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(duì)同學(xué)：高中2、學(xué)科：物理3、課時(shí)： 1 課時(shí)4、課前預(yù)備：提前兩天布置學(xué)習(xí)任務(wù)1通過網(wǎng)絡(luò)查閱有關(guān)“ 牛頓對(duì)發(fā)射人造衛(wèi)星的理論設(shè)想”；2通過網(wǎng)絡(luò)查閱有關(guān)“ 人類航天事業(yè)的進(jìn)展史”；3通過網(wǎng)絡(luò)查閱有關(guān)“ 神州五號(hào)、六號(hào)、七號(hào)載人飛船” 的發(fā)射和運(yùn)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(diǎn)敘述了人造衛(wèi)星的發(fā)射原理,推導(dǎo)了第一宇宙速度,并介紹了其次、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)重要實(shí)例,是人類戰(zhàn)勝自然的見證,體現(xiàn)了學(xué)問的力氣,是同學(xué)學(xué)習(xí)明白現(xiàn)代科學(xué)學(xué)問的一個(gè)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(zhēng)論實(shí)際物理問題的物理方法；同學(xué)通過行星的運(yùn)動(dòng)一節(jié)已經(jīng)知道了行星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,因此在分析人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)學(xué)特點(diǎn)和動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)可實(shí)行類比的方法,從而進(jìn)一步懂得應(yīng)用萬有引力定律分析天體運(yùn)動(dòng)的方法；因此,本節(jié)課是“ 萬有引力定律與航天” 中的重點(diǎn)內(nèi) 容,是同學(xué)進(jìn)一步學(xué)習(xí)、爭(zhēng)論、探究天體物理問題的理論基礎(chǔ)；另外,同學(xué)通過 對(duì)人類在宇宙航行領(lǐng)域中的宏大成就及我國(guó)在航天領(lǐng)域成就的明白,也將潛移默 化地產(chǎn)生對(duì)航天科學(xué)的喜愛,增強(qiáng)同學(xué)的民族自信心和驕傲感；三、教學(xué)目標(biāo) 1、學(xué)問與技能（1）能夠用萬有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)的學(xué)問推導(dǎo)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(yùn)行速度、周期與半徑的關(guān)系,明白同步衛(wèi)星的特點(diǎn)；建立 起關(guān)于各種衛(wèi)星運(yùn)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(shè)想變成現(xiàn)實(shí)的過程,培育同學(xué)的科學(xué)思維；體會(huì)猜想、 外推的科學(xué)方法,（2）通過用萬有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)的學(xué)問推導(dǎo)第一宇宙速度,提高同學(xué)運(yùn)名師精編 優(yōu)秀教案用所學(xué)學(xué)問分析和解決問題的才能,培育同學(xué)科學(xué)探究才能；（3）通過對(duì)衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的爭(zhēng)論,培育同學(xué)歸納、分析、推導(dǎo)及表達(dá)才能；3、情感態(tài)度與價(jià)值觀（1）明白人類探究太空的過程,感受科技進(jìn)展對(duì)人類進(jìn)步的龐大促進(jìn)作用,通過對(duì)我國(guó)航天事業(yè)的明白,參透愛國(guó)主義訓(xùn)練；（2）感知人類探究宇宙的理想及龐大成就,激發(fā)同學(xué)學(xué)習(xí)物理

4、的熱忱,促使 同學(xué)樹立獻(xiàn)身科學(xué)的人生觀和價(jià)值觀；（3）熟悉到天體運(yùn)動(dòng)問題實(shí)質(zhì)是牛頓其次定律的應(yīng)用,能對(duì)已有學(xué)問進(jìn)行組 織和歸類,學(xué)會(huì)構(gòu)建學(xué)問體系；四、教學(xué)方法：“ 問題 -探究” 教學(xué),啟示式教學(xué),多媒體幫助教學(xué)；五、教學(xué)重點(diǎn)（1）第一宇宙速度的推導(dǎo),明白其次、第三宇宙速度；（2）衛(wèi)星運(yùn)行速率與軌道半徑之間的關(guān)系；六、教學(xué)難點(diǎn)人造衛(wèi)星運(yùn)行速度與衛(wèi)星發(fā)射速度的區(qū)分；七、教學(xué)思路 以同學(xué)為主體,促進(jìn)同學(xué)學(xué)問、才能、品德三維一體的全面進(jìn)展,這是本教案設(shè)計(jì)的基本理念； 同學(xué)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,具備明白決問題的基本工具；因此教案設(shè)計(jì)上采納“ 問題-探究” 法,在

