高中物理人教版第六章万有引力与航天万有引力理论的成就 教学设计

课题：万有引力定律在航天中的应用——走近神九一、指导思想与理论依据复习课的任务是梳理知识结构和体系，落实重点知识内容，突破学习难点，解惑学习疑点，寻找方法和能力的提高点。要完成这一复习的任务，需要教师精选教学内容，合理组织安排，设计一系列具有思维价值的问题，不断地激发学生思考，让学生在积极的思维活动中学习，达到复习课实效、高效的目的。为此，本节课以神九与天宫的交会对接为线索，组织学生讨论在神九飞天过程中包含的高中阶段的知识，把学过的知识在应用中掌握，把解决问题的方法和能力在活化中提高。二、教学背景分析教材分析：从知识结构上看，本章教材是应用牛顿运动定律对曲线运动的研究。本节课是在学习了《圆周运动》与《万有引力与航天》之后的一节知识应用与扩展的课。以神九飞天为背景，通过对各个阶段的分析综合应用了这两章的知识，尤其是变轨和对接环节是对这两章知识的高度综合。学生情况分析：从学生年龄特征来看，学生处于高一年级，已经对本章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，学生容易接受表象、浅显的知识，不易接受推理性强、易混淆的知识。高一的学生学习兴趣浓厚，他们的观察不只停留在一些表面现象，具有更深层次的探究愿望。在思维方式上由初中形象思维为主向高中抽象思维为主过渡，已经能通过一些思维的引导做一些逻辑的推理。教法分析：由于学生头脑中科学概念的自发性、隐蔽性、顽固性，使得我们必须注重科学知识、科学方法与科学精神教育．不仅应当注重科学知识教学，而且要特别强调科学方法，包括理论实验的方法和科学推理方法，潜移默化地对学生进行科学精神教育．本堂课通过视频展示，充分调动学生的思考空间，教学过程中贯穿了启发式教学，使科学性与思想性融于一体。并配上神舟论坛环节，培养学生获得信息的能力，自主学习的能力，体现了巩固性教学原则，使教学更具有科学性。三、本节课教学目标设计知识与技能：（1）理解万有引力定律的内容和公式（2）培养学生应用万有引力定律分析问题、解决问题的能力。（3）了解人造卫星的有关知识.（4）知道三个宇宙速度的含义，会推导卫星运行速度与轨道半径的关系过程与方法：（1）通过对本章知识的归纳，提高学生对知识系统归纳能力。（2）通过小组讨论，提高学生的合作学习与探究能力。（3）通过物理模型建立，培养学生建模能力。情感态度与价值观：（1）通过万有引力与航天的学习，激发学生爱国精神；（2）理解科学研究的继承性和曲折性，培养学生献身科学的奋斗精神。教学重点：万有引力定律在天体运动问题中的应用教学难点：综合应用圆周运动、万有引力定律、反冲的知识解读神九与天宫的变轨过程四、教学资源：实验仪器：地球仪、呼啦圈、神九天宫的模型媒体设备：实物投影仪、电脑五、教学设计思想与教学流程万有引力与航天章节的内容抽象，物理模型建立困难，是学生学习物理过程中的一个难点。尤其利用万有引力理论解决人造卫星问题，涉及本节教学内容旨在帮助学生复习巩固基础知识，同时也在于帮助学生提高建立物理模型，运用知识分析解题的能力。教学过程中，首先让学生观看视频，找出所包含的本章知识点以及利用所学知识能解决哪些问题，以便提高学生知识归纳能力。其次让学生通过分组准备专题研究，与同组讨论、互动问答、教师点拨来解决知识难点，提高学生合作学习的能力；最后通过两个组的专题展示，帮学生了解人类航天史，激发学生爱国精神；理解科学研究的继承性和曲折性，培养学生献身科学的奋斗精神。基础知识复习基础知识复习人类探索太空的脚步宇航员的世界返回返回猜词游戏发射神九飞天可以分为哪几个阶段展示视频在轨运行变轨对接知识准备知识准备神舟论坛太空实验中国五千年的飞天梦六、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图时间安排复习旧知教学引入发射在轨运行变轨对接返回神舟论坛引导播放视频（神九飞天视频集锦）提问：神九飞天可以分为哪些阶段，与我们所学的哪些知识相联系提问：发射阶段与我们所学的哪些知识相联系？课件操作：PPT演示宇航员的受力分析介绍宇航员的坐姿：由于发射过程会出现超重现象，飞行员最大要承受7-10G的负荷，如果采取正常的坐姿或站姿，会使身体中的血液集中在腿部导致脑供血不足，短暂失明等问题，所以宇航员都是半躺在飞船中的。但即便如此，也必须通过长期艰苦的训练才能完成航天任务，我们一般人是承受不了的。提问：神九发射的速度应该满足什么条件呢？