宇宙航行教學(xué)設(shè)計(jì) (2)

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1、《宇宙航行》教學(xué)設(shè)計(jì) 一．教材分析 人教版必修二第六章第五節(jié)《宇宙航行》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，介紹了三個宇宙速度的含義。本節(jié)內(nèi)容是萬有引力定律在天體運(yùn)動中的具體運(yùn)用，是航天科學(xué)技術(shù)理論基礎(chǔ)。引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)的思維方法，探究人造衛(wèi)星的發(fā)射原理，進(jìn)行知識的正向遷移，順利、流暢地推導(dǎo)第一宇宙速度，有助于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維、邏輯思維和分析推理的能力。另外，學(xué)生通過對人造衛(wèi)星、宇宙速度的了解，也將潛移默化地產(chǎn)生對航天科學(xué)的熱愛，增強(qiáng)民族自信心和自豪感。 二．學(xué)情分析 通過前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生已對平拋運(yùn)動、曲線運(yùn)動的特點(diǎn)、萬有引力定律已有一定的了解。在此基礎(chǔ)上，通過教師

2、合理誘導(dǎo)，按照遷移規(guī)律科學(xué)地設(shè)計(jì)問題情境，促進(jìn)學(xué)生探究，獲得新知。盡管學(xué)生對天體運(yùn)動的知識儲備不足，猜想可能缺乏科學(xué)性，表達(dá)也許欠妥。但只要始終參與到學(xué)習(xí)情境中，五官體驗(yàn)激活思維，大膽猜想，敢于表達(dá)，就都能獲得發(fā)展和提高。 三．教學(xué)目標(biāo) （一）知識與技能 1．通過觀察思考、合作探究使學(xué)生知道人造地球衛(wèi)星的發(fā)射原理； 2．通過閱讀、合理誘導(dǎo)與精心研究使學(xué)生掌握三個宇宙速度，學(xué)會推導(dǎo)第一宇宙速度的兩個求解公式； 3．通過公式分析、練習(xí)反饋使學(xué)生掌握用萬有引力定律和圓周運(yùn)動知識求解有關(guān)衛(wèi)星運(yùn)動的基本問題。 （二）過程與方法 1．通過對人造衛(wèi)星的發(fā)射原理和第一宇宙速度公式推導(dǎo)的學(xué)習(xí)，使學(xué)

3、生經(jīng)歷科學(xué)探究、分析、歸納的思維過程； 2．教育學(xué)生在處理實(shí)際問題時，如何忽略次要因素，抓住主要因素，抽象出物理模型。從而對學(xué)生進(jìn)行物理研究方法的培養(yǎng)。 （三）情感態(tài)度與價值觀 1．在主動學(xué)習(xí)合作探究過程中，體驗(yàn)和諧、流暢、民主、愉悅的學(xué)習(xí)情境，在滿懷熱望的探究中不斷獲得美的感受和成功的喜悅。 2．介紹我國航天事業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，激發(fā)學(xué)生的求知欲和熱愛科學(xué)的激情，增強(qiáng)民族自信心和自豪感，培養(yǎng)愛國熱情。 四．教學(xué)重點(diǎn) 1．人造衛(wèi)星的發(fā)射原理，第一宇宙速度的推導(dǎo)；? 2．衛(wèi)星做圓周運(yùn)動時，各運(yùn)動量與軌道半徑r的關(guān)系。 五．教學(xué)難點(diǎn) 1．衛(wèi)星做圓周運(yùn)動時，各運(yùn)動量與軌道半徑r的關(guān)系；

4、 2．人造衛(wèi)星的運(yùn)行速度與衛(wèi)星發(fā)射速度的區(qū)別。 六．教學(xué)準(zhǔn)備 多媒體課件、投影儀、計(jì)算機(jī) 七．教學(xué)方法 啟發(fā)探究式教學(xué)、多媒體輔助教學(xué)。 八．設(shè)計(jì)思想 1．教學(xué)主線設(shè)計(jì) 本節(jié)課是應(yīng)用課，學(xué)生已學(xué)過平拋運(yùn)動、勻速圓周運(yùn)動、萬有引力定律等基本理論，具備了解決問題的基本工具。所以在設(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)的知識和方法。 2．教學(xué)媒體設(shè)計(jì) 通過多媒體課件，創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)求知欲望；增強(qiáng)感性認(rèn)識，將抽象變得具體，幫助學(xué)生認(rèn)識科學(xué)的本質(zhì)及內(nèi)涵。并利用課件板書相關(guān)內(nèi)容

