宇宙航行教案4

1、宇宙航行教學(xué)設(shè)計(jì)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

2、人造地球衛(wèi)星的運(yùn)行原理，會(huì)運(yùn)用萬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、

3、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

4、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

5、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）宇宙速度問題猜測(cè)獺猜猜猜如何驗(yàn)證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。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： 由此解出學(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 、T 和半徑r的關(guān)系，每位同學(xué)都能找到： ，隨著半徑增大，減小，隨著半徑增大，

6、T變大接下去的任務(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×1024Kg，半徑為R×106m，G×10-11N·m2/Kg2m/s=/sv1=/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

7、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vkm/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

8、宙速度，它的大小為v2=km/s。同時(shí)分析飛到太陽系以外的宇宙空間，速度必須等于或大于km/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)

9、、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（已知地球的質(zhì)量為M =6.0×1024Kg，地球的半徑 R =6.4×103Km）。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