7.4 宇宙航行 教学设计（表格式）
文档属性
| 名称 | 7.4 宇宙航行 教学设计（表格式） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 1.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-31 10:42:58 | ||
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文档简介
《宇宙航行》教学设计
课题 宇宙航行 课型 新课 课时 1
教材分析 本节内容选自人教版高中物理必修二第六章第四节，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。因此，本节课是本章的重点内容。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。
学情分析 学生已学过平抛运动、匀速圆周运动、万有引力定律等基本理论，具备了解决问题的基本工具。
教学 目标 知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一宇宙速度 在学习牛顿对卫星发射的思考过程的同时，培养学生科学探索能力和构建物理模型的能力。 通过对卫星运行的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系的讨论，培养学生运用知识分析解决实际问题的能力。 感知人类探索宇宙的梦想，促使学生树立献身科学的人生观和价值观
教学重点 第一宇宙速度的推导. 人造地球卫星线速度、角速度、周期与半径关系。
教学难点 卫星的发射速度与运行速度的关系
教学方法 以问题引领为导向，采用理论探究和小组讨论相结合的方法
教学资源 多媒体教学设备
教学过程
教学 环节 教师活动 学生活动 设计意图
创设情境，引入新课 播放视频：嫦娥四号成功发射，实现人类月球探测器在月球背面的首次登陆，开启我国对月球探测的新旅程。 展示图片：通信卫星、探测卫星、气象卫星、侦查卫星...... 过渡语：从嫦娥奔月的神话到嫦娥四号发射成功，如今我们的生活早已经离不开卫星，那么卫星是如何被发射到天空的呢？相信大家通过这节课的学习将有一个全面的了解。 认真观看视频、图片，思考老师提出的问题 激发学生兴趣，体现立德树人，为探究卫星发射原理铺垫。
教学过程
教学 环节 教师活动 学生活动 设计意图
新课教学 宇宙速度 （一）卫星发射原理 问题1：怎么样才能把物体发射上天空，且不再落回地面？（可以想一想平抛运动） 牛顿的设想 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。 （播放人造地球卫星发射原理动画） 问题2：人造地球卫星稳定运行时做什么运动？满足什么条件？ 人造地球卫星稳定运行的条件： 卫星绕地球做匀速圆周运动，地球对卫星的引力提供向心力。即：F引=Fn （二）宇宙速度 问题3：人造卫星的发射速度至少达到多大才能绕地球做稳定的圆周运动 解法一： 带入数据，得：v=7.9km/s 解法二： 带入数据，得：v=7.9km/s 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”. 【说明】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。 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。 【说明】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。 3.第三宇宙速度：v=16.7km/s。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。 小组讨论后回答 观看动画演示 积极思考，回答问题。 两名学生板演，其他同学自主推导 观看图片 引导学生从平抛运动的相关知识入手，降低问题的难度 介绍牛顿关于卫星发射原理，体会猜想、外推的科学方法，培养学生的科学思维。 培养学生应用已学知识解决问题的能力，实现教师主导、学生主体的课堂模式，突出本节课的教学重点。 了解发射速度大于7.9km/s时卫星的三种情况，了解第二宇宙速度和第三宇宙速度的含义。 以图片形式展示，更形象直观，便于学生理解。
