2022年人教版高中物理宇宙航行教案

1、名師精編 優(yōu)秀教案宇宙航行教案一、教案背景：1、面對同學：高中2、學科：物理3、課時： 1 課時4、課前預備：提前兩天布置學習任務1通過網(wǎng)絡查閱有關(guān)“ 牛頓對發(fā)射人造衛(wèi)星的理論設想”；2通過網(wǎng)絡查閱有關(guān)“ 人類航天事業(yè)的進展史”；3通過網(wǎng)絡查閱有關(guān)“ 神州五號、六號、七號載人飛船” 的發(fā)射和運行情形；二、教材分析：宇宙航行為高中物理人教版必修2 第七章的第五節(jié),重點敘述了人造衛(wèi)星的發(fā)射原理,推導了第一宇宙速度,并介紹了其次、第三宇宙速度；人造衛(wèi)星是萬有引力定律在天文學上應用的一個重要實例,是人類戰(zhàn)勝自然的見證,體現(xiàn)了學問的力氣,是同學學習明白現(xiàn)代科學學問的一個極好素材；教材不但 介紹了人造衛(wèi)星

2、中的一些基本理論, 更在其中滲透了很多爭論實際物理問題的物理方法；同學通過行星的運動一節(jié)已經(jīng)知道了行星的運動規(guī)律,因此在分析人造衛(wèi)星的運動學特點和動力學特點可實行類比的方法,從而進一步懂得應用萬有引力定律分析天體運動的方法；因此,本節(jié)課是“ 萬有引力定律與航天” 中的重點內(nèi) 容,是同學進一步學習、爭論、探究天體物理問題的理論基礎；另外,同學通過 對人類在宇宙航行領(lǐng)域中的宏大成就及我國在航天領(lǐng)域成就的明白,也將潛移默 化地產(chǎn)生對航天科學的喜愛,增強同學的民族自信心和驕傲感；三、教學目標 1、學問與技能（1）能夠用萬有引力定律和圓周運動的學問推導第一宇宙速度,明白其次、第三宇宙速度及其意義；（2）

3、懂得衛(wèi)星的運行速度、周期與半徑的關(guān)系,明白同步衛(wèi)星的特點；建立 起關(guān)于各種衛(wèi)星運行狀況的正確圖景；2、過程與方法（1）經(jīng)受探究人造衛(wèi)星由設想變成現(xiàn)實的過程,培育同學的科學思維；體會猜想、 外推的科學方法,（2）通過用萬有引力定律和圓周運動的學問推導第一宇宙速度,提高同學運名師精編 優(yōu)秀教案用所學學問分析和解決問題的才能,培育同學科學探究才能；（3）通過對衛(wèi)星運動規(guī)律的爭論,培育同學歸納、分析、推導及表達才能；3、情感態(tài)度與價值觀（1）明白人類探究太空的過程,感受科技進展對人類進步的龐大促進作用,通過對我國航天事業(yè)的明白,參透愛國主義訓練；（2）感知人類探究宇宙的理想及龐大成就,激發(fā)同學學習物理

4、的熱忱,促使 同學樹立獻身科學的人生觀和價值觀；（3）熟悉到天體運動問題實質(zhì)是牛頓其次定律的應用,能對已有學問進行組 織和歸類,學會構(gòu)建學問體系；四、教學方法：“ 問題 -探究” 教學,啟示式教學,多媒體幫助教學；五、教學重點（1）第一宇宙速度的推導,明白其次、第三宇宙速度；（2）衛(wèi)星運行速率與軌道半徑之間的關(guān)系；六、教學難點人造衛(wèi)星運行速度與衛(wèi)星發(fā)射速度的區(qū)分；七、教學思路 以同學為主體,促進同學學問、才能、品德三維一體的全面進展,這是本教案設計的基本理念； 同學已學過平拋運動、 勻速圓周運動、 萬有引力定律等基本 理論,具備明白決問題的基本工具；因此教案設計上采納“ 問題-探究” 法,在

