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視頻標(biāo)簽：宇宙航行

所屬欄目：高中物理優(yōu)質(zhì)課視頻

視頻課題：高中物理人教版必修二的第六章第五節(jié)《宇宙航行》天津市優(yōu)課

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高中物理人教版必修二的第六章第五節(jié)《宇宙航行》天津市優(yōu)課

《宇宙航行》教學(xué)設(shè)計(jì) 
一、教材分析 
《宇宙航行》是人教版必修2第六章“萬有引力與航天”中的第五節(jié)，介紹了萬有引力的實(shí)踐成就，是本章的核心，又是學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)研究天體運(yùn)動(dòng)問題的理論基礎(chǔ)。教材首先對宇宙航行進(jìn)行理論上的分析，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；然后簡述了人類航天事業(yè)的發(fā)展史，既介紹了航天成就，又談到人類為此付出的代價(jià)，以激勵(lì)學(xué)生科學(xué)探究的志趣。 
學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了牛頓運(yùn)動(dòng)定律、勻速圓周運(yùn)動(dòng)、萬有引力定律等知識(shí)，同時(shí)也基本掌握了建立模型、理想化等物理研究方法，因此，本節(jié)教學(xué)的核心是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用力和運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)，建立正確的物理模型，分析和解決天體運(yùn)動(dòng)問題的能力。 
航天事業(yè)改變著人類生活，了解我國航天事業(yè)的快速發(fā)展，有利于增強(qiáng)學(xué)生民族自信心、自豪感和愛國主義情感，在潛移默化中產(chǎn)生對航天科學(xué)的熱愛，因此采取學(xué)生主動(dòng)探索、自主學(xué)習(xí)的方式，以小組為單位，圍繞感興趣的主題，在網(wǎng)上下載相關(guān)的資料或視頻，并作好交流發(fā)言的準(zhǔn)備。 

二、設(shè)計(jì)理念與思路 
依據(jù)高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，在課程實(shí)施上注重自主學(xué)習(xí)，提倡教學(xué)方式多樣化，讓學(xué)生積極參與、樂于探究、勇于實(shí)驗(yàn)、勤于思考。本節(jié)課注重對學(xué)生合作探究能力、搜集整理信息的能力的培養(yǎng)，使其逐步形成科學(xué)態(tài)度與科學(xué)精神，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決新問題的能力。課堂教學(xué)是社會(huì)主義核心價(jià)值體系教育的主渠道，本節(jié)課中的愛國主義教育和環(huán)境教育的素材相當(dāng)豐富，在教學(xué)中合理挖掘教材中的德育因素，把物理知識(shí)的傳授和介紹我國航天事業(yè)以及航天所帶來的問題的發(fā)展有機(jī)結(jié)合起來，培養(yǎng)學(xué)生崇高的愛國主義情感和環(huán)保意識(shí)，并使學(xué)生形成用辯證的眼光來看待高新科技的思維方式。 
先通過視頻（“神舟九號(hào)”）創(chuàng)設(shè)情境，引發(fā)學(xué)生思考“人造衛(wèi)星是如何發(fā)射的”；通過探究，師生共同建立人造衛(wèi)星圓周運(yùn)動(dòng)的模型，推導(dǎo)運(yùn)行v和半徑r的關(guān)系；推導(dǎo)第一宇宙速度，了解第二宇宙速度、第三宇宙速度；再以小組為單位，由學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的匯報(bào)，感知世界和我國航天事業(yè)的發(fā)展。    

