高一物理 必修二《宇宙航行》教學(xué)設(shè)計(jì)

1、 PAGE PAGE 46.5宇宙航行華中師范大學(xué)龍崗附屬中學(xué) 歐抒藍(lán)一、教材分析宇宙航行是普通高中教科書物理必修第二冊(cè)第六章第5節(jié)的內(nèi)容。“宇宙航行”是本章的最后一節(jié)，屬于課程標(biāo)準(zhǔn)中“力和運(yùn)動(dòng)”的模塊。本節(jié)是在學(xué)生學(xué)了圓周運(yùn)動(dòng)、萬有引力定律并初步體會(huì)了應(yīng)用定律測(cè)量天體質(zhì)量的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)的，主要研究如何利用力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的成功發(fā)射，并結(jié)合勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及萬有引力定律總結(jié)衛(wèi)星運(yùn)行的參數(shù)特點(diǎn)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)萬有引力理論在人類航天事業(yè)發(fā)展、探索宇宙空間所作出的重大貢獻(xiàn)，深刻體會(huì)物理知識(shí)對(duì)科技發(fā)展做出的貢獻(xiàn)。二、學(xué)情分析通過學(xué)習(xí)，大部分學(xué)生已經(jīng)掌握如何計(jì)算萬有引力，并知道物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的受力

2、特征，熟悉了用線速度、角速度、周期表示的向心力表達(dá)式，知道忽略地球自轉(zhuǎn)時(shí)重力與萬有引力的關(guān)系，且對(duì)衛(wèi)星發(fā)射、同步衛(wèi)星、探索宇宙奧秘有濃厚興趣。但是學(xué)生建立運(yùn)動(dòng)模型，動(dòng)腦分析深層次問題還不夠積極主動(dòng)，表述時(shí)還缺少邏輯性和嚴(yán)謹(jǐn)性，對(duì)于討論物理量之間的聯(lián)系還不能準(zhǔn)確無誤，認(rèn)識(shí)問題容易表面化。三、教學(xué)目標(biāo)（一）物理觀念（二）科學(xué)思維通過勻速圓周運(yùn)動(dòng)模型的分析處理，計(jì)算人造地球衛(wèi)星運(yùn)行的線速度、角速度、周期，并能總結(jié)衛(wèi)星“圓規(guī)道”運(yùn)行參數(shù)與軌道半徑的關(guān)系。培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用解決物理問題的能力（三）科學(xué)探究通過牛頓對(duì)衛(wèi)星設(shè)想的動(dòng)畫演示，體驗(yàn)，學(xué)會(huì)建立“勻速圓周運(yùn)動(dòng)模型”，推導(dǎo)第一宇宙速度，理解第一宇宙速度的物理

3、含義；了解第二和第三宇宙速度的數(shù)值及含義，并感受人類對(duì)客觀世界不斷探究的精神和情感；（四）科學(xué)態(tài)度與責(zé)任通過視頻資料及網(wǎng)絡(luò)資源了解近地衛(wèi)星、地球同步衛(wèi)星，嘗試?yán)盟鶎W(xué)的知識(shí)分析衛(wèi)星的運(yùn)行特點(diǎn)。激發(fā)學(xué)生探索未知事物的興趣，樹立為我國(guó)航天事業(yè)發(fā)展而努力奮斗的信念。四、教學(xué)重點(diǎn)衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)參量的推導(dǎo)與應(yīng)用五、教學(xué)難點(diǎn)1、理解第一宇宙速度的含義。2、人造衛(wèi)星處理方法（繞地球的“勻速圓周運(yùn)動(dòng)”模型六、教學(xué)過程【課的引入】圖片：星空、飛天、太空行走，從人類對(duì)宇宙的向往及如今夢(mèng)想實(shí)現(xiàn)來引出課題學(xué)生活動(dòng)：觀看圖片，感受宇宙之美，產(chǎn)生對(duì)探索宇宙，掌握衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的興趣教學(xué)資源：圖片：星空、飛天、太

