人造卫星宇宙速度教学教案设计.doc

人造卫星 宇宙速度 教学教案设计内江市第六中学 罗毅教学目标1. 知识与技能了解牛顿对人造地球卫星的最初构想知道人造地球卫星的动力学条件知道人造卫星运行轨道的特征知道各运动学参量与轨道半径的关系式，并会推导这些关系式2. 过程与方法学习方式：合作学习与探究学习，发现式学习和小组式学习培养学生观察数据分析数据的能力培养学生科学推理、探索能力培养学生在处理实际问题时，如何构建物理模型的能力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3. 情感态度与价值观通过牛顿的理论思考的实现，体会理论对实践的指导作用学习人造卫星，了解人造卫星在通信，导航，气象，军事等领域的广泛应用教学重、难点1. 人造卫星的运行轨道 2. 各运动学量与轨道半径的关系式备学生学生已学习了运动的合成与分解、牛顿运动定律、圆周运动等章节的知识。并在本章之前学习了天体的运动，和万有引力定律的知识，能运用万有引力定律揭示一些天体运动的特点。学生可以类比行星运动的特点原理自己分析人造卫星的规律。另外学生也可以利用前面的知识和对宇宙奥秘的好奇心来探索人造卫星的发射及宇宙速度。学生可以通过联想上一章所学的对平抛物体的运动的处理方法来探究牛顿的思考，以地心为参考系平抛出去的物体从空间运动效果上可分解为指向地心的自由落体运动和绕地心的匀速圆周运动。而这两个分运动都是变速度运动，它们都需要一个指向地心的力来维持它们各自的运动状态。因此万有引力就有要改变两个运动状态的效果，即要既要产生自由落体加速度又要产生向加速度。当万有引力只能提供向心力时，自由落体加速度就变成零，这样平抛出去的物体就落不下来了，从而得到宇宙速度。再根据圆周运动和机械运动的知识可知道速度再大一些会做椭圆运动或摆脱地球对它的约束。设计基本理念在本节课之前，学生已掌握了平抛运动、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。学科教学活动要以学生为主体，促进学生知识、技能、品德三维一体的全面发展。教材中把理解人造卫星的发射原理作为重点与难点，但是根据新课程的教学理念主要是培养学生分析为题解决问题的能力，而且近几年的高考也将人造卫星的运动特点分析作为重点。所以在本届课的教学设计中，先分析人造卫星的运行特点，在解释人造卫星的发射原理。因此课堂中对人造卫星的运动规律的认识主要采取：分析现象发现规律思考原理解释问题的思路，对于人造卫星的发射原理主要采取：设疑思考启发引导这样一条主线，在设计中突出发挥学生的主体作用，激发鼓励学生的大胆思考、积极参与，让学生通过自己的分析研究来掌握获取相关的知识和方法。教学内容，教学方法与流程教学内容教学过程（活动元）设计意图教师活动学生活动媒体与资源的选择1.牛顿的构想：人造卫星的发射原理展示由人造卫星拍摄的内江城区地图。从高山上用不同的水平速度抛出物体，速度一次比一次大，落点也就一次比一次离山脚远。如果没有空气阻力，当速度足够大时，物体就永远不会落到地面上来，它将绕地球旋转成为一颗绕地球运动的人造地球卫星。观察图片卫星图片，PPT了解人造地球卫星的最初构想。通过教师的语言魅力，和图片激发学生的学习兴趣。2.人造卫星的简史牛顿的设想终于在1957年10月4日实现，前苏联在这一天将第一颗人造卫星送入绕地球运行的轨道，开启了人类探索太空的时代。时至今天，人造卫星在科学研究，通信，军事，气象等领域已有广泛的应用。