2024-2025學(xué)年高中物理第六章萬有引力與航天5宇宙航行3教案新人教版必修2

PAGE1-宇宙航行（3）教材分析本節(jié)內(nèi)容是人教版中學(xué)物理《必修二》第六章第五節(jié)“宇宙航行”的第一課時，屬于課程標(biāo)準(zhǔn)中“力和運動”的模塊。本節(jié)是在學(xué)生學(xué)了圓周運動、萬有引力定律并初步體會了應(yīng)用定律測量天體質(zhì)量的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)的，主要探討如何利用力和運動的關(guān)系實現(xiàn)衛(wèi)星的勝利放射，并結(jié)合勻速圓周運動的規(guī)律及萬有引力定律總結(jié)衛(wèi)星運行的參數(shù)特點，讓學(xué)生相識萬有引力理論在人類航天事業(yè)發(fā)展、探究宇宙空間所作出的重大貢獻，深刻體會物理學(xué)問對科技發(fā)展做出的貢獻。學(xué)情分析從學(xué)生的年齡特征看,學(xué)生處于高一階段,有著較強的新奇心,但接受學(xué)問易于流于表象,不易接受推理性強的學(xué)問,形象思維實力仍舊強于抽象思維實力;從學(xué)生認知水平上看,學(xué)生已駕馭圓周運動的解題方法和萬有引力定律的內(nèi)容,對“萬有引力定律”解決天體運行問題也已經(jīng)有了初步的了解。從學(xué)生生活環(huán)境看,現(xiàn)代社會的信息化,為學(xué)生接受學(xué)問供應(yīng)了多樣化的渠道,使他們具有較寬的學(xué)問面;這一過程中,激發(fā)學(xué)生的愛國熱忱和航天精神,也引導(dǎo)學(xué)生體會科學(xué)探討的方法和物理規(guī)律對人類折服自然的重要意義,使學(xué)生相識到學(xué)問的力氣。教學(xué)目標(biāo)學(xué)問與技能:1.能夠用萬有引力定律和牛頓其次定律推導(dǎo)第一宇宙速度,了解其次、第三宇宙速度學(xué)問及其意義。2.駕馭人造地球衛(wèi)星的運行規(guī)律,會推導(dǎo)運行速度、角速度、周期、向心加速度與軌道半徑的關(guān)系。過程與方法:1.經(jīng)驗探究人造衛(wèi)星由設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實的過程,體會猜想的科學(xué)方法,培育學(xué)生的科學(xué)思維。2.通過用萬有引力定律推導(dǎo)第一宇宙速度,提高學(xué)生運用學(xué)過的新學(xué)問分析和解決問題的實力,培育學(xué)生科學(xué)探究實力。3.通過對衛(wèi)星運動規(guī)律的探討,培育學(xué)生歸納、分析、推導(dǎo)及合理的表達實力,養(yǎng)成用有引力是天體運動的向心力這一基本方法探討問題的習(xí)慣。情感看法與價值觀:1.了解人類探究太空的過程,感受科技發(fā)展對人類進步的巨大促進作用,通過對我國航天事業(yè)發(fā)展史的了解,感受航天精神,培育學(xué)生的愛國主義情懷。2.感知人類探究宇宙的幻想及巨大成就,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱忱,促使學(xué)生樹立獻身科學(xué)的人生觀和價值觀。3.體驗到探究自然規(guī)律、將學(xué)問應(yīng)用于實踐的艱辛和樂趣。重點難點教學(xué)重點:第一宇宙速度的推導(dǎo)。教學(xué)難點:第一宇宙速度是衛(wèi)星放射的最小速度,是衛(wèi)星環(huán)繞地球運行的最大速度;人造衛(wèi)星的速度、周期的比較；探討天體運動的基本思路與方法。教學(xué)活動活動1【復(fù)習(xí)導(dǎo)入】探究宇宙的奇妙,奔向廣袤而遙遠的太空,是人類自古以來的幻想。讓我們帶著對太空無限的憧憬,一起來回憶一下,在上一節(jié)課我們學(xué)習(xí)了哪些內(nèi)容?學(xué)生活動：觀看圖片，感受宇宙之美，產(chǎn)生對探究宇宙，駕馭衛(wèi)星運動規(guī)律的愛好。