shí)儲(chǔ)備不足，猜想可能缺乏科學(xué)性，表達(dá)也許欠妥。但只要始終參與到學(xué)習(xí)情境中，五官體驗(yàn)激活思維，大膽猜想，敢于表達(dá)，就都能獲得發(fā)展和提高。三教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能1通過(guò)觀察思考、合作探究使學(xué)生知道人造地球衛(wèi)星的發(fā)射原理；2通過(guò)閱讀、合理誘導(dǎo)與精心研究使學(xué)生掌握三個(gè)宇宙速度，學(xué)會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度的兩個(gè)求解公式；3通過(guò)公式分析、練習(xí)反饋使學(xué)生掌握用萬(wàn)有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)求解有關(guān)衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的基本問(wèn)題。（二）過(guò)程與方法1通過(guò)對(duì)人造衛(wèi)星的發(fā)射原理和第一宇宙速度公式推導(dǎo)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究、分析、歸納的思維過(guò)程；2教育學(xué)生在處理實(shí)際問(wèn)題時(shí)，如何忽略次要因素，抓住主要因素，抽象出物理模型。從而對(duì)學(xué)生進(jìn)行物理研究方法的培養(yǎng)。（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀1在主動(dòng)學(xué)習(xí)合作探究過(guò)程中，體驗(yàn)和諧、流暢、民主、愉悅的學(xué)習(xí)情境，在滿懷熱望的探究中不斷獲得美的感受和成功的喜悅。2介紹我國(guó)航天事業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，激發(fā)學(xué)生的求知欲和熱愛(ài)科學(xué)的激情，增強(qiáng)民族自信心和自豪感，培養(yǎng)愛(ài)國(guó)熱情。四教學(xué)重點(diǎn)1人造衛(wèi)星的發(fā)射原理，第一宇宙速度的推導(dǎo)； 2衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，各運(yùn)動(dòng)量與軌道半徑r的關(guān)系。五教學(xué)難點(diǎn)1衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，各運(yùn)動(dòng)量與軌道半徑r的關(guān)系；2人造衛(wèi)星的運(yùn)行速度與衛(wèi)星發(fā)射速度的區(qū)別。六教學(xué)準(zhǔn)備多媒體課件、投影儀、計(jì)算機(jī)七教學(xué)方法啟發(fā)探究式教學(xué)、多媒體輔助教學(xué)。八設(shè)計(jì)思想1教學(xué)主線設(shè)計(jì)本節(jié)課是應(yīng)用課，學(xué)生已學(xué)過(guò)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(wèn)題的基本工具。所以在設(shè)計(jì)中突出發(fā)揮學(xué)生的主體作用。課堂中通過(guò)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(guò)自己的分析研究來(lái)掌握獲取相關(guān)的知識(shí)和方法。2教學(xué)媒體設(shè)計(jì)通過(guò)多媒體課件，創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)求知欲望；增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)，將抽象變得具體，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)的本質(zhì)及內(nèi)涵。并利用課件板書相關(guān)內(nèi)容，增大課堂容量。九課時(shí)安排 一節(jié)課十教學(xué)過(guò)程（一）創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)情感1多媒體演示“神舟六號(hào)宇宙飛船發(fā)射、運(yùn)行、返回”視頻剪輯。（播放同時(shí)可向?qū)W生介紹、講解有關(guān)宇宙飛船發(fā)射、運(yùn)行、返回等過(guò)程中的一些知識(shí)。）2教師導(dǎo)入：（將音量調(diào)小，與課件播放同步）自古以來(lái)飛天一直是全人類的夢(mèng)想，人類也為此做出了不懈的追求和巨大的犧牲。