人教版 (2019)必修 第二册4 宇宙航行教案设计

这是一份人教版 (2019)必修 第二册4 宇宙航行教案设计，共7页。教案主要包含了问题探究，结果展示，当堂检测等内容，欢迎下载使用。

课 题
人教版高中物理·必修·第二册
第七章第4节 宇宙航行
课 型
新授课☑ 复习课□ 试卷讲评课□ 其他课□
授课班级
授课时间
教学内容分析
课标要求：
了解人造卫星的最初构想，会推导第一宇宙速度。
知道同步卫星和其他卫星的区别，会分析人造地球卫星的受力和运动情况并解决涉及人造地球卫星运动的较简单的问题。
了解发射速度与环绕速度的区别和联系，理解天体运动中的能量观。
了解宇宙航行的历程和进展，感受人类对客观世界不断探究的精神和情感
教材分析：
本节内容选自人教版高中物理必修第二册第七章第4节，重点介绍了人造卫星发射原理和人造卫星中一些基本理论，是万有引力定律的应用，同时渗透了力与运动的思想，也是学生进一步学习研究天体物理问题的理论基础。另外，本节课还介绍了万有引力的实践性成就，万有引力理论使人类实现“飞天”梦想，使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，落实“科学态度与责任”这一核心素养。载人航天与太空探索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。再者，教材除了介绍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，同时注意让学生养成用万有引力提供向心力这一基本方法研究问题的习惯，避免套公式的不良习惯，注重模型的建立，让学生形成较正确的卫星运动图景。
学情分析
知识储备：学生前面已学过平抛运动、匀速圆周运动、万有引力定律等基本理论，具备了解宇宙航行及卫星发射问题的基本能力。
能力基础：学生已通过网络等观看过我国第一位女宇航员太空授课的内容，大致上对整个发射过程和太空失重情况的有初步认识.
思维能力：具体发射的原理和运行规律学生并不是很清楚，这就需要学生通过本节课进行深入的再学习，了解发射速度与环绕速度的区别，进一步提升学生的思维能力。
核心素养
物理观念：感知人类探索宇宙的梦想及巨大成就，激发学生学习物理的热情，促使学生树立献身科学的人生观和价值观，对基本的物理概念如发射速度，环绕速度有认识。
科学思维：认识到天体运动问题实质是牛顿第二定律的应用，能对已有知识进行组织和归类，学会构建知识体系。
科学探究：通过用万有引力定律和圆周运动的知识推导第一宇宙速度，提高学生运用所学知识分析和解决问题的能力，培养学生科学探究能力。
科学态度与责任：通过对我国航天事业发展的了解，进行爱国主义的教育，培养将科学技术服务于人类的意识。
教学准备
多媒体课件、宇宙飞船发射的视频，教学图片等
活动设计
教学内容
教师活动
学生活动
评价任务
活动一：导入新课
（一）检测导学案完成情况
1.检查导学案完成情况：
2.小组讨论导学案复习内容。
（1）检查学生导学案完成情况；
（2）必要时选讲导学案知识内容。
（1）各小组反馈各组作业完成情况情况；
（2）对导学案偏难的问题进行有效的讨论。
（1）导学案完成小组评分；
（2）表扬完成优秀的同学；
（3）鼓励学生努力学习。
（二）展示学习目标
1、了解人造卫星的最初构想，会推导第一宇宙速度。
2、知道同步卫星和其他卫星的区别，会分析人造地球卫星的受力和运动情况并解决涉及人造地球卫星运动的较简单的问题。
3、了解发射速度与环绕速度的区别和联系，理解天体运动中的能量观。
4、了解宇宙航行的历程和进展，感受人类对客观世界不断探究的精神和情感
让学生 明确学习目标，做到有的放矢；
课后根据目标，学生自我评价得失情况。
（三）视频播放情境导入
神州宇宙飞船发射视频
新课引入
神舟十四号成功发射，实现我国航天载人新征程，尤其航天乘组陈冬、刘洋、蔡旭哲三人要在天空驻扎六个月。
1、播放神舟十四号成功发射视频：2、引导学生思考如下问题：
1、同学们，你知道航天员靠什么飞上天吗？
2、火箭发射的最小速度是多少呢？3、人造卫星的运行规律又是什么呢？
1、认真观看视频，对老师提出的问题进行深入思考
（1）通过学生对视频的观察，初步认识和了解宇宙飞船的发射；
（2）听学生的回答情况，评价学生的表达能力和思维。
（3）激发学生兴趣，体现立德树人，为探究卫星发射原理做好铺垫
活动二：新课教学
（一）宇宙速度
宇宙速度
卫星发射原理
（二）宇宙速度
1.第一宇宙速度：v=7.9km/s
物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，也称为“最小发射速度”。
2.第二宇宙速度：v=11.2km/s
当物体速度大于或等于11.2km/s时，它会克服地球的引力，永远离开地球。
3.第三宇宙速度：v=16.7km/s
1、引导学生思考：在地面上用不同的速度抛一个物体，落点相同吗？（引导学生想一想平抛运动）
2、播放抛物视频：
3、引导学生从平抛运动的相关知识入手去思考问题
4、提出问题，让学生思考并回答
【问题探究】：物体绕地球做匀速圆周运动的向心力由什么力提供？
已知地球质量为M，物体质量为m，轨道半径为r,运行速度为v,地球表面重力加速度为g
【结果展示】：请两位学生在黑板上板演推导结果。
（二）宇宙速度
1、强调：发射速度是指卫星在地面附近离开发射火箭的初速度。假若卫星发射后不再补充能量，那么要发射一颗人造地球卫星，其发射速度就不能小于第一宇宙速度。
引导学生思考若发射速度v ≥ 11.2km/s 会怎样呢？
2、强调：若速度大于7.9km/s而小于11.2km/s，物体绕地球运动的轨迹不是圆，是椭圆，但还在地球的引力范围之内。
（火星车祝融号搭载天问一号成功发射）
3、强调：当物体速度大于或等于16.7km/s时，它会挣脱太阳引力束缚，飞到太阳系外。
学生观看抛物视频，同时阅读教材牛顿设想
在高山上水平抛出一个物体，初速度越大，平抛距离越大。当平抛速度足够大时，物体就不再落回地面，而是围绕地球做圆周运动，成为一颗人造地球卫星。
2、推导出物体在地球表面附近做圆周运动的速度表达式。（由地球对物体的万有引力提供物体做匀速圆周运动所需要的向心力）
3、两名学生上台前板演，其他同学自主推导
解法一：