教學(xué)資源：圖片星空、飛天、太空行走。設(shè)計意圖：激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)愛好，感受自然和諧之美，感受人類實現(xiàn)幻想的驕傲感，鞏固舊學(xué)問。活動2【新課導(dǎo)入】“嫦娥一號”、“太空行走”、“神十與天宮一號對接”圓了中國人盼望已久的飛天夢，那么，衛(wèi)星是如何上天的？又是如何到達指定高度的？它會掉下來嗎？是什么力使衛(wèi)星能繞地球飛行？這就是這節(jié)課我們要學(xué)習(xí)的內(nèi)容：第六章第五節(jié)《宇宙航行》?；顒?【新課教學(xué)】人造衛(wèi)星的放射1.牛頓對人造衛(wèi)星的設(shè)想由生活閱歷得到物體平拋的初速度越大，被認出得越遠，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，對應(yīng)的圓弧越大，速度大于某一值時，物體應(yīng)當(dāng)繞地球表面飛行，不落向地面。【設(shè)問】此時物體的受力與運動有怎樣的關(guān)系？學(xué)生活動：視察、思索、推理：從物體的受力與運動分析，建立繞地球的“勻速圓周運動”模型。教學(xué)資源：視頻資料。設(shè)計意圖：培育學(xué)生對常見現(xiàn)象深化思索的實力，培育分析物理問題，建立物理模型的意識。2.第一宇宙速度的計算與含義【設(shè)問】你能計算出環(huán)繞地球運行的最大環(huán)繞速度嗎？這個數(shù)值是不是使物體不再下落，恰好圍著地球飛行的最小放射速度呢？激勵學(xué)生用不同的方法計算?！局v解與設(shè)問】明確什么是放射速度，什么是運行速度。學(xué)生活動：從萬有引力與重力的關(guān)系思索如何求出最大環(huán)繞速度；總結(jié)第一宇宙速度的第一及計算方法。教學(xué)資源：學(xué)案，計算器。設(shè)計意圖：促使學(xué)生在新情境中進一步理解勻速圓周運動的特點，學(xué)習(xí)建立模型，并利用不同的思路解題，培育學(xué)生的發(fā)散思維。培育學(xué)生的總結(jié)實力。感受理論探討對實際應(yīng)用的指導(dǎo)作用。體會物理學(xué)問的強大，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的愛好。3.其次、三宇宙速度【設(shè)問】假如放射速度大于7.9km/s衛(wèi)星會如何運動？假如放射速度大于11.2km/s衛(wèi)星會如何運動？學(xué)生活動:做出猜想，嘗試畫出物體可能的運動軌跡，并嘗試說明繪制的依據(jù)。學(xué)生活動：思索，溝通，傾聽。形成思維碰撞，通過老師的引導(dǎo)，學(xué)生間的相互補充，嘗試用圓周運動中力的供需關(guān)系說明衛(wèi)星運動的軌跡。了解其次宇宙速度和第三宇宙速度的含義。老師引導(dǎo)學(xué)生：從力與運動的關(guān)系去思索問題。并說明實際的運動軌跡要通過更嚴謹?shù)臄?shù)學(xué)推算得出。請有愛好的同學(xué)參考牛頓《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》動畫展示：衛(wèi)星以不同放射速度放射時的運動狀況。教學(xué)資源：FLASH動畫。設(shè)計意圖：通過該環(huán)節(jié)，培育學(xué)生在面對書中的結(jié)論時學(xué)會深化思索，發(fā)展學(xué)生思維的深刻性，激發(fā)學(xué)生的探究欲望，并通過探討進一步加深對與力和運動關(guān)系的相識。通過動畫形象生動的表現(xiàn)三個宇宙速度下物體的運動，使學(xué)生印象深刻。二．人造衛(wèi)星的運行【設(shè)問】如此宏大的幻想實現(xiàn),是基于我們所學(xué)習(xí)過的哪個物理模型?它最核心的探討方法是什么?【設(shè)問】質(zhì)量為m的衛(wèi)星繞地球M做勻速圓周運動時，其運行的線速度、角速度、周期和向心加速度的大小與什么因素有關(guān)？