新课教学 人造地球卫星 （一）探究卫星轨道条件 问题1：哪条轨道可能是人造卫星的运行轨道？并说出其理论依据。 师生归纳总结人造地球卫星运行轨道的条件：二心重合（二心指地心与圆心） （二）探究卫星线速度、角速度、周期和半径关系 问题2: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？ 问题3:我们将不同轨道上的卫星绕地球运动都看成是匀速圆周运动，推导卫星运行的线速度、角速度、周期表达式 （1） （2） （3） （三）近地卫星 近地卫星是指轨道在地球表面附近的卫星，计算时轨道半径可近似取地球半径。根据上面的推导结果试分析近地卫星的特点？ 教师归纳总结： 线速度、角速度、周期有唯一值。 最大线速度，最大角速度，最小周期。 （四）同步卫星 同步卫星是相对于地面静止的人造卫星，它在轨道上跟着地球自西向东同步地做匀速圆周运动，轨道平面与赤道平面重合，T＝24h. 问题1：同步卫星的轨道应该是哪一个？ 问题2.根据上面的推导结果试分析同步卫星的特点？ 教师归纳总结： 1.线速度、角速度、周期有唯一值。 2.轨道唯一。 小组讨论，回答问题。 大胆提出猜想 三名学生板演，其他同学自主推导 学生积极思考回答问题。 学生回答问题，并说出理由。 小组讨论，回答问题 应用万有引力定律解决天体问题 加强学生对天体动力学关系的理解，培养学生分析、推导、表达的能力。 培养学生的知识迁移能力和信息提取能力。
新课教学 三、载人航天与太空探索 1.从从“万户飞天”到载人飞船 2.从“嫦娥奔月”到“玉兔号” 3.从美国全球卫星导航定位系统GPS到我国自主研发北斗卫星系统 在胜利大阅兵中，我军已使用了北斗系统来进行辅助。北斗系统既可实时显示每辆车的精确位置和速度，提供的坐标数据误差小于2厘米，速度数据误差小于0.03米/秒，方向数据误差小于0.1度，横滚数据误差小于0.2度。 阅读教材，观看图片 增强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
课堂小结 本节课你收获了什么？ 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...... 总结归纳 引导学生从多方面总结本节课的收获。
课后作业 阅读书后STSE和科学漫步 2.完成书后习题1.2.3.4 完成课后作业 对本节知识的检验，培养学生的热爱科学的情感。
板书设计 宇宙航行 宇宙速度 二、人造地球卫星 牛顿设想 1.轨道条件 第一宇宙速度：推导 2.卫星v、w、T与r关系 宇宙速度 第二宇宙速度 3.近地卫星 第三宇宙速度 4.同步卫星
课题 宇宙航行 课型 新课 课时 1
教材分析 本节内容选自人教版高中物理必修二第六章第四节，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。因此，本节课是本章的重点内容。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。
学情分析 学生已学过平抛运动、匀速圆周运动、万有引力定律等基本理论，具备了解决问题的基本工具。
教学 目标 知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一宇宙速度 在学习牛顿对卫星发射的思考过程的同时，培养学生科学探索能力和构建物理模型的能力。 通过对卫星运行的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系的讨论，培养学生运用知识分析解决实际问题的能力。 感知人类探索宇宙的梦想，促使学生树立献身科学的人生观和价值观
教学重点 第一宇宙速度的推导. 人造地球卫星线速度、角速度、周期与半径关系。
教学难点 卫星的发射速度与运行速度的关系
教学方法 以问题引领为导向，采用理论探究和小组讨论相结合的方法
教学资源 多媒体教学设备
教学过程
教学 环节 教师活动 学生活动 设计意图
创设情境，引入新课 播放视频：嫦娥四号成功发射，实现人类月球探测器在月球背面的首次登陆，开启我国对月球探测的新旅程。 展示图片：通信卫星、探测卫星、气象卫星、侦查卫星...... 过渡语：从嫦娥奔月的神话到嫦娥四号发射成功，如今我们的生活早已经离不开卫星，那么卫星是如何被发射到天空的呢？相信大家通过这节课的学习将有一个全面的了解。 认真观看视频、图片，思考老师提出的问题 激发学生兴趣，体现立德树人，为探究卫星发射原理铺垫。
教学过程
教学 环节 教师活动 学生活动 设计意图
