宇宙航行教學設計.doc

宇宙航行教學設計一教材分析人教版必修二第六章第五節(jié)宇宙航行重點講述了人造衛(wèi)星的發(fā)射原理，推導了第一宇宙速度，介紹了三個宇宙速度的含義。本節(jié)內容是萬有引力定律在天體運動中的具體運用，是航天科學技術理論基礎。引導學生運用科學的思維方法，探究人造衛(wèi)星的發(fā)射原理，進行知識的正向遷移，順利、流暢地推導第一宇宙速度，有助于培養(yǎng)學生的發(fā)散思維、邏輯思維和分析推理的能力。另外，學生通過對人造衛(wèi)星、宇宙速度的了解，也將潛移默化地產生對航天科學的熱愛，增強民族自信心和自豪感。二學情分析通過前面的學習，學生已對平拋運動、曲線運動的特點、萬有引力定律已有一定的了解。在此基礎上，通過教師合理誘導，按照遷移規(guī)律科學地設計問題情境，促進學生探究，獲得新知。盡管學生對天體運動的知識儲備不足，猜想可能缺乏科學性，表達也許欠妥。但只要始終參與到學習情境中，五官體驗激活思維，大膽猜想，敢于表達，就都能獲得發(fā)展和提高。三教學目標（一）知識與技能1通過觀察思考、合作探究使學生知道人造地球衛(wèi)星的發(fā)射原理；2通過閱讀、合理誘導與精心研究使學生掌握三個宇宙速度，學會推導第一宇宙速度的兩個求解公式；3通過公式分析、練習反饋使學生掌握用萬有引力定律和圓周運動知識求解有關衛(wèi)星運動的基本問題。（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的學習，使學生經歷科學探究、分析、歸納的思維過程；2教育學生在處理實際問題時，如何忽略次要因素，抓住主要因素，抽象出物理模型。從而對學生進行物理研究方法的培養(yǎng)。（三）情感態(tài)度與價值觀1在主動學習合作探究過程中，體驗和諧、流暢、民主、愉悅的學習情境，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)學生的求知欲和熱愛科學的激情，增強民族自信心和自豪感，培養(yǎng)愛國熱情。四教學重點1人造衛(wèi)星的發(fā)射原理，第一宇宙速度的推導； 2衛(wèi)星做圓周運動時，各運動量與軌道半徑r的關系。五教學難點1衛(wèi)星做圓周運動時，各運動量與軌道半徑r的關系；2人造衛(wèi)星的運行速度與衛(wèi)星發(fā)射速度的區(qū)別。六教學準備多媒體課件、投影儀、計算機七教學方法啟發(fā)探究式教學、多媒體輔助教學。八設計思想1教學主線設計本節(jié)課是應用課，學生已學過平拋運動、勻速圓周運動、萬有引力定律等基本理論，具備了解決問題的基本工具。所以在設計中突出發(fā)揮學生的主體作用。課堂中通過設疑思考啟發(fā)引導這樣一條主線，激發(fā)鼓勵學生的大膽思考、積極參與，讓學生通過自己的分析研究來掌握獲取相關的知識和方法。2教學媒體設計通過多媒體課件，創(chuàng)設情境，激發(fā)求知欲望；增強感性認識，將抽象變得具體，幫助學生認識科學的本質及內涵。并利用課件板書相關內容，增大課堂容量。九課時安排 一節(jié)課十教學過程（一）創(chuàng)設情境，激發(fā)情感1多媒體演示“神舟六號宇宙飛船發(fā)射、運行、返回”視頻剪輯。（播放同時可向學生介紹、講解有關宇宙飛船發(fā)射、運行、返回等過程中的一些知識。）2教師導入：（將音量調小，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，他曾經將自己用47枚火箭捆綁，嘗試飛天，不幸點火后火箭爆炸，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)射了第一顆人造衛(wèi)星。特別是2003年10月15日至16日，中國第一次實現(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”又將兩名宇航員費俊龍、聶海勝送入太空，繞地飛行近五天五夜成功返回，實現(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適時設疑：那么人類是怎樣把物體發(fā)射出去，送入太空的呢？（讓學生開始思考及交流）4出示課題：宇宙航行。教師設問，引領學生進入學習活動中。（二）觀察思考，合作探究1.誘導觀察：（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）教師設疑：觀察和比較這四條軌跡，你能發(fā)現(xiàn)什么？（3）師生小結：得出兩個結論，并在課件上出示： 物體由于地球引力的作用均落回地面。 物體的初速度越大，飛得越遠。（2）放飛思維，大膽猜想：教師設疑：從剛才的四條軌跡圖中，你還能聯(lián)想到什么？課件展示牛頓設想，并用動畫動態(tài)演示：忽略空氣阻力的影響，當拋出物體的初速度足夠大時，物體就永遠不會落到地面上來，它將圍繞地球運轉。教師追問：牛頓的設想可能嗎？（引導學生進一步思維）師生小結：牛頓設想的運動是完全可能的。