《宇宙航行》教學(xué)設(shè)計(jì).doc

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《宇宙航行》教學(xué)設(shè)計(jì) 一、【設(shè)計(jì)思路】 1. “宇宙航行”是人教版普通高中《物理》教材必修2—第六章“萬有引力與航天”的第五節(jié)內(nèi)容，介紹了萬有引力的實(shí)踐性成就，萬有引力理論使人類實(shí)現(xiàn)“飛天”夢(mèng)想。本節(jié)課是一節(jié)知識(shí)應(yīng)用與擴(kuò)展的課程，所以設(shè)計(jì)時(shí)注意加大知識(shí)含量，引起學(xué)生興趣。同時(shí)注意方法的培養(yǎng)，讓學(xué)生養(yǎng)成用萬有引力是天體運(yùn)動(dòng)的向心力這一基本方法研究問題的習(xí)慣，避免套公式的不良習(xí)慣。圍繞第一宇宙速度的討論，讓學(xué)生形成較正確的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)圖景。 2.積極創(chuàng)設(shè)問題情境、啟發(fā)學(xué)生思維；利用電教媒體提供豐富的信息資源和交互平臺(tái)。 二、【教材分析】 本章知識(shí)與內(nèi)容結(jié)構(gòu)示意圖 從以上框圖不難看出本節(jié)內(nèi)容是整章知識(shí)的綜合應(yīng)用，也是本章中與實(shí)際聯(lián)系最為緊密的一節(jié)，所以本節(jié)內(nèi)容是《萬有引力與航天》一章中的重要一節(jié)。 三、【教學(xué)目標(biāo)】 根據(jù)本節(jié)教材特點(diǎn)確定本節(jié)教學(xué)目標(biāo)如下： （一）知識(shí)與技能 運(yùn)用萬有引力定律研究宇宙速度，認(rèn)識(shí)萬有引力的發(fā)現(xiàn)對(duì)探索未知世界的作用 1、會(huì)計(jì)算并理解人造衛(wèi)星的環(huán)繞速度 2、知道第二宇宙速度和第三宇宙速度 3、激發(fā)學(xué)生探索未知世界的興趣 （二）過程與方法 體會(huì)萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)對(duì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類社會(huì)的進(jìn)步所產(chǎn)生的重要作用 1.了解人造地球衛(wèi)星的最初夢(mèng)想。 2.第一宇宙速度的推導(dǎo)過程。 3.會(huì)解決涉及人造地球衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的較簡(jiǎn)單的問題。 （三）情感態(tài)度與價(jià)值觀 展示我國(guó)航天事業(yè)所取得的成就，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感和社會(huì)責(zé)任感 1.體會(huì)萬有引力定律在航天事業(yè)發(fā)展中的重要作用，產(chǎn)生探究的成就感； 2.感受人類對(duì)客觀世界不斷探究的精神和情感，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，認(rèn)識(shí)到掌握物理規(guī)律的價(jià)值； 3.滲透“學(xué)以致用”的思想，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。 四、【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】 ●重點(diǎn)：會(huì)計(jì)算并理解宇宙第一速度，知道第二宇宙速度和第三宇宙速度 ●難點(diǎn)：創(chuàng)設(shè)問題情景，理解三個(gè)宇宙速度的物理意義 五、【學(xué)習(xí)起點(diǎn)能力分析】 ●在物理1的第3章中，學(xué)生已經(jīng)知道力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，能理解牛頓第二定律；在物理2的第4章中，學(xué)生初步研究了研究了圓周運(yùn)動(dòng)；本章中又學(xué)了萬有引力定律以及前面所學(xué)的能量的觀點(diǎn)等。這些都是學(xué)習(xí)本節(jié)課的基礎(chǔ)知識(shí) ●高中學(xué)生大都會(huì)對(duì)航天常識(shí)有所了解，并形成了某些看法，其中有的可能是正確的，有的可能是不正確的。有的學(xué)生還可能對(duì)航天科學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣。教學(xué)過程中，要充分考慮到學(xué)生這些已有的看法和興趣等特點(diǎn) 六、【教學(xué)方法和手段】 以啟發(fā)式教學(xué)、建構(gòu)主義為指導(dǎo)思想，采用以問題為中心的課堂教學(xué)模式，結(jié)合多媒體輔助教學(xué)。 七、【教學(xué)設(shè)備】 多媒體教學(xué)輔助課件 八、【教學(xué)過程】 （一）引入新課 教師：浩瀚的宇宙、閃爍的星空，神秘而美麗的太空一直牽引著人類無限的遐想。 