5、設計中突動身揮同學的主體作用, 課堂中通過設疑摸索啟示引導這樣一條 主線,激發(fā)勉勵同學的大膽摸索、 積極參加, 讓同學通過自己的分析爭論來把握 獵取相關(guān)的學問和方法；教學過程：一、引入新課老師：仰視星空,浩渺的宇宙蒼穹給人以無限遐想,千百年來,人類始終憧憬能插上翅膀飛出地球, 去探究宇宙的秘密； 隨著科技的進展, 這一飛天理想最終變 成現(xiàn)實,我國航天員也第一次在飛船艙外的茫茫太空留下了中國人的腳印；播放神舟七號點火發(fā)射視頻片段：百度搜尋 ：/video/2022/09/25/274548.html名師精編 優(yōu)秀教案播放神舟七號出艙視頻片段：百度搜尋 ：/show/wqqaBvziYu53hC4

6、1.html 本節(jié)課,我們就來學習人類如何走出地球,飛上宇宙,進行宇宙航行的；二、新課教學 1、引導同學猜想、提出“ 牛頓的設想”；老師：我們知道, 地球?qū)λ闹艿囊磺形矬w都有引力的作用,因此我們拋出的物體會落回地面, 在地面拋出一個物體, 拋出的速度越大, 落地點與拋出點的水平距 離越大；地球可近似看成個球體, 假如拋出的速度很大, 地面仍能看成是水平面嗎？同學： 不能？應是球面；老師： 假如不斷增大拋出的速度,可能顯現(xiàn)什么現(xiàn)象？牛頓說過“ 沒有大膽的推測就沒有宏大的發(fā)覺”；在已有事實的基礎上,合理外推,科學假設,是認知未知事物的的一種科學方法；那么由以上事實基礎,你能作出怎樣的猜想呢？同學：

7、 摸索并回答；老師： 同 學們 今 天的想 法 居 然與 牛 頓 當年的 想 法 是一 樣 的 ,這是 牛 頓 在1687 年出版的自然哲學的數(shù)學原理一書中的衛(wèi)星發(fā)射原理；播放牛頓關(guān)于衛(wèi)星發(fā)射原理設想的視頻：百度搜尋 /v_show/id_XMjMzNjkwMzY=.html 陳述牛頓的設想： 從地球上最高的山峰上將物體水平拋出,速度越大, 落地 點就越遠；假如沒有空氣阻力,拋出的速度足夠大時,物體就不再落回地面,它 將繞地球運動,成為一顆人造地球衛(wèi)星；將同學猜想與牛頓的設想作對比,歡樂；2、三種宇宙速度作出確定, 讓同學體驗摸索的過程帶來的老師 ：從牛頓提出大膽的設想到第一顆人造衛(wèi)星勝利發(fā)射

8、,經(jīng)受了近三百年, 為什么呢？由于發(fā)射衛(wèi)星的速度太大了,當時人類的科技水平仍不能制造這么高速名師精編 優(yōu)秀教案的物體；那么,最少以多大的速度將物體拋出,它才會繞地球運動不會落下來？（提示：將衛(wèi)星繞地球運動近似看成勻速圓周運動）同學自主推導：設地球和人造衛(wèi)星的質(zhì)量分別為M 和 m,衛(wèi)星到地心的距離為R,衛(wèi)星的運行速度為 V；萬有引力供應向心力,就：代入數(shù)據(jù)得 V=7.9km/s 老師：這就是人造衛(wèi)星在地面鄰近繞地球做勻速圓周運動必需具有的速度,叫第一宇宙速度； 它也是發(fā)射一個物體, 使其成為地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度；如以第一宇宙發(fā)射一個物體,它將在貼著地球表面的軌道做勻速圓周運動；那么,如何使物體