5、，增大課堂容量。 九．課時安排 一節(jié)課 十．教學(xué)過程 （一）創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)情感 1．多媒體演示“神舟六號宇宙飛船發(fā)射、運(yùn)行、返回”視頻剪輯。（播放同時可向?qū)W生介紹、講解有關(guān)宇宙飛船發(fā)射、運(yùn)行、返回等過程中的一些知識。） 2．教師導(dǎo)入：（將音量調(diào)小，與課件播放同步） 自古以來飛天一直是全人類的夢想，人類也為此做出了不懈的追求和巨大的犧牲。我國古代的萬戶就是其中一個，他曾經(jīng)將自己用47枚火箭捆綁，嘗試飛天，不幸點(diǎn)火后火箭爆炸，萬戶為此犧牲了。然而，一次次的失敗并沒有阻止人類進(jìn)行太空探索的活動。終于，人類第一顆人造衛(wèi)星于1957年10月4日從前蘇聯(lián)升空，中國也于1970年發(fā)射了第一

6、顆人造衛(wèi)星。特別是2003年10月15日至16日，中國第一次實(shí)現(xiàn)載入航天，宇航員楊利偉乘坐“神舟五號”繞地飛行14圈，順利返回，圓了中國人盼望已久的飛天之夢。2005年10月12日，我國“神舟六號”又將兩名宇航員費(fèi)俊龍、聶海勝送入太空，繞地飛行近五天五夜成功返回，實(shí)現(xiàn)了新的突破。所有這些都是每一個中國人的驕傲和自豪！ 3．適時設(shè)疑：那么人類是怎樣把物體發(fā)射出去，送入太空的呢？ （讓學(xué)生開始思考及交流） 4．出示課題：《宇宙航行》。 教師設(shè)問，引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)活動中。 （二）觀察思考，合作探究 1.誘導(dǎo)觀察： （1）課件動畫展示：在某一平臺上先后以不同水平速度拋出小球。 （2）教

7、師設(shè)疑：觀察和比較這四條軌跡，你能發(fā)現(xiàn)什么？ （3）師生小結(jié)：得出兩個結(jié)論，并在課件上出示： ① 物體由于地球引力的作用均落回地面。 ② 物體的初速度越大，飛得越遠(yuǎn)。 （2）放飛思維，大膽猜想： ①教師設(shè)疑：從剛才的四條軌跡圖中，你還能聯(lián)想到什么？ ②課件展示牛頓設(shè)想，并用動畫動態(tài)演示： 忽略空氣阻力的影響，當(dāng)拋出物體的初速度足夠大時，物體就永遠(yuǎn)不會落到地面上來，它將圍繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)。 ③教師追問：牛頓的設(shè)想可能嗎？（引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思維） ④師生小結(jié)：牛頓設(shè)想的運(yùn)動是完全可能的。當(dāng)物體的初速度足夠大時，物體將圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動，成為一顆人造地球衛(wèi)星，簡稱人造衛(wèi)星。 出示標(biāo)題

8、一：人造衛(wèi)星 ── 人造衛(wèi)星所需的向心力由地球的萬有引力提供。 （三）精心研究，合理推導(dǎo) 1．設(shè)疑：要有足夠大的速度，才能使拋出的物體成為人造衛(wèi)星，那么這個速度多大呢？ 出示標(biāo)題二：宇宙速度（導(dǎo)向第二個研究內(nèi)容。） 2．課件出示探究內(nèi)容和已知條件： 已知地球和人造衛(wèi)星質(zhì)量分別為M 和m，衛(wèi)星到地心的距離為r,求衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動的速度v 。 3．設(shè)疑：解題的思路和方法是什么？ （教師強(qiáng)調(diào)學(xué)生不急于解題，先看清已知條件，找出解題思路，引導(dǎo)學(xué)生自己得出：應(yīng)該用人造衛(wèi)星圍繞地球做圓周運(yùn)動的向心力由地球的萬有引力提供來求解。） 4．推導(dǎo)衛(wèi)星運(yùn)行速度公式： 根據(jù)萬有引力和圓周運(yùn)動規(guī)

9、律，引導(dǎo)學(xué)生分析、研究，并自己獨(dú)立求出衛(wèi)星運(yùn)行速度 （請兩名學(xué)生上黑板推導(dǎo)。教師在學(xué)生中觀察指導(dǎo)答疑，并就黑板上學(xué)生的推導(dǎo)過程引導(dǎo)全班同學(xué)進(jìn)行評價，之后課件再現(xiàn)推導(dǎo)過程，幫助全體學(xué)生達(dá)標(biāo)。） r mv r GMm 2 2 = T r GM v = 公式拓展(學(xué)生自我推導(dǎo)，課件再現(xiàn)推導(dǎo)過程) v=ωr ω= 角速度?ω= ω= T= 衛(wèi)星運(yùn)行周期 T=2π 5．引導(dǎo)學(xué)生對公式進(jìn)行分析: 設(shè)疑：不同的人造地球衛(wèi)星，其線速度大小、角速度大小、周期與什么因素有關(guān)？有什么樣的關(guān)系？ 學(xué)生思考討論交流得出結(jié)論，并在課件上出示： 不同的人造