解法二：

带入数据，得：v=7.9km/s
1、观看动画演示后利用之前学习的知识进行思考
观看动画火星车祝融号奔赴火星的演示视频
牢记老师所强调的问题
1、从学生对介绍牛顿关于卫星发射原理，体会猜想、外推的科学方法等方面对学生进行评价，激活学生的物理科学思维
2、从学生分析、推导、表达等方面对学生已有的能力进行拓展
1、根据学生的回答情况进行必要点评
2、了解物理是来自于生活，从学生的知识迁移能力和信息提取能力方面进行评价
（二）人造地球卫星
人造地球卫星
1、人造卫星的轨道及特点
（1）轨道分类：
赤道轨道，极地轨道，倾斜轨道
（2）轨道特点：
所有卫星的轨道的圆心都与地心重合
2.人造卫星的运动规律
总结归纳得出卫星运行规律：轨道半径越大，运行速度（线速度、角速度、向心加速度）越小，周期越大。
高轨低速大周期
3.地球同步卫星
相对于地面静止，和地球具有相同周期T=24h，因此也叫静止卫星。
同步卫星的“六个一定”
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①轨道平面一定：与赤道共面
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②周期一定：T=24h
= 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③角速度一定：与地球自转角速度相同
= 4 \* GB3 \* MERGEFORMAT ④高度一定：h=36000km
= 5 \* GB3 \* MERGEFORMAT ⑤速率一定：v=3.1km/s
= 6 \* GB3 \* MERGEFORMAT ⑥绕行方向一定：与地球自转方向相同
1.播放卫星围绕地球转动的动画视频
2、什么十人造地球卫星
3、引导学生回答：这些卫星的轨道有什么特点呢？
4、引导学生回答问题:目前为止，人类发射的人造地球卫星已经有几千颗了，这些卫星运行的快慢不同，那么卫星运行的线速度、角速度、周期与什么因素有关呢？