  三、教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)與技能 
1.理解人造地球衛(wèi)星的發(fā)射、運(yùn)行原理及規(guī)律，推導(dǎo)并計(jì)算第一宇宙速度。 2.了解世界、我國在航天科技方面的發(fā)展情況 3.了解人造地球衛(wèi)星的應(yīng)用 過程與方法 
1.通過人造衛(wèi)星發(fā)射、運(yùn)行模型的建立，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用力和運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)，分析和解決天體運(yùn)動(dòng)問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力和分析推理能力 2.通過以小組為單位，學(xué)生匯報(bào)交流，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和合作探究能力，以及搜集整理信息的能力 情感態(tài)度與價(jià)值觀 
1.培養(yǎng)學(xué)生民族自豪感和愛國主義情感，激發(fā)學(xué)生對航天科學(xué)的熱愛，激發(fā)他們的社會(huì)責(zé)任感。 
2.通過豐富的網(wǎng)絡(luò)資料使學(xué)生認(rèn)識(shí)到人類對自然界的認(rèn)識(shí)是逐步積累的，永無止境的，培養(yǎng)學(xué)生逐步形成科學(xué)態(tài)度與科學(xué)精神。 
 
                    
             
                    
                             
重點(diǎn) 
1.使學(xué)生掌握人造衛(wèi)星發(fā)射和運(yùn)行問題的一般處理思路，并理解宇宙速度的物理含義。 
2.讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到中國航天技術(shù)已達(dá)到了世界先進(jìn)水平 難點(diǎn) 
1. 使學(xué)生較好地理解并能推導(dǎo)出第一宇宙速度。 2.人造衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)的環(huán)行速度與衛(wèi)星發(fā)射速度的區(qū)別。 四、教學(xué)過程 
教學(xué)內(nèi)容 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖 引入新課 1.我國航天的發(fā)展圖片 2.神州九號(hào)的視頻 由視頻引出：針對神舟九號(hào)圍繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，請?zhí)岢瞿愕膯栴}。 引導(dǎo)學(xué)生提出問題。 學(xué)生思考，提出問題。 從我國航天事業(yè)發(fā)展入手，激發(fā)學(xué)生民族自豪感，并引發(fā)學(xué)生思考。 明確本節(jié)課研究的問題：“神舟九號(hào)為什么能夠圍繞地球
運(yùn)轉(zhuǎn)呢？它發(fā)射的原理是什
么呢？” 
學(xué)生思考 
進(jìn)行新課 一、人造地球衛(wèi)星  “神舟九號(hào)為什么能夠圍繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)呢？”  學(xué)生思考回答：神
舟九號(hào)圍繞地球做
圓周運(yùn)動(dòng)，萬有引
力提供向心力。
Fn=F引 
培養(yǎng)學(xué)生靈
活運(yùn)用已有
知識(shí)解決新
問題的能力。 
提供可靠事實(shí)：物體做平拋運(yùn)動(dòng)，初速度越大，落地點(diǎn)越遠(yuǎn)。 當(dāng)拋出速度足夠大時(shí)，物體會(huì)怎樣呢？ 在事實(shí)基礎(chǔ)上學(xué)生運(yùn)用理想實(shí)驗(yàn)的方法，可以擬出人造地球衛(wèi)星的原理圖。 培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用已有的思想方法分析問題的
能力。 
介紹牛頓大炮（動(dòng)畫展示牛頓的設(shè)想過程） 揭示其中的原理：地球給人造衛(wèi)星的萬有引力提供了它繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力。 
讓學(xué)生體驗(yàn)推理的成功
感，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。 二、人造地球衛(wèi)星的圓周運(yùn)動(dòng)模型  以多大的速度發(fā)射這個(gè)物體，物體就剛好不落回地面，成為一顆繞地球表面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星呢？ 
展示人造地球衛(wèi)星的物理模型：地球的質(zhì)量為M，繞
地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的飛行
器質(zhì)量為m，飛行器的速度為v，它到地心的距離為r。 
飛行器作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所需向心力由萬
有引力提供。 
推導(dǎo)：rvmrGMm2
2 rGM
v 
注重學(xué)生探究、分析、得出結(jié)論，突出
學(xué)生的主體地位。三、宇宙速度  
教師引導(dǎo)：人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度叫做第一宇宙速度。 
推導(dǎo)思路：RmvRGMm
22