學(xué)生活動：建立勻速圓周運動模型，利用合外力等于向心力列方程進行求解；思索，填寫學(xué)案的表格，并嘗試發(fā)覺規(guī)律。展示與溝通，老師：利用動畫演示進一步引導(dǎo)學(xué)生用最簡潔的話語總結(jié)衛(wèi)星的運動規(guī)律學(xué)生活動：總結(jié)衛(wèi)星勻速圓周運動時的運動規(guī)律。教學(xué)資源：學(xué)案、FLASH動畫。設(shè)計意圖：進一步相識衛(wèi)星做勻速圓周運動的規(guī)律，為后續(xù)地球同步衛(wèi)星的學(xué)習(xí)鋪墊基礎(chǔ)，同時熬煉學(xué)生歸納總結(jié)，簡潔表述的實力。三．幻想成真回顧人類史上載人航天事業(yè)的發(fā)展，介紹航天科學(xué)的三位先驅(qū)。激勵學(xué)生努力學(xué)習(xí)，實現(xiàn)人類探究更遠空間的愿望。學(xué)生活動：了解人類航天事業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，激發(fā)學(xué)習(xí)愛好,感受太空環(huán)境與地球環(huán)境的不同。教學(xué)資源：視頻資料。設(shè)計意圖：激發(fā)學(xué)生的民族驕傲感，客觀相識我國與發(fā)達國家在航天事業(yè)上的差距，樹立為我國航天事業(yè)發(fā)展做出貢獻的信念。活動4【課堂小結(jié)】老師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)本節(jié)課所學(xué)的主要內(nèi)容：一個模型，兩個方程，三個速度。設(shè)計意圖：培育學(xué)生歸納、分析及合理的表達實力?；顒?【課堂典例】例題1：關(guān)于第一宇宙速度，下列說法中錯誤的是(AD)

A．它是人造地球衛(wèi)星繞地飛行的最小速度

B．它是人造地球衛(wèi)星在近地圓形軌道上的運行速度

C．它是能使衛(wèi)星進入近地圓形軌道的最小放射速度D．由人造衛(wèi)星環(huán)繞地球運轉(zhuǎn)的速度例題2：某星球表面重力加速度g，軌道半徑為R，在該星球上一顆軌道半徑為2R的衛(wèi)星，該衛(wèi)星的運行速率是（

C

）設(shè)計意圖：提高學(xué)生運用學(xué)過的學(xué)問分析和解決問題的實力。活動6【鞏固練習(xí)】1.兩顆人造地球衛(wèi)星質(zhì)量之比m1∶m2=1∶2,軌道半徑之比R1∶R2=3∶1，下列有關(guān)數(shù)據(jù)之比正確的是()A.周期之比T1∶T2=3∶1

B.線速度之比v1∶v2=3∶1C.向心力之比F1∶F2=1∶9

D.向心加速度之比a1∶a2=1∶9宇航員站在一星球表面，沿水平方向以v0的初速度拋出一個小球，測得拋出點的高度為h，拋出點與落地點之間的水平距離為L，已知該星球的半徑為R．求該星球的第一宇宙速度（即人造衛(wèi)星在該星球表面做勻速圓周運動必需具有的速度）．設(shè)計意圖：進一步提高學(xué)生運用學(xué)過的學(xué)問分析和解決問題的綜合實力?；顒?【解題小結(jié)】讓學(xué)生完成學(xué)問小結(jié)和方法小結(jié)。設(shè)計意圖：培育學(xué)生歸納學(xué)問和表達實力?；顒?【課后作業(yè)】完成學(xué)案課后鞏固。閱讀科學(xué)閑逛“黑洞”。查閱人造衛(wèi)星的種類，同步衛(wèi)星和人造衛(wèi)星變軌問題。板書設(shè)計6.5宇宙航行一．人造衛(wèi)星的放射二.人造衛(wèi)星的運行三.幻想成真第一宇宙速度1.模型的建立：勻速圓周運動其次宇宙速度2.動力學(xué)方程：