5、設(shè)計(jì)中突動(dòng)身揮同學(xué)的主體作用, 課堂中通過設(shè)疑摸索啟示引導(dǎo)這樣一條 主線,激發(fā)勉勵(lì)同學(xué)的大膽摸索、 積極參加, 讓同學(xué)通過自己的分析爭(zhēng)論來把握 獵取相關(guān)的學(xué)問和方法；教學(xué)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(jìn)展, 這一飛天理想最終變 成現(xiàn)實(shí),我國(guó)航天員也第一次在飛船艙外的茫茫太空留下了中國(guó)人的腳?。徊シ派裰燮咛?hào)點(diǎn)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(hào)出艙視頻片段：百度搜尋 ：/show/wqqaBvziYu53hC4

6、1.html 本節(jié)課,我們就來學(xué)習(xí)人類如何走出地球,飛上宇宙,進(jìn)行宇宙航行的；二、新課教學(xué) 1、引導(dǎo)同學(xué)猜想、提出“ 牛頓的設(shè)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(huì)落回地面, 在地面拋出一個(gè)物體, 拋出的速度越大, 落地點(diǎn)與拋出點(diǎn)的水平距 離越大；地球可近似看成個(gè)球體, 假如拋出的速度很大, 地面仍能看成是水平面嗎？同學(xué)： 不能？應(yīng)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(cè)就沒有宏大的發(fā)覺”；在已有事實(shí)的基礎(chǔ)上,合理外推,科學(xué)假設(shè),是認(rèn)知未知事物的的一種科學(xué)方法；那么由以上事實(shí)基礎(chǔ),你能作出怎樣的猜想呢？同學(xué)：

7、 摸索并回答；老師： 同 學(xué)們 今 天的想 法 居 然與 牛 頓 當(dāng)年的 想 法 是一 樣 的 ,這是 牛 頓 在1687 年出版的自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)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(shè)想的視頻：百度搜尋 /v_show/id_XMjMzNjkwMzY=.html 陳述牛頓的設(shè)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(diǎn)就越遠(yuǎn)；假如沒有空氣阻力,拋出的速度足夠大時(shí),物體就不再落回地面,它 將繞地球運(yùn)動(dòng),成為一顆人造地球衛(wèi)星；將同學(xué)猜想與牛頓的設(shè)想作對(duì)比,歡樂；2、三種宇宙速度作出確定, 讓同學(xué)體驗(yàn)摸索的過程帶來的老師 ：從牛頓提出大膽的設(shè)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(dāng)時(shí)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(huì)繞地球運(yùn)動(dòng)不會(huì)落下來？（提示：將衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)近似看成勻速圓周運(yùn)動(dòng)）同學(xué)自主推導(dǎo)：設(shè)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(yùn)行速度為 V；萬有引力供應(yīng)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(yùn)動(dòng)必需具有的速度,叫第一宇宙速度； 它也是發(fā)射一個(gè)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(gè)物體,它將在貼著地球表面的軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；那么,如何使物體

9、的速度達(dá)到 7.9 呢？利用三級(jí)火箭為運(yùn)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(jià)高,有沒有更好的方法呢？期望大家今日努力學(xué)習(xí),撐握好科學(xué)學(xué)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(xiàn)；老師提出問題： 假如衛(wèi)星的發(fā)射速度比 同學(xué)摸索并回答：7.9km/s 大一點(diǎn),衛(wèi)星會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)？假如衛(wèi)星的發(fā)射速度比 7.9km/s 大一點(diǎn),地球的引力將不足以為其供應(yīng)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,開頭做離心運(yùn)動(dòng)；老師補(bǔ)充： 同學(xué)們回答得不錯(cuò)！假如衛(wèi)星的發(fā)射速度比7.9km/s 大一點(diǎn),地球的引力將不足以為其供應(yīng)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,先做離心運(yùn)動(dòng), 最終繞地球