4、空行走設(shè)計(jì)意圖：激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，感受自然和諧之美，感受人類實(shí)現(xiàn)夢(mèng)想的自豪感【活動(dòng)】新課教學(xué)：1、衛(wèi)星的發(fā)射（1）牛頓對(duì)人造衛(wèi)星的設(shè)想。由生活經(jīng)驗(yàn)得到物體平拋的初速度越大，被認(rèn)出得越遠(yuǎn)，【視頻】：牛頓設(shè)想：站在高山，以更大的速度將物體拋出，物體的軌跡在地面的投影為地球的一段圓弧，速度越大，對(duì)應(yīng)的圓弧越大，速度大于某一值時(shí)，物體應(yīng)該繞地球表面飛行，不落向地面?！驹O(shè)問】1、此時(shí)物體的受力與運(yùn)動(dòng)有怎樣的關(guān)系？學(xué)生活動(dòng)：觀察、思考、推理：從物體的受力與運(yùn)動(dòng)分析，建立繞地球的“勻速圓周運(yùn)動(dòng)”模型。設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生對(duì)常見現(xiàn)象深入思考的能力，培養(yǎng)分析物理問題，建立物理模型的意識(shí)。（2）第一宇宙速度的計(jì)算

5、與含義【設(shè)問】你能計(jì)算出使物體不再下落，恰好繞著地球飛行的最小發(fā)射速度嗎？ 鼓勵(lì)學(xué)生用不同的方法計(jì)算最小的發(fā)射速度。學(xué)生活動(dòng)：建立勻速圓周運(yùn)動(dòng)模型，利用合外力等于向心力列方程進(jìn)行求解；從萬有引力與重力的關(guān)系思考如何求出最小發(fā)射速度；總結(jié)第一宇宙速度的第一及計(jì)算方法、播放視頻：第一顆人造衛(wèi)星成功發(fā)射。設(shè)計(jì)意圖：促使學(xué)生在新情境中進(jìn)一步理解勻速圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，學(xué)習(xí)建立模型，并利用不同的思路解題，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維。培養(yǎng)學(xué)生的總結(jié)能力。感受理論研究對(duì)實(shí)際應(yīng)用的指導(dǎo)作用。體會(huì)物理知識(shí)的強(qiáng)大，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。（3）第二、三宇宙速度【引導(dǎo)和設(shè)問】1、如果發(fā)射速度大于7.9km/s衛(wèi)星會(huì)如何運(yùn)動(dòng)？學(xué)

6、生活動(dòng):做出猜想，嘗試畫出物體可能的運(yùn)動(dòng)軌跡，并嘗試說明繪制的依據(jù)。學(xué)生活動(dòng)：思考，交流，傾聽。形成思維碰撞，通過教師的引導(dǎo)，學(xué)生間的相互補(bǔ)充，嘗試用圓周運(yùn)動(dòng)中力的供需關(guān)系解釋衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的軌跡。了解第二宇宙速度和第三宇宙速度的含義。教師引導(dǎo)學(xué)生：從力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系去思考問題。并說明實(shí)際的運(yùn)動(dòng)軌跡要通過更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)推算得出。請(qǐng)有興趣的同學(xué)參考牛頓自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理動(dòng)畫展示：衛(wèi)星以不同發(fā)射速度發(fā)射時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況教學(xué)資源：課本：P44，電子白板，F(xiàn)LASH動(dòng)畫。設(shè)計(jì)意圖：通過該環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生在面對(duì)書中的結(jié)論時(shí)學(xué)會(huì)深入思考，發(fā)展學(xué)生思維的深刻性，激發(fā)學(xué)生的探究欲望，并通過討論進(jìn)一步加深對(duì)與力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的認(rèn)識(shí)