10、地球衛(wèi)星，其線速度大小、角速度大小、周期均與軌道半徑r有關(guān)。人造衛(wèi)星離地面越高，衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)動的線速度、角速度越小，周期T越大。 師生共同合作，借助課件，代入數(shù)據(jù)，得出第一宇宙速度v1=7.9km/s。并簡要說明其意義。（v1=7.9km/s是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動所必須具有的速度，叫第一宇宙速度。） 設(shè)疑：①將衛(wèi)星送入低軌道和送入高軌道哪一個更容易？為什么？ ②所需要的發(fā)射速度，哪一個更大？為什么? ③在低軌道和高軌道運(yùn)行的兩顆地球衛(wèi)星哪一個運(yùn)行速度大？ 引導(dǎo)學(xué)生從做功的角度，結(jié)合衛(wèi)星的運(yùn)行速度公式，思考分析： 當(dāng)衛(wèi)星的軌道半徑越大時，衛(wèi)星繞地球的運(yùn)行速度

11、越小，送入軌道需要消耗的能量越多，衛(wèi)星發(fā)射時越難，發(fā)射速度必須越大，由此我們可以得出要將人造衛(wèi)星送入軌道發(fā)射速度必須大于多少？ 學(xué)生分析得出v≥7.9km/s 6．閱讀了解，獨(dú)立思考： 學(xué)生通過閱讀，了解衛(wèi)星的運(yùn)行速度大于第一宇宙速度的三種可能。并由教師引導(dǎo)得出第二、第三宇宙速度。 ①課件展示第二、第三宇宙速度的值及含義。 ②課件動態(tài)展示在第一宇宙速度及在此基礎(chǔ)上衛(wèi)星發(fā)射速度不斷增大的過程中，運(yùn)動軌跡由圍繞地球運(yùn)動的圓周→橢圓→偏心率逐漸變小的橢圓→掙脫地球引力圍繞太陽運(yùn)動→飛出太陽系的變化過程。 （四）聯(lián)系實(shí)際，促進(jìn)遷移 1．釋疑（前后呼應(yīng)）：從牛頓提出設(shè)想到第一顆人造衛(wèi)星上

12、天，歷時近三百年，這是為什么？（學(xué)生交流、討論:當(dāng)時技術(shù)落后，不能達(dá)到。教師肯定學(xué)生回答的正確性。） 2．世界航天史和中國航天史（課件動態(tài)展示）：先進(jìn)行手動播放（按鈕在日歷兩側(cè)），播放完一遍后，再將動畫設(shè)定為自動播放。播放過程中可要求學(xué)生注意我國在航空、航天領(lǐng)域所取得的一些巨大成績，同時也應(yīng)實(shí)事求是地看到目前我國與傳統(tǒng)航天大國美國、俄羅斯之間仍存在較大的差距，從而進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)，熱愛科學(xué)的激情。） （五）練習(xí)反饋，拓展延伸 例題1：“2003年10月15日9時，我國神舟五號宇宙飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，把我國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

13、六時23分安全降落在內(nèi)蒙古主著陸場?！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)動看作繞地球的勻速圓周運(yùn)動，試估算神舟五號繞地球飛行時距地面的高度（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，然后師生共同評價、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。 例題2：利用所學(xué)知識，推導(dǎo)第一宇宙速度另一表達(dá)式v1=。 請兩名學(xué)生上黑板推導(dǎo)。教師在學(xué)生中觀察指導(dǎo)答疑，并就黑板上學(xué)生的推導(dǎo)過程引導(dǎo)全班同學(xué)進(jìn)

14、行評價，之后課件再現(xiàn)推導(dǎo)過程，幫助全體學(xué)生達(dá)標(biāo)。 （六）情感激勵，課外探究 1．教師結(jié)束語： 浩瀚的宇宙就像一座豐富的寶藏，吸引著人類的目光，激勵人們?nèi)ヌ剿髌洳┐蠛蜕衩?。目前，開發(fā)太空資源，開創(chuàng)空間產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)太空居住，已逐漸成為航天活動的主旋律。您想了解更多的航天知識嗎？想在航天方面發(fā)揮自己的能力嗎？請閱讀相關(guān)書目，上網(wǎng)收集有關(guān)航天科學(xué)知識。只要我們努力學(xué)習(xí)，就一定能實(shí)現(xiàn)自己的理想。 2．課外探究參考題： ①人造衛(wèi)星的種類和資料。 ②同步衛(wèi)星的含義及特點(diǎn)。 （七）布置作業(yè) 1．閱讀了解書上P110的閱讀材料“黑洞” 2．P110—111 NO 2、6、7 （八）板書設(shè)計(jì) 宇宙航行 1.人造衛(wèi)星的發(fā)射原理 2.宇宙速度 ①人造衛(wèi)星的繞行速度 r GM v = 補(bǔ)充：人造衛(wèi)星的角速度? ω=???? 衛(wèi)星運(yùn)行的周期 T=2π ②三個宇宙速度 第一宇宙速度: v1=7.9km/s 第二宇宙速度: v2=11.2km/s 第三宇宙速度：v3 =16.7km/s 第5頁