10、運(yùn)動(dòng)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(xué)學(xué)問證明（介紹近地點(diǎn)、遠(yuǎn)地點(diǎn)）,且衛(wèi)星做變速率運(yùn)動(dòng),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(huì)怎樣？同學(xué)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(yuǎn)地點(diǎn)離地球太遠(yuǎn),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(dá)到或超過 11.2km/s時(shí),物體將擺脫地球引力的束縛, 離開地球；我們把 11.2km/s 這個(gè)速度稱為其次宇宙速度；物體脫離地球引力束縛后,仍會(huì)受到太陽引力的束縛；假如發(fā)射物體的速度 更大,達(dá)到或超過 16.7km/s 時(shí),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(gè)速度稱為第三宇宙速度；3、衛(wèi)星運(yùn)行規(guī)律老師： 剛才我們爭(zhēng)論了三個(gè)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(shí)際上這些 衛(wèi)星并不是貼著地球 表面運(yùn)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(yùn)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(gè)更大？哪一個(gè)更簡(jiǎn)單？為什么？2 衛(wèi)星 在不同軌道 繞地球運(yùn)動(dòng)的速度又怎樣算？它與衛(wèi)星的發(fā)射速度是同 一個(gè)速度嗎？為簡(jiǎn)化問題,我們將不同軌道上運(yùn)行的衛(wèi)星看成勻速度圓周運(yùn)動(dòng),請(qǐng) 同學(xué)們用已學(xué)的學(xué)問探究衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的速度、周期和軌道半徑的關(guān)系

12、；同學(xué)探究：可得：同學(xué)總結(jié),老師適當(dāng)補(bǔ)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(bǔ)充,被發(fā)射物體僅依靠自己的初動(dòng)能克服地球引力上升肯定的高度,進(jìn)入運(yùn)行 軌道；運(yùn)行速度是指衛(wèi)星在進(jìn)入軌道后繞地球運(yùn)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(jiǎn)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(yùn)動(dòng)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(dāng)衛(wèi)星圍繞地球表面運(yùn)行時(shí),軌道半徑最小,運(yùn)行速度最大,此時(shí)發(fā)射速 度與運(yùn)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(yùn)行速 度；4、課堂練習(xí) 地球同步衛(wèi)星是

13、人為發(fā)射的一種衛(wèi)星,它相對(duì)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(dòng),角速度與地球自轉(zhuǎn)角速度相同,故稱地球同步衛(wèi)星,設(shè)地球表面的重力加速度為g,地球半徑為R,請(qǐng)大家根據(jù)所學(xué)學(xué)問估算它的軌道高度；5、理想成真同學(xué)閱讀并匯報(bào)通過網(wǎng)絡(luò)查閱的人類航天進(jìn)展史中的主要標(biāo)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(hào)宇宙飛船圍繞地球一周,成為飛出地球大氣層進(jìn)入外層空間的第一人31969 年 7 月 20 日：美國(guó)“ 阿波羅”11 號(hào)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(shí)整,我國(guó)自行研制的“ 神舟” 五號(hào)載人飛船在中國(guó)酒 泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空；這是中國(guó)首次進(jìn)行載人航天飛行；乘坐“ 神舟” 五號(hào) 載人飛船執(zhí)行任務(wù)的航天員是 38 歲的楊利偉；52022 年 10 月 24 日,我國(guó)首顆探月衛(wèi)星“ 嫦娥一號(hào)” 在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā) 射勝利；老師介紹我國(guó)的探月方案：12022 年2022 年 為“ 繞” 的階段,主要目標(biāo)是發(fā)射“ 嫦娥一號(hào)” 探測(cè)衛(wèi)星,對(duì)月球進(jìn)行為期 1 年的全球性、整體性和綜合性探測(cè)；這一方案已經(jīng)勝利實(shí)現(xiàn)； 22022 年 2022 年 為“ 落” 的階段,主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)月球表

15、面軟著陸與月球 巡察探測(cè)；32022 年2022 年 為“ 回” 的階段,主要目標(biāo)是實(shí)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(gè)階段后,中國(guó)才有可能考慮和實(shí)施載人登月；隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展, 我們的理想逐步成真, 我們探測(cè)太空的腳步會(huì)越走越 快,越走越遠(yuǎn)； 或許有一天我們也能到其它星球旅行定居；這些理想的實(shí)現(xiàn)有賴 以我們今日的努力學(xué)習(xí)；7、課堂小結(jié) 本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了如何用萬有引力定律來爭(zhēng)論衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)問題,深化了對(duì)萬有引力是向心力這一爭(zhēng)論天體運(yùn)動(dòng)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(yùn)行的最終請(qǐng)同學(xué)們觀賞我國(guó)“ 嫦娥一號(hào)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(xí)： 1、3 2閱讀教科書上 P42的科學(xué)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(diǎn) 9、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： 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(yùn)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(yùn)行規(guī)律四、理想成真：明白了人類的航天進(jìn)展史；名師精編 優(yōu)秀教案教學(xué)反思 :本節(jié)課能始終以同學(xué)為主體細(xì)心設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng),充分利用好網(wǎng)絡(luò)資源 創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境, 調(diào)動(dòng)同學(xué)的學(xué)習(xí)愛好, 準(zhǔn)時(shí)把握時(shí)機(jī), 提問、啟