 
或 R
vmmg2
 
學(xué)生思考，r = R，寫出表達(dá)式 運(yùn)用已有知識(shí)，引發(fā)學(xué)生探究，掌握知識(shí)。      
培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用力和運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)，建立正確的物理模型，分析和解決天體運(yùn)動(dòng)問題的能力。  
 
 
結(jié)論：牛頓的設(shè)想由于受技術(shù)條件的限制，物體不可能達(dá)到這樣的速度，但他的思想啟發(fā)了后人，在太空探索中立了頭功。 
感受科學(xué)與技術(shù)的關(guān)系。 
引導(dǎo)學(xué)生分析：在地面附近發(fā)射人造衛(wèi)星，如果發(fā)射速度大于7.9km/s，它繞地球運(yùn)行的軌跡是怎樣的？（橢圓） （物體將做離心運(yùn)動(dòng)，因?yàn)槿f有引力的方向與運(yùn)動(dòng)方向夾角大于90°，速度減小，到遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)，萬有引力雖然也在不斷減小，但比物體做圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力要大，物體又做近心運(yùn)動(dòng)，它繞地球運(yùn)行的軌跡就不是圓，而是橢圓） 當(dāng)它的速度等于或大于
v2=11.2km/s時(shí)，它就會(huì)克服地球的引力，永遠(yuǎn)離開地球。我們把v2=11.2km/s叫做第二宇宙速度。 
學(xué)生分析、猜想： 它繞地球運(yùn)行的軌跡不是圓，而是橢圓。 
第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最大速度。  
要使衛(wèi)星由低軌道在高軌道上做圓周運(yùn)動(dòng)，需要變軌，如何變軌？ 
先在低軌道上加
速，變?yōu)闄E圓軌道，
再在遠(yuǎn)地點(diǎn)加速到相應(yīng)速度，萬有引力等于所需的向心力，衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 
第一宇宙速度是發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度。 在地球表面發(fā)射物體飛到太陽系以外的宇宙空間，速度必須等于或大于16.7km/s，這個(gè)速度叫第三宇宙速度。 
學(xué)生了解 
 
                    
             
                    
                             
  
引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)：人造衛(wèi)星發(fā)射、運(yùn)行、變軌的原理。 學(xué)生總結(jié)：牛頓第二定律、萬有引力定律、圓運(yùn)動(dòng)知識(shí)。 培養(yǎng)學(xué)生總
結(jié)提煉能力。  
四、夢想成真 
教師傾聽、掌控。 序號(hào) 研究專題 1 世界宇宙航行大事記 
2 人造衛(wèi)星的應(yīng)用 
3 地球同步衛(wèi)星 4 太空垃圾 5 我國航天航空的發(fā)展 
6 
“嫦娥一號(hào)”變軌問題 
 
學(xué)生以小組為單位，進(jìn)行匯報(bào)交流。 
  課前，圍繞宇宙航行，各組同學(xué)根據(jù)自己感興趣的主題進(jìn)行了資料收集，自主學(xué)習(xí)。 通過交流，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的民族自豪感和愛國主義情感。滲透“綠色”環(huán)保理念和正確的科學(xué)價(jià)值觀。 課堂小結(jié) 
  
視頻：可敬可愛的航天員們的心聲。 
學(xué)生傾聽、感受。 激勵(lì)學(xué)生努力學(xué)習(xí)，投身科學(xué)人生的勇氣。 面對浩瀚的宇宙，無數(shù)不解之謎，誘惑著我們?nèi)ニ伎肌?nbsp; 作業(yè)  
1.各小組自主學(xué)習(xí)的資料共享，自主學(xué)習(xí)。 
2.查閱關(guān)于“黑洞”問題的研究。 
 鞏固所學(xué)知識(shí)；激發(fā)興趣，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。 
  
 
五、板書設(shè)計(jì)： 宇宙航行 
一、人造地球衛(wèi)星 
 
Fn=F引 
 
地球同步衛(wèi)星  
二、宇宙速度 
rvmrGMm2
2 
r
GMv
 v1=7.9km/s  
v2=11.2km/s  
v3=16.7km/s            
 

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