从1970年4月24日东方红一号的成功发射至今，我国已发射人造卫星和其他探测器多个，他们分别在通信，气象，探测，导航等多个领域发挥着重要作用。认真听讲，观看PPT，了解人造卫星的发展简史图片，PPT随着网络的普及学生已可通过网路了解新事物，对于人造卫星的介绍不宜过多，这里只是为了提高学生的兴趣。3.神舟飞船的发射过程播放视频, 视频结束后向学生提出问题。人造卫星在什么位置绕地球运行？轨道是什么样的？这里给大家提供一条轨道，请你也设计出人造卫星合理的轨道。仔细思考哪些轨道是合理的？哪些是不行的？观看视频视频神舟飞船的发射，PPT了解发射过程，找出人造卫星的抛射点，为后续学习做好基础准备。4.活动元1：人造卫星的运行轨道特征1.学生运用动力学知识，通过作图，分析设计人造卫星的轨道。学生完成后由老师总结人造卫星运行轨道的特征，并板书重要结论。2.展示三种轨道的动画3.展示例题，学生思考，随机点名找学生回答问题。完成活动元独立思考后可以和同学讨论。在学案上写出最终答案学案，展示台，PPT.分析轨道，锻炼学生思考问题，解决问题的能力。5：人造卫星的运行轨道特征例题例题：学生需要解决的问题2下列轨道中，属于人造地球卫星轨道的是( )A.与地球表面某一纬度线(非赤道)是共面同心圆 B.与地球表面某一经度线所决定的圆是共面同心圆 C.与地球表面上的赤道线是共面同心圆 D.以地球球心为圆心的圆轨道，如果是椭圆轨道，地心应在椭圆的一个焦点上认真思考独立完成例题。学案，展示台，PPT.了解真实的人造卫星轨道。6. 活动元2:人造卫星的运动学参量1:由之前播放的视频引出问题：人造卫星的速度不是任意的，不同轨道的人造卫星有不同的速度。我们如何用公式来定量描述这个速度。请推导出人造卫星的运动学参量：线速度v，角速度w，周期T以及加速度a。2:在展台上展示几组结果，并总结正确的结果，回答学生思考的问题。3.练习与评价2 有人根据公式v=rw认为，轨道半径增大2倍，卫星的线速度也增大2倍，但由公式可知，轨道半径增大时，卫星的速度是减小的，应当怎样理解这个问题？由动力学条件进行推导四个运动学量。（探究学习，小组讨论）学案，展示台，PPT.7. 人造卫星的运动学参量的定性比较1957年10月4日，苏联成功发射了第一颗人造卫星之后，在11月3日又发射了第二颗人造卫星。若两颗人造卫星运动近似看作匀速圆周运动，轨道半径分别为rA和rB，已知rArB ，则（ ） A. vA vB B. TA TB C. wA wB D. aA aB 学案，展示台，PPT.由公式就可以得出结论，这里由例题进一步巩固。8：活动元3:运动学量的应用已知：地球表面重力加速度g=9.8m/s2，地球半径R=6.40106 m，请问能否发射一颗卫星，使得其周期T=80min？如果能，求出它的轨道半径r。 草稿本上运算，部分计算可用计算器。让学生总结思路然后计算板书设计1. 动力学条件把人造卫星的运动近似处理为匀速圆周运动做圆周运动需要的向心力完全由万有引力提供2.轨道特征：轨道平面必过地心3.运动学量 注：1.运动参量均由轨道半径r决定，2.当r减小时，v,w,a增大，T减小教学评价优点：该堂课以学生活动为中心，充分发挥学生学习的主体地位，适应新课程理念的要求，达到了知识，能力，情感和价值观的三维要求。1.充分开拓课外教学资源，卫星拍摄本地地图，牛顿关于发射人造卫星的构想草图，以及人造卫星实际发射过程的视频资料，展示了科学发展历程，让学生体会科技对人类生产生活的影响；2.以学生活动为中心，达成知识能力学习的目标。课堂设计了两个活动主题：一是轨道特征，二是卫星的运动参量的计算。通