新课教学 宇宙速度 （一）卫星发射原理 问题1：怎么样才能把物体发射上天空，且不再落回地面？（可以想一想平抛运动） 牛顿的设想 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。 （播放人造地球卫星发射原理动画） 问题2：人造地球卫星稳定运行时做什么运动？满足什么条件？ 人造地球卫星稳定运行的条件： 卫星绕地球做匀速圆周运动，地球对卫星的引力提供向心力。即：F引=Fn （二）宇宙速度 问题3：人造卫星的发射速度至少达到多大才能绕地球做稳定的圆周运动 解法一： 带入数据，得：v=7.9km/s 解法二： 带入数据，得：v=7.9km/s 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”. 【说明】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。 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。 【说明】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。 3.第三宇宙速度：v=16.7km/s。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。 小组讨论后回答 观看动画演示 积极思考，回答问题。 两名学生板演，其他同学自主推导 观看图片 引导学生从平抛运动的相关知识入手，降低问题的难度 介绍牛顿关于卫星发射原理，体会猜想、外推的科学方法，培养学生的科学思维。 培养学生应用已学知识解决问题的能力，实现教师主导、学生主体的课堂模式，突出本节课的教学重点。 了解发射速度大于7.9km/s时卫星的三种情况，了解第二宇宙速度和第三宇宙速度的含义。 以图片形式展示，更形象直观，便于学生理解。
新课教学 人造地球卫星 （一）探究卫星轨道条件 问题1：哪条轨道可能是人造卫星的运行轨道？并说出其理论依据。 师生归纳总结人造地球卫星运行轨道的条件：二心重合（二心指地心与圆心） （二）探究卫星线速度、角速度、周期和半径关系 问题2: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？ 问题3:我们将不同轨道上的卫星绕地球运动都看成是匀速圆周运动，推导卫星运行的线速度、角速度、周期表达式 （1） （2） （3） （三）近地卫星 近地卫星是指轨道在地球表面附近的卫星，计算时轨道半径可近似取地球半径。根据上面的推导结果试分析近地卫星的特点？ 教师归纳总结： 线速度、角速度、周期有唯一值。 最大线速度，最大角速度，最小周期。 （四）同步卫星 同步卫星是相对于地面静止的人造卫星，它在轨道上跟着地球自西向东同步地做匀速圆周运动，轨道平面与赤道平面重合，T＝24h. 问题1：同步卫星的轨道应该是哪一个？ 问题2.根据上面的推导结果试分析同步卫星的特点？ 教师归纳总结： 1.线速度、角速度、周期有唯一值。 2.轨道唯一。 小组讨论，回答问题。 大胆提出猜想 三名学生板演，其他同学自主推导 学生积极思考回答问题。 学生回答问题，并说出理由。 小组讨论，回答问题 应用万有引力定律解决天体问题 加强学生对天体动力学关系的理解，培养学生分析、推导、表达的能力。 培养学生的知识迁移能力和信息提取能力。
新课教学 三、载人航天与太空探索 1.从从“万户飞天”到载人飞船 2.从“嫦娥奔月”到“玉兔号” 3.从美国全球卫星导航定位系统GPS到我国自主研发北斗卫星系统 在胜利大阅兵中，我军已使用了北斗系统来进行辅助。北斗系统既可实时显示每辆车的精确位置和速度，提供的坐标数据误差小于2厘米，速度数据误差小于0.03米/秒，方向数据误差小于0.1度，横滚数据误差小于0.2度。 阅读教材，观看图片 增强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
课堂小结 本节课你收获了什么？ 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...... 总结归纳 引导学生从多方面总结本节课的收获。
课后作业 阅读书后STSE和科学漫步 2.完成书后习题1.2.3.4 完成课后作业 对本节知识的检验，培养学生的热爱科学的情感。
板书设计 宇宙航行 宇宙速度 二、人造地球卫星 牛顿设想 1.轨道条件 第一宇宙速度：推导 2.卫星v、w、T与r关系 宇宙速度 第二宇宙速度 3.近地卫星 第三宇宙速度 4.同步卫星