6.5宇宙航行 教学设计 王福清由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“宇宙航行教学设计”。
【教学设计】
学校临清二中 学科物理 编写人王福清 审稿人马洪学
6.5《宇宙航行》
一、教材分析
《宇宙航行》系新课程人教版必修2第七章第五节，重点讲述了人造卫星的发射原理，推导了第一宇宙速度,并介绍了第二、第三宇宙速度。人造卫星是万有引力定律在天文学上应用的一个实例，是人类征服自然的见证，体现了知识的力量，是学生学习了解现代科技知识的一个极好素材。教材不但介绍了人造卫星中一些基本理论，更是在其中渗透了很多研究实际物理问题的物理方法。因此，本节课是“万有引力定律与航天”中的重点内容，是学生进一步学习研究天体物理问题的理论基础。另外，学生通过对人造卫星、宇宙速度的了解，也将潜移默化地产生对航天科学的热爱，增强民族自信心和自豪感。
二、教学目标
（一）知识与技能
（1）知道人造地球卫星的运行原理，会运用万有引力定律和圆周运动公式分析解答有关卫星运行的原因；
（2）掌握三个宇宙速度，会推导第一宇宙速度；（3）简单了解航天发展史。
（4）能用所学知识求解卫星基本问题。
（二）过程与方法
（1）培养学生科学探索能力；
（2）培养学生在处理实际问题时，如何 构建物理模型的能力；
（3）学习科学的思维方法培养学生归纳、分析和推导及合理表达能力。
（三）情感态度与价值观
介绍我国航天事业的发展现状，激发学习科学，热爱科学的激情，增强民族自信心和自豪感。
课时安排：一节课
教 具：多媒体课件、投影仪、计算机
三、教学重点难点
（1）第一宇宙速度的推导；
（2）人造卫星运转的环行速度与卫星发射速度的区别；
（3）卫星做圆周运动时，各物理量的关系。
四、学情分析
从学生年龄特征来看，学生处于高一年级，大多是90年出生，17岁已经对本节知识有一定的接受能力，但比较起成年人来还不及，尤其是对知识体系条理性掌握，对易混淆知识的辨别能力还欠缺。从学生的知识基础来看，本节与第六章息息相关，不同水平的学生学起来认知程度不一样。从认知特点及思维规律来看，学生容易接收表象、浅显的知识，不易接收推理性强、易混淆的知识。
五、教学方法
启发探究式教学、多媒体辅助教学。
六、课前准备
1．学生的学习准备：预习人造卫星的发射、第一宇宙速度的计算。2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案。
七、课时安排：1课时
八、教学过程
（一）创设情境，激发情感，引入新课
1．利用多媒体播放视频：（1）人造卫星发射，（2）人造卫星在圆形轨道上的运行。2．演示月亮绕地球转动。
提出问题：抛出的石头会落地，为什么卫星、月亮没有落下来？卫星、月亮没有落下来必须具备什么条件？
（二）人造地球卫星
1．抛物演示实验：学生观察落地点的变化，落地点为什么会变化？ 2．牛顿的思考与设想：
△抛出的速度v越大时，落地点越远，速度不断增大，将会出现什么结果？
△牛顿根据自己的设想草拟了一幅极富创意的人造卫星原理图。
△牛顿的设想由于受技术条件的限制，物体不可能达到这样的速度，但他的思想启发了后人，在太空探索中立了头功。
△动画展示牛顿的设想过程。
引出人造地球卫星（简称人造卫星）的概念。
（三）宇宙速度
1、问题的提出：人造卫星为什么不掉下来，人造卫星的线速度有多大。进行提示想想杂技水流星，水到了最高点为什么不掉来，一起探索原因，直到得出结论。围绕线速度问题，让学生猜测高轨道还是低轨道的人造卫星线速度更大。
问题
猜测
如何验证
利用这样的教学设计，力求真正的体现学生的主体地位和老师的主导作用。强调学生自己探究、自行分析的能力，得出结论：
GMmv2GMm
由此解出 vrr2r学生证实了刚才的猜测，在这一基础上，让同学们自己研究ω、T 和半径r的关系，每位同学都能找到：
GM，随着半径增大，ω减小 r3r3，随着半径增大，T变大 T2GM 2 接下去的任务就是如何导出第一宇宙速度，在点评公式时，提示学生，半径是不是有什么特殊的情况，运行的最小半径为多少？让学生以小组为单位进行探究。在理想情况下，运行的半径最小就是靠近地面的人造卫星，半径近似等于地球半径，也就是最大的线速度，学生得出：
可以近似认为r=R，将此代入（地球质量为M=5.89×1024Kg，半径为R=6.37×106m，G=6.67×10-11N·m2/Kg2）