隨著科技的發(fā)展，人類終于擺脫了大地的束縛和引力的牽絆，實(shí)現(xiàn)了飛天的夢(mèng)想。我國(guó)航天員也第一次把中國(guó)人的足跡印在飛船艙外的茫茫太空之中。 展示神舟飛船圖片及航天員翟志剛太空漫步圖片。 本節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)人類是如何走出地球、飛向宇宙，進(jìn)行宇宙航行的。今天就讓我們一起飛出地球去?。ò鍟n題） 設(shè)計(jì)說明：由人類飛天之夢(mèng)的歷史激發(fā)學(xué)生的求知欲和民族自豪感，從而引入課題。 教師：先來了解本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)。（出示幻燈片）（生讀） （二）新課教學(xué) 教師：思考:物體怎樣才能成為繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的人造衛(wèi)星呢？大家來說說你們的想法 1.牛頓的設(shè)想 教師：提供生活經(jīng)驗(yàn)：我們知道，地球?qū)χ車奈矬w有引力作用，因此拋出的物體要落回地面。在地面上將一個(gè)物體水平拋出，拋出時(shí)速度越大，落地點(diǎn)距拋出點(diǎn)的水平距離越大。（動(dòng)畫模擬演示） 思考：地球是個(gè)球體，如果拋出速度很大時(shí)，我們還能將地面看作平面嗎？如果速度繼續(xù)一直增大，會(huì)出現(xiàn)什么情況呢？ 學(xué)生：思考并回答。 教師：將學(xué)生的回答與牛頓的設(shè)想作對(duì)比，作出肯定，使學(xué)生體驗(yàn)思考的快樂。 （多媒體播放“牛頓關(guān)于人造衛(wèi)星的設(shè)想”） 設(shè)計(jì)說明：創(chuàng)設(shè)問題情境，經(jīng)歷探究人造衛(wèi)星由設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的過程，體會(huì)猜想、外推的科學(xué)方法，感受科學(xué)家的思想之偉大，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。 2、三種宇宙速度 教師：從牛頓提出設(shè)想到第一顆人造衛(wèi)星上天，歷時(shí)近三百年。這是因?yàn)榘l(fā)射衛(wèi)星所需的速度太大了，當(dāng)時(shí)人類科技的水平還產(chǎn)生不了這樣大的速度。 思考：以多大的速度將物體拋出，它就不再落回地面，它將繞地球運(yùn)動(dòng)，成為人造地球衛(wèi)星？ 解法一：（學(xué)生1：板書）設(shè)地球和人造地球衛(wèi)星的質(zhì)量分別為和, 衛(wèi)星到地心的距離是,衛(wèi)星的環(huán)繞速度為： ,, 代入數(shù)據(jù)得：。 教師：在地球表面附近萬有引力的大小與重力的關(guān)系是什么? 學(xué)生：重力近似等于萬有引力 教師：你能根據(jù)這一關(guān)系，從另一角度求這個(gè)速度嗎？ 解法二：（學(xué)生2：板書） 代入數(shù)據(jù)得： 教師：這就是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所必須具有的速度，叫第一宇宙速度，又叫環(huán)繞速度，它是發(fā)射一個(gè)物體、使其成為地球衛(wèi)星的最小速度。若以第一宇宙速度發(fā)射一個(gè)物體，物體將在貼著地球表面的軌道上繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 討論與交流：如果衛(wèi)星的發(fā)射速度大于，會(huì)出現(xiàn)什么情況呢？（鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜想） （動(dòng)畫演示宇宙速度課件，加深學(xué)生理解） 學(xué)生思考回答，教師進(jìn)行總結(jié)說明。 設(shè)計(jì)說明：教師適當(dāng)?shù)靥崾?、引?dǎo)，讓學(xué)生動(dòng)腦、動(dòng)手，利用所學(xué)知識(shí)推導(dǎo)第一宇宙速度。同時(shí)，鍛煉學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)分析和解決新問題能力，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探索能力。 3、衛(wèi)星的運(yùn)行規(guī)律 （動(dòng)畫演示衛(wèi)星運(yùn)行課件，建立正確圖景） 1、所有衛(wèi)星都在以地心為圓心的圓（或橢圓）軌道上 2、“高軌低速長(zhǎng)周期” 教師：為簡(jiǎn)單起見，如果我們將不同軌道上的衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)都看成是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)同學(xué)們利用已學(xué)的知識(shí)，探究衛(wèi)星繞地球的運(yùn)行速度、周期與軌道半徑的關(guān)系。 