9、的速度達到 7.9 呢？利用三級火箭為運載工具使衛(wèi)星飛出地球是目前普遍采納的、有效的方法,但這種方法已經(jīng)用了幾十年了、危急性大、代價高,有沒有更好的方法呢？期望大家今日努力學習,撐握好科學學問,將來創(chuàng)造更安全,更高性能的發(fā)射系統(tǒng),為人類作出更大的奉獻；老師提出問題： 假如衛(wèi)星的發(fā)射速度比 同學摸索并回答：7.9km/s 大一點,衛(wèi)星會怎樣運動？假如衛(wèi)星的發(fā)射速度比 7.9km/s 大一點,地球的引力將不足以為其供應做圓周運動的向心力,開頭做離心運動；老師補充： 同學們回答得不錯！假如衛(wèi)星的發(fā)射速度比7.9km/s 大一點,地球的引力將不足以為其供應做圓周運動的向心力,先做離心運動, 最終繞地球

10、運動的軌跡是橢圓而不是圓,至于軌道為什么是橢圓,將來可結(jié)合數(shù)學學問證明（介紹近地點、遠地點）,且衛(wèi)星做變速率運動,發(fā)射速度越大,橢圓越扁；提出問題： 假如物體的發(fā)射速度連續(xù)增大,將會怎樣？同學摸索溝通名師精編 優(yōu)秀教案老師：假如物體的發(fā)射速度再大,橢圓更扁,遠地點離地球太遠,以至地球?qū)ξ矬w的引力太小,物體將擺脫地球引力的束縛,離開地球；如物體的發(fā)射速度 達到或超過 11.2km/s時,物體將擺脫地球引力的束縛, 離開地球；我們把 11.2km/s 這個速度稱為其次宇宙速度；物體脫離地球引力束縛后,仍會受到太陽引力的束縛；假如發(fā)射物體的速度 更大,達到或超過 16.7km/s 時,物體仍將脫離太

11、陽引力的束縛,飛向太陽系之 外宇宙空間,我們把 16.7km/s 這個速度稱為第三宇宙速度；3、衛(wèi)星運行規(guī)律老師： 剛才我們爭論了三個宇宙速度,知道如何把衛(wèi)星送上天了；現(xiàn)在天空中已有很多不同用途的人造 衛(wèi) 星 ,實際上這些 衛(wèi)星并不是貼著地球 表面運行的,而是用火箭把衛(wèi)星送到肯定高度的軌道后再繞地球運行的；提出問題：1 將衛(wèi)星送入低軌道和高軌道所需的速度哪一個更大？哪一個更簡單？為什么？2 衛(wèi)星 在不同軌道 繞地球運動的速度又怎樣算？它與衛(wèi)星的發(fā)射速度是同 一個速度嗎？為簡化問題,我們將不同軌道上運行的衛(wèi)星看成勻速度圓周運動,請 同學們用已學的學問探究衛(wèi)星繞地球運行的速度、周期和軌道半徑的關(guān)系

12、；同學探究：可得：同學總結(jié),老師適當補充：1發(fā)射速度是指衛(wèi)星在地面鄰近離開發(fā)射裝置的初速度,一旦發(fā)射后再無能量 補充,被發(fā)射物體僅依靠自己的初動能克服地球引力上升肯定的高度,進入運行 軌道；運行速度是指衛(wèi)星在進入軌道后繞地球運行的線速度；2向高軌道發(fā)射衛(wèi)星需要的速度大,將衛(wèi)星送入軌道越不簡單,因向高軌名師精編 優(yōu)秀教案道發(fā)射衛(wèi)星,要克服地球?qū)λ囊ψ龉Ω啵? 衛(wèi)星運動的速度、角速度、周期都與衛(wèi)星質(zhì)量無關(guān),僅由軌道半徑?jīng)Q 定；當衛(wèi)星圍繞地球表面運行時,軌道半徑最小,運行速度最大,此時發(fā)射速 度與運行速度相等；故第一宇宙速度既是衛(wèi)星最小的發(fā)射速度也是最大運行速 度；4、課堂練習 地球同步衛(wèi)星是