7、。通過動(dòng)畫形象生動(dòng)的表現(xiàn)三個(gè)宇宙速度下物體的運(yùn)動(dòng)，使學(xué)生印象深刻【活動(dòng)】2、衛(wèi)星的運(yùn)行(1)衛(wèi)星的運(yùn)行參數(shù)【設(shè)問】質(zhì)量為m的衛(wèi)星繞地球M做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，其運(yùn)行的線速度、角速度、周期和向心加速度的大小與什么因素有關(guān)？教師：利用動(dòng)畫演示進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生用最簡(jiǎn)潔的話語總結(jié)衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律學(xué)生活動(dòng)：總結(jié)衛(wèi)星勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：高軌低速周期長(zhǎng)或軌道越高，衛(wèi)星運(yùn)行越慢。教學(xué)資源：學(xué)案、實(shí)物展臺(tái)、FLASH動(dòng)畫設(shè)計(jì)意圖：進(jìn)一步認(rèn)識(shí)衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，為后續(xù)地球同步衛(wèi)星的學(xué)習(xí)鋪墊基礎(chǔ)，同時(shí)鍛煉學(xué)生歸納總結(jié)，簡(jiǎn)潔表述的能力。(2)比較發(fā)射速度與運(yùn)行速度【講解與設(shè)問】明確什么是發(fā)射速度，什么是運(yùn)行速度。

8、、最小的發(fā)射速度是多少？最大的環(huán)繞速度是多少？、比較發(fā)射速度、第一宇宙速度、衛(wèi)星勻速圓周運(yùn)動(dòng)運(yùn)行速度的大小。、近地衛(wèi)星的運(yùn)行速度是多少？學(xué)生活動(dòng)：總結(jié)：宇宙速度都指發(fā)射速度。通過討論認(rèn)識(shí)7.9km/s既是最小的發(fā)射速度，也是最大的環(huán)繞速度；總結(jié)：V發(fā)7.9km/sV運(yùn)；近地衛(wèi)星：v=7.9km/s設(shè)計(jì)意圖：幫助學(xué)生明晰發(fā)射速度與運(yùn)行速度的概念，并掌握兩者的區(qū)別與聯(lián)系.明確近地衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，便于與同步衛(wèi)星進(jìn)行比較?！净顒?dòng)】3、地球同步衛(wèi)星(1) 討論地球同步衛(wèi)星的軌道特點(diǎn)【播放視頻】“北斗”導(dǎo)航定位系統(tǒng)中有關(guān)地球靜止軌道衛(wèi)星的新聞?！緢D片】北斗系統(tǒng)衛(wèi)星軌道圖【追問】哪一個(gè)是地球靜止軌道？學(xué)生活

9、動(dòng)：了解地球同步衛(wèi)星的含義，分析同步衛(wèi)星的軌道特點(diǎn)?？偨Y(jié)：所有衛(wèi)星軌道的中心都應(yīng)該在地球的中心。設(shè)計(jì)意圖：通過學(xué)生的交流互動(dòng)，教師的質(zhì)疑啟發(fā)，認(rèn)識(shí)同步衛(wèi)星的軌道只能與赤道共面的必要性，進(jìn)一步理解衛(wèi)星在圓軌道上穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，必定滿足萬有引力=向心力。(2) 討論地球同步衛(wèi)星的運(yùn)行參數(shù)特點(diǎn)【追問】地球同步衛(wèi)星的周期一定，與地球自轉(zhuǎn)的周期相同是24h，那么其它運(yùn)行參數(shù)有何特點(diǎn)？教師：介紹地球同步衛(wèi)星最多只有120顆。學(xué)生活動(dòng)：通過例題，總結(jié)：地球同步衛(wèi)星的“六個(gè)一定”。感受空間資源的有限，認(rèn)識(shí)發(fā)展發(fā)展航天事業(yè)的緊迫性。教學(xué)資源：學(xué)案設(shè)計(jì)意圖：感受物理知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用。通過學(xué)生的交流互動(dòng)，教師的質(zhì)疑啟發(fā)，認(rèn)識(shí)同步衛(wèi)星的軌道只能與赤道共面的必要性，進(jìn)一步理解衛(wèi)星在圓軌道上穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，必定滿足萬有引力=向心力。感受我國(guó)航天事業(yè)的發(fā)展具有領(lǐng)先水平，增強(qiáng)民族自豪【講授】4、激發(fā)興趣、放飛