當物體的初速度足夠大時，物體將圍繞地球做勻速圓周運動，成為一顆人造地球衛(wèi)星，簡稱人造衛(wèi)星。出示標題一：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1設疑：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？出示標題二：宇宙速度（導向第二個研究內容。）2課件出示探究內容和已知條件：已知地球和人造衛(wèi)星質量分別為M 和m，衛(wèi)星到地心的距離為r,求衛(wèi)星繞地球做圓周運動的速度v 。3設疑：解題的思路和方法是什么？（教師強調學生不急于解題，先看清已知條件，找出解題思路，引導學生自己得出：應該用人造衛(wèi)星圍繞地球做圓周運動的向心力由地球的萬有引力提供來求解。）4推導衛(wèi)星運行速度公式： 根據(jù)萬有引力和圓周運動規(guī)律，引導學生分析、研究，并自己獨立求出衛(wèi)星運行速度（請兩名學生上黑板推導。教師在學生中觀察指導答疑，并就黑板上學生的推導過程引導全班同學進行評價，之后課件再現(xiàn)推導過程，幫助全體學生達標。）rmvrGMm22= rGMv=公式拓展(學生自我推導，課件再現(xiàn)推導過程)v=r = 角速度= = T= 衛(wèi)星運行周期 T=25引導學生對公式進行分析: 設疑：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？有什么樣的關系？學生思考討論交流得出結論，并在課件上出示：不同的人造地球衛(wèi)星，其線速度大小、角速度大小、周期均與軌道半徑r有關。人造衛(wèi)星離地面越高，衛(wèi)星環(huán)繞地球運動的線速度、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動所必須具有的速度，叫第一宇宙速度。） 設疑：將衛(wèi)星送入低軌道和送入高軌道哪一個更容易？為什么？所需要的發(fā)射速度，哪一個更大？為什么?在低軌道和高軌道運行的兩顆地球衛(wèi)星哪一個運行速度大？引導學生從做功的角度，結合衛(wèi)星的運行速度公式，思考分析：當衛(wèi)星的軌道半徑越大時，衛(wèi)星繞地球的運行速度越小，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？學生分析得出v7.9km/s6閱讀了解，獨立思考：學生通過閱讀，了解衛(wèi)星的運行速度大于第一宇宙速度的三種可能。并由教師引導得出第二、第三宇宙速度。課件展示第二、第三宇宙速度的值及含義。課件動態(tài)展示在第一宇宙速度及在此基礎上衛(wèi)星發(fā)射速度不斷增大的過程中，運動軌跡由圍繞地球運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動飛出太陽系的變化過程。（四）聯(lián)系實際，促進遷移1釋疑（前后呼應）：從牛頓提出設想到第一顆人造衛(wèi)星上天，歷時近三百年，這是為什么？（學生交流、討論:當時技術落后，不能達到。教師肯定學生回答的正確性。）2世界航天史和中國航天史（課件動態(tài)展示）：先進行手動播放（按鈕在日歷兩側），播放完一遍后，再將動畫設定為自動播放。播放過程中可要求學生注意我國在航空、航天領域所取得的一些巨大成績，同時也應實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，從而進一步激發(fā)學生學習科學，熱愛科學的激情。）（五）練習反饋，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日六時23分安全降落在內蒙古主著陸場?！备鶕?jù)以上消息，近似地把飛船從發(fā)射到降落的全部運動看作繞地球的勻速圓周運動，試估算神舟五號繞地球飛行時距地面的高度（已知地球的質量為M =6.01024kg，地球的半徑 R =6.4103km）。1學生獨立思考，計算周期T的大小并推導出高度與地球質量、半徑、周期等物理量之間的關系公式，代入相關數(shù)據(jù)進行計算得到結果。2教師檢查，然后師生共同評價、指出問題。使學生學以致用，掌握正確的解題思路和方法。例題2：利用所學知識，推導第一宇宙速度另一表達式v1=。請兩名學生上黑板推導。教師在學生中觀察指導答疑，并就黑板上學生的推導過程引導全班同學進行評價，之后課件再現(xiàn)推導過程，幫助全體學生達標。（六）情感激勵，課外探究 1教師結束語： 浩瀚的宇宙就像一座豐富的寶藏，吸引著人類的目光，激勵人們去探索其博大和神秘。目前，開發(fā)太空資源，開創(chuàng)空間產業(yè)，實現(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？請閱讀相關書目，上網收集有關航天科學知識。只要我們努力學習，就一定能實現(xiàn)自己的理想。 2課外探究參考題： 人造衛(wèi)星