提问：卫星可能的运行轨道提问：三种轨道有什么共同点吗？提问：卫星的轨道，卫星的运行速度与轨道半径的关系提问：不在同一轨道，他们的运行速度一样吗？为什么不一样请具体解释一下？提问：怎样才能实现变轨？分析变轨的条件播放视频（神九与天宫的变轨过程）播放视频（最后30米对接的细节）对接的最后30米分析，带领学生重难点突破飞船通过喷气获得反向作用力，反向作用力弥补了由于加速向心力的不足，与万有引力一起来充当向心力，就不会使飞船因为加速而做离心运动了。以此来实现在同一轨道对接。返回过程分析总结：中国航天事业创始人钱学森回国后做的第一件事，就是给大学生讲最基础的航天知识课。钱老说，航天是一个庞大的系统工程，不能靠我一个人，要靠一大堆人，最基础的航天知识是航天事业最重要的基石。我们同学已经站在了这块基石上。其实神九飞天还涉及了很多方面的问题，课前我布置给每组一个任务，自主选择感兴趣的话题，收集相关资料，派代表进行主题发言，下面我们就进入本节课的第二个环节——神舟论坛，更多的了解神九和航天知识，请第一组同学展示他们准备的专题，其他组同学可以针对他的发言提问。有很多同样付出了汗水和时间参加训练的航天员最终无法实现航天梦想，还有那些飞船的设计者和工作人员，为航天事业奉献了毕生精力做出了巨大贡献，他们，更值得我们尊敬！了解了宇航员的世界，让我们再来看看太空实验，有请下一组同学。从1986年到1994年，有5个我国青少年设计的太空实验乘着美国的航天飞机上了天，其中一项是观察蚕在零重力环境下如何吐丝结茧。如今我们拥有了自己的太空实验室，今天的作业其中一项就是设计一款太空实验，希望有一天我们同学设计的实验能够登上天宫。有请刘佳同学为我们介绍中国五千年的飞天梦从1992年“神舟”号飞船载人航天工程立项到中国第一位航天员杨利伟进入太空只用了11年，到神九与天宫对接成功只用了短短的20年。中国航天人以他们的智慧与努力，弥补了物质技术基础的不足，创造了中国载人航天的一次次快速跃升。了解了中国航天的发展史，我们再来看看人类探索宇宙的足迹，有请第四组同学。总结：看来同学们都对今天的发言做了精心的准备，带给我们非常精彩的发言。我们通过四个组的发言了解了宇航员的世界、太空实验、中国五千年的飞天梦、人类探索宇宙的脚步，领略了科学家们为了实现人类的梦想不屈不挠探索的精神和一丝不苟的科研态度，宇航员为了航天事业付出的艰辛努力和巨大的牺牲，相信每个人都有自己的感触。人类对太空的探索和开发刚刚起步，在不久的将来，遨游太空，俯瞰地球，感受失重，日行万里将不再是梦想。希望同学们投身到探索自然的科学研究中去，为祖国的繁荣昌盛贡献自己的力量。布置作业猜词游戏PPT词条：牛顿、开普勒第一定律、第一宇宙速度、开普勒、万有引力定律、同步卫星、第谷、开普勒第二定律、第三宇宙速度、哥白尼、开普勒第三定律、第二宇宙速度观看视频（神九飞天视频集锦）思考、回答牛二律分析飞船加速上升阶段宇航员的受力情况思考、回答宇宙速度分组合作模拟卫星的轨道思考、回答轨道的圆心一定过地球球心思考回答分组合作模拟神九和天宫的变轨过程当飞船加速，需要的向心力增大，而万有引力没有变，提供的向心力不足，飞船做离心运动，飞向更高的轨道。飞船减速需要的向心力减小，万有引力没有变，提供的向心力过大，飞船做做近心运动，降到较低的轨道。返回过程分析应用牛二律宇航员的世界下面看到的就是离心重力场，我让大家看一段视频来了解一下他到底是如何运行的。插播视频大家看到了，他可以模拟零重力和超重，所以航天员训练的内容自然还要包括像吃饭喝水和排泄，因为很多东西会浮在空中。说到这呢我想说说我的感觉，看着这些训练我便更觉得阿姆斯特朗的一小步不止是人类的一小步何止是人类的一大步。为了飞天为了人类的研究与探索，多少人克服了数不清的困难。我不敢想象在那样的机器中转来转去的感觉，也不敢想象身穿60公斤重的设备与装备行走，更不敢想象熟记40万条厚的像字典一样的操作手册。所以我们要敢于面对困难、勇于挑战困难、善于战胜困难，最终就能像航天员那样去达成人生的成功。太空实验太空是一个无重力的环境，这个环境也许在我们看很美妙然而就是这样的一个完全失重的环境却给太空实验带来了意想不到的困难。首先在宇宙中测量体重就成了一个难题，由于宇宙中完全失重地面上的体重计会失灵。然而航天员在太空中生活工作随时需要检测和监控他们的身体质量状况，那么如何来称体重呢？目前太空之中的体重秤已经由中国、美国、俄罗斯三个国家研制出来了。称体重实际上应是称质量。