【当堂检测】
例题：（多选）人造地球卫星的轨道半径越大，则（ ）
Ａ.速度越小，周期越小
Ｂ.速度越小，加速度越小
Ｃ.加速度越小，周期越大
Ｄ.角速度越小，加速度越大
5、引导学生思考同步卫星的运行有什么特点？
6、布置任务让学生分组讨论同步卫星的运动特点
1、观看图片动画演示，归纳总结提出人造卫星的定义
2、学生观看不同种类的卫星图片，归纳总结他们的共同点
3、学生分组讨论2分钟，然后进行结果展示
1、从同步二字总结得出地球同步卫星的定义
2、利用所学知识求出同步卫星的速率以及距离地球表面的高度h
3、通过老师的提示，总结得出同步卫星的“六个一定”
1、从学生的自主归纳总结的能力方面
2、通过课堂讨论的方式检测学生是否能用已学会的知识进行推导，既可以很好地活跃课堂气氛，又可以充分发挥学生参与课堂的主动性，让程度好的同学带动较差的同学，最大程度的实现课堂学习共享
3、趁热打铁，检测课堂学习效果，对学生的做题情况进行讲评
4、根据学生对问题的回答情况，结合问题引领，紧跟课堂内容对学生进行评价
（三）载人航天与太空探索
载人航天与太空探索
我国载人航天情况和探空探索介绍
2003年10月15日9时，我国神舟五号宇宙飞船把中国第一位航天员杨利伟送入太空。飞船绕地球飞行14圈后安全降落。这标志着中国成为世界上能够独立开展载人航天活动的国家。在载人航天方面，继神舟五号之后，截至2022年6月5日，我国已经将14名（23人次）航天员送入太空，包括两名女航天员（刘洋和王亚平）
世界载人航天史的了解
要求学生认真阅读教材
播放载人航天的图片

3、启发引导学生：谁将成为下一位宇航员为国争光，你期待吗？

1、阅读教材，观看图片
观看神舟五号发射视频
4、针对老师提出的问题进行思考后回答
1、通过学生回答的声音，激励学生努力好好学习，增强学生的民族自信心和自豪感，体会科技力量，激发学生热爱祖国，崇尚科学的情感
活动三：课堂小结
学到了什么？
从知识、方法、情感等方面加以阐述
知识上：三个宇宙速度，卫星运行线速度、角速度、周期与半径关系
方法上：大胆猜想、理论探究
情感上：坚持不懈、不畏失败、科技强国
引导学生对本节课的知识进行小结
本节课你收获了什么？
小组讨论，总结本节课得失
让学生总结归纳本节学到的主要内容
引导学生从多方面总结本节课的收获，培养学生归纳总结能力
活动四：作业设计
P64练习与应用第1、2、3题
指导学生完成练习，面批练习。
按要求完成练习。
从完成情况和书写情况等方面进行评价。
主板书设计
7.4宇宙航行
三个宇宙速度 二、人造地球卫星
1.第一宇宙速度：v=7.9km/s .1.轨道及其特点：
推导：根据万有引力提供向心力 2.卫星运行规律：
2.第二宇宙速度：v=11.2km/s 3.同步卫星的六个一定：
3.第三宇宙速度：v=16.7km/s 三、载人航天与太空探索
教学反思