我國(guó)古代的萬(wàn)戶就是其中一個(gè)，他曾經(jīng)將自己用47枚火箭捆綁，嘗試飛天，不幸點(diǎn)火后火箭爆炸，萬(wàn)戶為此犧牲了。然而，一次次的失敗并沒(méi)有阻止人類進(jìn)行太空探索的活動(dòng)。終于，人類第一顆人造衛(wèi)星于1957年10月4日從前蘇聯(lián)升空，中國(guó)也于1970年發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星。特別是2003年10月15日至16日，中國(guó)第一次實(shí)現(xiàn)載入航天，宇航員楊利偉乘坐“神舟五號(hào)”繞地飛行14圈，順利返回，圓了中國(guó)人盼望已久的飛天之夢(mèng)。2005年10月12日，我國(guó)“神舟六號(hào)”又將兩名宇航員費(fèi)俊龍、聶海勝送入太空，繞地飛行近五天五夜成功返回，實(shí)現(xiàn)了新的突破。所有這些都是每一個(gè)中國(guó)人的驕傲和自豪！3適時(shí)設(shè)疑：那么人類是怎樣把物體發(fā)射出去，送入太空的呢？（讓學(xué)生開(kāi)始思考及交流）4出示課題：宇宙航行。教師設(shè)問(wèn)，引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)活動(dòng)中。（二）觀察思考，合作探究1.誘導(dǎo)觀察：（1）課件動(dòng)畫展示：在某一平臺(tái)上先后以不同水平速度拋出小球。（2）教師設(shè)疑：觀察和比較這四條軌跡，你能發(fā)現(xiàn)什么？（3）師生小結(jié)：得出兩個(gè)結(jié)論，并在課件上出示： 物體由于地球引力的作用均落回地面。 物體的初速度越大，飛得越遠(yuǎn)。（2）放飛思維，大膽猜想：教師設(shè)疑：從剛才的四條軌跡圖中，你還能聯(lián)想到什么？課件展示牛頓設(shè)想，并用動(dòng)畫動(dòng)態(tài)演示：忽略空氣阻力的影響，當(dāng)拋出物體的初速度足夠大時(shí)，物體就永遠(yuǎn)不會(huì)落到地面上來(lái)，它將圍繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)。教師追問(wèn)：牛頓的設(shè)想可能嗎？（引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思維）師生小結(jié)：牛頓設(shè)想的運(yùn)動(dòng)是完全可能的。當(dāng)物體的初速度足夠大時(shí)，物體將圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，成為一顆人造地球衛(wèi)星，簡(jiǎn)稱人造衛(wèi)星。出示標(biāo)題一：人造衛(wèi)星 人造衛(wèi)星所需的向心力由地球的萬(wàn)有引力提供。（三）精心研究，合理推導(dǎo)1設(shè)疑：要有足夠大的速度，才能使拋出的物體成為人造衛(wèi)星，那么這個(gè)速度多大呢？出示標(biāo)題二：宇宙速度（導(dǎo)向第二個(gè)研究?jī)?nèi)容。）2課件出示探究?jī)?nèi)容和已知條件：已知地球和人造衛(wèi)星質(zhì)量分別為M 和m，衛(wèi)星到地心的距離為r,求衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的速度v 。3設(shè)疑：解題的思路和方法是什么？（教師強(qiáng)調(diào)學(xué)生不急于解題，先看清已知條件，找出解題思路，引導(dǎo)學(xué)生自己得出：應(yīng)該用人造衛(wèi)星圍繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由地球的萬(wàn)有引力提供來(lái)求解。）4推導(dǎo)衛(wèi)星運(yùn)行速度公式： 根據(jù)萬(wàn)有引力和圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律，引導(dǎo)學(xué)生分析、研究，并自己獨(dú)立求出衛(wèi)星運(yùn)行速度（請(qǐng)兩名學(xué)生上黑板推導(dǎo)。教師在學(xué)生中觀察指導(dǎo)答疑，并就黑板上學(xué)生的推導(dǎo)過(guò)程引導(dǎo)全班同學(xué)進(jìn)行評(píng)價(jià)，之后課件再現(xiàn)推導(dǎo)過(guò)程，幫助全體學(xué)生達(dá)標(biāo)。）rmvrGMm22= rGMv=公式拓展(學(xué)生自我推導(dǎo)，課件再現(xiàn)推導(dǎo)過(guò)程)v=r = 角速度= = T= 衛(wèi)星運(yùn)行周期 T=25引導(dǎo)學(xué)生對(duì)公式進(jìn)行分析: 設(shè)疑：不同的人造地球衛(wèi)星，其線速度大小、角速度大小、周期與什么因素有關(guān)？有什么樣的關(guān)系？學(xué)生思考討論交流得出結(jié)論，并在課件上出示：不同的人造地球衛(wèi)星，其線速度大小、角速度大小、周期均與軌道半徑r有關(guān)。