美国的太空秤是将航天员固定在专用座椅上，座椅和人一起做机械震荡，通过测量振动周期计算出航天员的质量。大家现在在画面上看到这两张图片是简谐振动的物理模型，有纵向和横向两种。根据这两张图片我猜测美国国际空间站在测量宇航员的体重的时候会将航天员固定在这个或者是这个位置，通过电子仪器测量出他的振动周期。再通过公式，也就是大家看到的这个公式计算出人体质量。我国的太空秤则是采用基于牛顿第二定律，即依靠测量加速度和拉力来计算人体质量。中国五千年的飞天梦人类飞向太空的梦想，有文字记载至少有数千年，古代中国就有嫦娥奔月，敦煌莫高窟飞天图案等美丽的传说。不过神话毕竟不是现实，目前只有火箭才能把人送上太空。以此为标准，最早的载人航天应是600年前的万户飞天。西方航天学界认为中国明朝人万户为人类第一个尝试用火箭飞天的人，并将月球上一座环形山命名为万户以表纪念。可上九天揽月，可下五洋捉鳖，毛泽东主席当年奋斗不息的豪迈诗意今天已经变为现实。短短20年中国航天技术快速发展成为世界上第三个能够独立开展载人航天探索的国家，短短10年，中国载人深潜从一片空白直至超越所有对手的世界纪录。这样的中国速度靠的就是中国人自强不息、自主创新的进取精神，中国人完全有能力在高科技领域上攀登上世界高峰。人类探索宇宙的脚步在这些突破背后有无数人默默的付出，甚至有人为此付出了自己宝贵的生命。下面就让我带领大家一起缅怀第一个为此事业献身的航天员——科马罗夫。1967年4月24日苏联航天员科马罗夫因飞船在再入过程中降落伞失灵飞船坠毁而身亡，成为世界上第一位在执行太空飞行任务时献身的航天员。一名在伊斯坦布尔的美国安全局工作人员监听到，就在撞击到地面之前，苏联的总理科希金告诉科马罗夫：“国家为他而自豪。”但这位特工没有听到科马罗夫的回答。科马罗夫后来被授予苏联英雄和列宁勋章，一颗在1971年发现的小行星命名为，1836科马罗夫以表示对他的纪念。从直立行走于脚下这片土地到飞出蓝色地球村，人类就是这般孜孜不倦地幻想着，并一步一步地拓展着他们的活动空间，充斥着飞天神话的人类幼年记忆代代相传到今天，在双脚还只能停留在大地上的时候，想象已经达到了一个人类自己也不知道有多高多远的地方。但是梦想有多远我们的足迹就有多远。以游戏的形式来复习基础知识，激发学生学习兴趣增强学生民族自豪感使学生科学精神，具有判断大众传媒有关信息是否科学可靠的意识。复习牛二律受力分析丰富学生的知识面，使学生体会科学研究的严谨性，同时也体会到宇航员异于常人的意志品质和付出。复习三个宇宙速度培养学生构建物理模型的能力培养学生主动与他人合作的精神，实现学生将自己的见解与他人交流的愿望复习卫星运行速度与轨道半径的关系使学生学习猜想与假设、观察与收集、分析与论证、交流与合作、总结与评估等科学方法培养学生的动手能力和合作精神培养学生敢于坚持正确观点，勇于修正错误，具有团队精神通过教师的引导，帮助学生克服独立思考中可能产生的缺点和偏差。培养学生综合应用知识的能力培养学生知识迁移能力使学生掌握科学的学习方法对学生进行德育教育，了解航天事业需要最基础的高中知识为基础。使学生有参与科技活动的热情，有将物理知识应用于生活和生产实践的意识。培养学生收集资料、提取有用信息、语言表达能力，有主动与他人合作的精神，有将自己的见解与他人交流的愿望，敢于坚持正确观点，勇于修正错误，具有团队精神。使学生领略自然界的奇妙与和谐，保持好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。使学生了解并体会物理学对经济、社会发展的贡献，关注并思考与物理学相关的热点问题，有可持续发展的意识，能在力所能及的范围内，为社会的可持续发展做出贡献。高中物理模型的实际应用，让学生觉得学有所用，尤其是应用在高科技的太空站中对学生进行中国特色社会主义共同理想教育，引导学生树立远大志向；弘扬以爱国主义为核心的民族精神和以改革创新为核心的时代精神，培育中小学生的爱国情感和创新意识。通过对中国在航天和深潜项目上取得的成就增强学生的民族自豪感和荣誉感培养学生关心国内外科技发展现状与趋势，有将科学服务于人类的意识。有振兴中华的使命感与责任感。拓宽学生的知识面，对人类探索宇宙的成就有所了解总结本课，突出主题培养学生关心国内外科技发展现状与趋势，有将科学服务于人类的意识。有振兴中华的使命感与责任感。3分钟4分钟1分钟2分钟1分钟3分钟2分钟3分钟4分钟2分钟2分钟5分钟4分钟3分钟4分钟2分钟八、板书设计走近神九