學(xué)生3：板演 得： 設(shè)計(jì)說明：通過對(duì)衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究，幫助學(xué)生建立起關(guān)于各種人造地球衛(wèi)星運(yùn)行狀況的正確圖景，幫助學(xué)生養(yǎng)成用萬有引力是天體運(yùn)動(dòng)的向心力這一基本方法研究問題的習(xí)慣。 4.課堂練習(xí) [例1] 我國(guó)發(fā)射的第一顆探月衛(wèi)星“嫦娥一號(hào)”的軌道半徑是圓形的，且貼近月球表面。已知月球質(zhì)量約為地球質(zhì)量的，月球的半徑約為地球半徑的，地球上的第一宇宙速度約為，求“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星繞月球運(yùn)行的速率？（約） （動(dòng)畫模擬“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星發(fā)射，讓學(xué)生了解衛(wèi)星發(fā)射的全過程，為課堂練習(xí)提供問題情境。） [例2] 如圖所示，a、b、c是地球大氣層外圓形軌道上運(yùn)行的三顆人造地球衛(wèi)星，a、b質(zhì)量相同，且小于c的質(zhì)量，則（ BD ） A.b所需向心力最大 B.b、c周期相等，且大于a周期 C.b、c向心加速度相等，且大于a的向心加速度 D.b、c的線速度大小相等，且小于a的線速度 設(shè)計(jì)說明：加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的遷移與應(yīng)用，加深學(xué)生對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)關(guān)系的正確理解，實(shí)現(xiàn)練習(xí)與課堂內(nèi)容的高度統(tǒng)一。 5.夢(mèng)想成真 教師：探索宇宙的奧秘，奔向廣闊而遙遠(yuǎn)的太空，是人類自古以來的夢(mèng)想。讓學(xué)生閱讀材料“夢(mèng)想成真”內(nèi)容。 （以人類載人航天50周年紀(jì)念為切入點(diǎn)，通過圖片及視頻展示，了解人類探索太空的歷史。） 教師：盡管人類已經(jīng)跨入太空，登上月球，但是，相對(duì)于宇宙之宏大，地球和月球不過是茫茫宇宙中的兩粒塵埃；相對(duì)于宇宙之久長(zhǎng)，人類歷史不過是宇宙年輪上一道小小的刻痕。宇宙留給人們的思考和疑問深邃而廣闊。宇宙有沒有邊界？有沒有起始和終結(jié)？地外文明在哪里？……這些都是留給大家將來去解決的問題。 設(shè)計(jì)說明：讓學(xué)生了解人類探索太空的過程，感知人類探索宇宙的夢(mèng)想及成就。激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱情，促使學(xué)生樹立獻(xiàn)身科學(xué)的人生觀和價(jià)值觀。 （三）課堂小結(jié) 1. 三種宇宙速度： 　　v1=7.9km/s．（會(huì)推導(dǎo)）；v2=11.2 km/s； v3=16.7 km/s 2. 衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力由萬有引力提供: （四）布置作業(yè) 1．閱讀教材中的“科學(xué)漫步”和“STS”材料； 2．上網(wǎng)查閱：人造衛(wèi)星的種類、同步衛(wèi)星的含義及特點(diǎn)。將學(xué)生分組，每個(gè)小組任選一個(gè)主題進(jìn)行研究，并利用互聯(lián)網(wǎng)搜集查找相關(guān)資料，制作匯報(bào)PPT或海報(bào)，下節(jié)課進(jìn)行交流共享。 專題學(xué)習(xí)網(wǎng)站： 中國(guó)載人航天工程網(wǎng)：http://www.cmse.gov.cn； 中國(guó)探月網(wǎng)：http://www.clep.org.cn/ 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：　第二宇宙速度： 第三宇宙速度： 三、衛(wèi)星的運(yùn)行規(guī)律 教學(xué)反思 這一節(jié)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,并介紹了第二、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)實(shí)例，是人類征服自然的見證，體現(xiàn)了知識(shí)的力量，是學(xué)生學(xué)習(xí)了解現(xiàn)代科技知識(shí)的一個(gè)極好素材。教材不但介紹了人造衛(wèi)星中一些基本理論，更是在其中滲透了很多研究實(shí)際物理問題的物理方法。因此，本節(jié)課是“萬有引力定律與航天”中的重點(diǎn)內(nèi)容，是學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)研究天體物理問題的理論基礎(chǔ)。另外，學(xué)生通過對(duì)人造衛(wèi)星、宇宙速度的了解，也將潛移默化地產(chǎn)生對(duì)航天科學(xué)的熱愛，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣。 --------------------------------------------------------------------------------