人造衛(wèi)星離地面越高，衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)的線速度、角速度越小，周期T越大。師生共同合作，借助課件，代入數(shù)據(jù)，得出第一宇宙速度v1=7.9km/s。并簡(jiǎn)要說(shuō)明其意義。（v1=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。） 設(shè)疑：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？所需要的發(fā)射速度，哪一個(gè)更大？為什么?在低軌道和高軌道運(yùn)行的兩顆地球衛(wèi)星哪一個(gè)運(yùn)行速度大？引導(dǎo)學(xué)生從做功的角度，結(jié)合衛(wèi)星的運(yùn)行速度公式，思考分析：當(dāng)衛(wèi)星的軌道半徑越大時(shí)，衛(wèi)星繞地球的運(yùn)行速度越小，送入軌道需要消耗的能量越多，衛(wèi)星發(fā)射時(shí)越難，發(fā)射速度必須越大，由此我們可以得出要將人造衛(wèi)星送入軌道發(fā)射速度必須大于多少？學(xué)生分析得出v7.9km/s6閱讀了解，獨(dú)立思考：學(xué)生通過(guò)閱讀，了解衛(wèi)星的運(yùn)行速度大于第一宇宙速度的三種可能。并由教師引導(dǎo)得出第二、第三宇宙速度。課件展示第二、第三宇宙速度的值及含義。課件動(dòng)態(tài)展示在第一宇宙速度及在此基礎(chǔ)上衛(wèi)星發(fā)射速度不斷增大的過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)軌跡由圍繞地球運(yùn)動(dòng)的圓周橢圓偏心率逐漸變小的橢圓掙脫地球引力圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)飛出太陽(yáng)系的變化過(guò)程。（四）聯(lián)系實(shí)際，促進(jìn)遷移1釋疑（前后呼應(yīng)）：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，這是為什么？（學(xué)生交流、討論:當(dāng)時(shí)技術(shù)落后，不能達(dá)到。教師肯定學(xué)生回答的正確性。）2世界航天史和中國(guó)航天史（課件動(dòng)態(tài)展示）：先進(jìn)行手動(dòng)播放（按鈕在日歷兩側(cè)），播放完一遍后，再將動(dòng)畫設(shè)定為自動(dòng)播放。播放過(guò)程中可要求學(xué)生注意我國(guó)在航空、航天領(lǐng)域所取得的一些巨大成績(jī)，同時(shí)也應(yīng)實(shí)事求是地看到目前我國(guó)與傳統(tǒng)航天大國(guó)美國(guó)、俄羅斯之間仍存在較大的差距，從而進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)，熱愛(ài)科學(xué)的激情。）（五）練習(xí)反饋，拓展延伸例題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日六時(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（已知地球的質(zhì)量為M =6.01024kg，地球的半徑 R =6.4103km）。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(wèn)題。使學(xué)生學(xué)以致用，掌握正確的解題思路和方法。例題2：利用所學(xué)知識(shí)，推導(dǎo)第一宇宙速度另一表達(dá)式v1=。請(qǐng)兩名學(xué)生上黑板推導(dǎo)。教師在學(xué)生中觀察指導(dǎo)答疑，并就黑板上學(xué)生的推導(dǎo)過(guò)程引導(dǎo)全班同學(xué)進(jìn)行評(píng)價(jià)，之后課件再現(xiàn)推導(dǎo)過(guò)程，幫助全體學(xué)生達(dá)標(biāo)。（六）情感激勵(lì)，課外探究 1教師結(jié)束語(yǔ)： 浩瀚的宇宙就像一座豐富的寶藏，吸引著人類的目光，激勵(lì)人們?nèi)ヌ剿髌洳┐蠛蜕衩?。目前，開(kāi)發(fā)太空資源，開(kāi)創(chuàng)空間產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)太空居住，已逐漸成為航天活動(dòng)的主旋律。您想了解更多的航天知識(shí)嗎？想在航天方面發(fā)揮自己的能力嗎？請(qǐng)閱讀相關(guān)書目，上網(wǎng)收集有關(guān)航天科學(xué)知識(shí)。只要我們努力學(xué)習(xí)，就一定能實(shí)現(xiàn)自己的理想。 2課外探究參考題： 人造衛(wèi)星