GM6.6710115.891024m/s=7.9Km/s v16R6.3710v1=7.9km/s是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，叫第一宇宙速度。
所以这些结论都是由学生在学习小组中探究得到，学生的自信心得到极大的满足，更主要使他们从被动接受变为主动索取，使学生乐学，好学。学生思考：
（1）将卫星送入低轨道和送入高轨道哪一个更容易？为什么？（2）所需要的发射速度，哪一个更大？为什么？
（3）发射速度和卫星绕地旋转的速度是不是同一速度？发射速度大说明什么？卫星运转速度大又说明什么？
从能的角度，圆周运动的公式引导学生分析二者的不同。学生思考：
我们刚研究过，当卫星的轨道半径越大时，卫星绕地球旋转时的速度越小，卫星发射时越难，送入轨道需要消耗的能量越多，发射的速度必须越大，由此我们可以得出要将人造卫星送入轨道的发射速度必须大于多少？学生分析得出v≥7.9km/s 引导：发射速度越大，人造卫星就进入更高的轨道，当速度大到某一值时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运动我们把这个速度叫第二宇宙速度，它的大小为v2=11.2km/s。同时分析飞到太阳系以外的宇宙空间，速度必须等于或大于16.7km/s，这个速度叫第三宇宙速度。
动画展示三个宇宙速度
（四）让学生具有振兴中华的使命感与责任感
本节课的最后，播放了一段美国登月的视频，让学生发现一些奇妙的物理现象，引导学生发现月球的背景是什么颜色，宇航员行走的模样等等，预计不久的将来，哪个国家也将登上月球，同学们高呼“中国”，那么我们现在能做些什么呢，让同学感想到：我们是祖国的未来的希望，现在需要努力学习科学文化知识，将来为祖国的航天事业做贡献。要培养学生坚韧不拨、勇于探索、协力合作的科学精神以及严谨求实、谦虚谨慎、勇于质疑科学态度；也要培养学习者热爱科学、热爱祖国的情感；努力学习、振兴中华的责任感。这些策略在本案例中得到了体现。
（五）练习反馈，拓展延伸：
［例题1］“2003年10月15日9时，我国神舟五号宇宙飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，把我国第一位航天员杨利伟送入太空。飞船绕地球飞行14圈后，于10月16日6时23分安全降落在内蒙古主着陆场。”根据以上消息，近似地把飞船从发射到降落的全部运动看作绕地球的匀速圆周运动，试估算神舟五号绕地球飞行时距地面的高度（已知地球的质243量为M =6.0×10Kg，地球的半径 R =6.4×10Km）。(约6700Km)
1、学生独立思考，计算周期T的大小并推导出高度与地球质量、半径、周期等物理量之间的关系公式，代入相关数据进行计算得到结果。
2、教师检查，然后师生共同评价、指出问题。使学生学以致用，掌握正确的解题思路和方法。
［例题2］金星的半径是地球的0.95倍，质量是地球的0.82倍，金星表面的自由落体加速度是多大？金星的第一宇宙速度是多大？(8.9m/s2;7.34Km/s)
1、教师点拨引导学生通过联想得出解题的两种方法，将计算结果与正确结果进行比较。
2、拓展：将天体运动的椭圆轨道近似为圆。所有环绕中心天体做圆周运动所需向心力，均由中心天体的万有引力提供。
（六）小结与作业布置
1．阅读教科书上P76的科学漫步“黑洞”
2．上网查阅：（1）人造卫星的种类（2）同步卫星的含义及特点
（七）发导学案、布置预习。
我们已经学习了有关航空航天的基本知识，但经典力学（以牛顿力学为基石）没有穷尽一切真理，下一节课我们将要学习《6.6 经典力学的局限性》，同学们课下预习一下导学案，并上网查询相关的资料。
九、板书设计 6.5
宇宙航行
一、人造地球卫星
二、宇宙速度 ：第一宇宙速度、第二宇宙速度、第三宇宙速度
三、梦想成真
------飞出地球、实现太空梦想
四、我国航天的成就。
十、教学反思
宇宙速度是中学物理中的重要概念之一，尤其是第一宇宙速度既要能够要已知的知识推导其大小是多少，更要注意它是发射速度的最小值，是运行速度的最大值。学生对这一概念的理解不够深刻，这需要老师通巧妙的方法让学生正确理解发射速度与运行速度两个概念的关系。对于第二宇宙速度、第三宇宙速度只要求了解其大小及意义，而拓展的第二、三宇宙速度大小的推理过程只要求学有余力的同学去了解。
飞出地球是人类的梦想，学生通过这些内容的学习能够逐步了解中国甚至世界航天事业发展的概况，从而进一步让学生真正意义上理解科学的伟大意义。
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