13、人為發(fā)射的一種衛(wèi)星,它相對于地球靜止于赤道上空；從地球之外看,衛(wèi)星與地球共同轉(zhuǎn)動,角速度與地球自轉(zhuǎn)角速度相同,故稱地球同步衛(wèi)星,設地球表面的重力加速度為g,地球半徑為R,請大家根據(jù)所學學問估算它的軌道高度；5、理想成真同學閱讀并匯報通過網(wǎng)絡查閱的人類航天進展史中的主要標志性大事：11957 年 10 月 4 日晚：蘇聯(lián)勝利發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星21961 年 4 月 12 日：蘇聯(lián) 27 歲的宇航員尤里 加加林乘坐“ 東方” 號宇宙飛船圍繞地球一周,成為飛出地球大氣層進入外層空間的第一人31969 年 7 月 20 日：美國“ 阿波羅”11 號上的宇航員奧爾德林、阿姆斯特朗登上月球,人類第一次

14、將腳印留在地球以外的星球上；42022 年 10 月 15 日 9 時整,我國自行研制的“ 神舟” 五號載人飛船在中國酒 泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空；這是中國首次進行載人航天飛行；乘坐“ 神舟” 五號 載人飛船執(zhí)行任務的航天員是 38 歲的楊利偉；52022 年 10 月 24 日,我國首顆探月衛(wèi)星“ 嫦娥一號” 在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā) 射勝利；老師介紹我國的探月方案：12022 年2022 年 為“ 繞” 的階段,主要目標是發(fā)射“ 嫦娥一號” 探測衛(wèi)星,對月球進行為期 1 年的全球性、整體性和綜合性探測；這一方案已經(jīng)勝利實現(xiàn)； 22022 年 2022 年 為“ 落” 的階段,主要目標是實現(xiàn)月球表

15、面軟著陸與月球 巡察探測；32022 年2022 年 為“ 回” 的階段,主要目標是實現(xiàn)月球表面軟著陸并采樣返 回；名師精編 優(yōu)秀教案只有完成了這三個階段后,中國才有可能考慮和實施載人登月；隨著科學技術(shù)的進展, 我們的理想逐步成真, 我們探測太空的腳步會越走越 快,越走越遠； 或許有一天我們也能到其它星球旅行定居；這些理想的實現(xiàn)有賴 以我們今日的努力學習；7、課堂小結(jié) 本節(jié)課我們學習了如何用萬有引力定律來爭論衛(wèi)星的運動問題,深化了對萬有引力是向心力這一爭論天體運動的基本方法的把握,情形,知道三種宇宙速度的含義；明白了衛(wèi)星發(fā)射與運行的最終請同學們觀賞我國“ 嫦娥一號發(fā)射的 3D 視頻：百度搜尋

16、/programs/view/vAWOHsQPKKE/8、布置作業(yè)1P44 問題與練習： 1、3 2閱讀教科書上 P42的科學閑逛“ 黑洞” 及 活” ；P43中 STS“ 航天事業(yè)轉(zhuǎn)變著人類生3上網(wǎng)查閱：人造衛(wèi)星的種類及同步衛(wèi)星的含義和特點 9、板書設計 宇宙航行 一、牛頓的設想二、宇宙速度第一宇宙速度： V1=7.9km/s （1、近地衛(wèi)星的圍繞速度； 2、衛(wèi)星的最小發(fā)射速度； 3、衛(wèi)星的最大運行速度）其次宇宙速度：V2=11.2km/s,衛(wèi)星擺脫地球引力束縛所需的發(fā)射速度 第三宇宙速度：V3=16.7km/s,衛(wèi)星擺脫太陽引力束縛所需的發(fā)射速度 三、衛(wèi)星的運行規(guī)律四、理想成真：明白了人類的航天進展史；名師精編 優(yōu)秀教案教學反思 :本節(jié)課能始終以同學為主體細心設計學習活動,充分利用好網(wǎng)絡資源 創(chuàng)設教學情境, 調(diào)動同學的學習愛好, 準時把握時機, 提問、啟