《宇宙航行》教学设计

《宇宙航行》教学设计北京市大峪中学朱景林2009.4《宇宙航行》教学设计北京市大峪中学朱景林指导思想与理论依据本节课选自《普通高中课程标准实验教科书必修②》，是第六章《万有引力与航天》的第五节《宇宙航行》，本节属于航天部分的的重要知识。新的课程标准要求从科学知识、科学过程和方法以及科学文化的三个维度进行教学，本节课的主要知识——三个宇宙速度，其中重点知识第一宇宙速度的教学应该应该体现出科学过程与方法之中。因此，我计划在物理教学中，结合牛顿对地球卫星的设想过程进行科学过程和方法的教育；为了培养科学文化素养，落实情感态度与价值观目标中“激发学生学习物理的热情、爱国热情，促使学生树立献身科学的人生观和价值观”的教学目标，我想通过展现人类航天事业的发展过程以及我国航天事业的伟大成就来完成。北京教科院基教研中心陶昌宏先生，集他多年对中学物理教学的研究与思考，提出了物理教学的四个基本特征：物理教学要坚持以创设问题情景为切入点；以观察实验（事实）为基础；以培养学生的思维能力为核心；以提升学生探究能力为重点的基本特征。这四个基本特征为我们现在实施好新的课程标准提供了非常有利可行的理论依据。以往的物理实验，大都以有实物的物理实验，本节课我想尝试引领学生做“思想实验”，从而完成我区物理教研室提出的“在高中物理教学中落实陶先生的物理教学方法”的要求做初步探讨。教学背景分析学生在前面学习了牛顿运动定律、平抛运动、匀速圆周运动、万有引力定律等基础知识，这些都为我们继续学习本节内容奠定了知识基础。同时，学生经历了想象、推理、建摸、类比（迁移）等科学方法的应用与训练，为这节课的学习奠定了能力基础。学生做“思想实验”，是第一次，对于我也是一次新的尝试，可能要出现许多困难，甚至是我没有预料到的困难，所以需要精心设计，鼓励学生的大胆思考；循序渐进，把握好“思想实验”深度要求本节课，从知识内容上看，主要是运用所学过的知识，我们学生个方面基础总体水平不高，而且学生差异很大。从教学内容上看，学生对航天有广泛兴趣也有众多迷惑。所以，对学生出现的疑问或错误，要有充分的预想。解决学生疑问和错误预案是：对共性、基础性的问题，引领学生分析讨论；对个性问题，进行个别辅导；对个别问题做好适当安排（包括布置学生查阅材料，互相讨论交流作业的方式），例如学生在“思想实验”中，可能会提出“为什么当速率大到一定值时做椭圆轨道的运动”。为了不枝蔓教学，做适当回答二、教学目标（一）知识和能力目标1．了解人造地球卫星的最初构想2、会解决涉及人造地球卫星运动的简单问题3．知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一宇宙速度。4．感受人类对客观世界不断探究的精神和情感。（二）过程与方法目标1．在体验牛顿对卫星发射的思考过程的同时，培养学生思维能力。2．培养学生在处理实际问题时，构建物理模型的方法；培养学生运用知识分析解决实际问题的能力。（三）情感态度与价值观目标教师：理论分析表明，当抛出物体的速度在的基础上继续增大，如果发射速度大于第一宇宙速度v=7．9km/s，而小于11．2km/s，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。当物体的速度等于或大于11．2km/s时，物体将会克服地球引力，永远离开地球，我们把11．2km/s叫做第二宇宙速度。3．第三宇宙速度教师：物体脱离地球引力的束缚后，还会受到太阳引力的束缚。若抛出的速度足够大，物体还将脱离太阳引力的束缚，飞向太阳系之外的宇宙空间。这个速度v=16．7km/s。这个速度叫做第三宇宙速度。（教师活动板书）小结：实际上发射卫星是一个复杂的高科技系统工程，今天我们仅从现有的知识出发，推导并了解了一点宇宙速度，即：（展示牛顿抛体运动动画，了解三个宇宙速度）（教师活动）板书：我们把：第一宇宙速度、第二宇宙速度、第三宇宙速度统称为宇宙速度老师比较欣赏一位诗人说的话，“人生是美丽的，让我们先做一个兰色的梦，再去实现她”。牛顿在几百年前设想，经过几代人的不懈努力，在上个世纪人类把航天器送入了太空，实现了飞天梦想下面，老师和同学们一起重现人类梦想成真艰难历程，也让我们一起分享英雄们的快乐与痛苦二、梦想成真说一说：同学们根据自己对人类梦想遨游太空到实现太空之旅的了解，谈一谈宇宙航行的发展历程。学生分组讨论，合作交流，达成共识，选派代表总结发言,然后教师简述补充。（借助于多媒体，一边向学生展示，一边介绍，注意情感态度与价值观目标的实现。）世界航天2、中国航天3、英雄壮举尽管人类已经跨入太空，登上月球，但是，相对于宇宙之宏大，地球和月亮不过是茫茫宇宙中的两粒尘埃；相对于宇宙之久长，人类历史不过是宇宙年轮上一道小小的刻痕。宇宙留给人们的思考和疑问深邃而广阔。宇宙有没有边界？有没有起始和终结？地外文明在哪里？这些都是留给大家待以解决的问题。（四）课堂小结重点强调解决物理问题的方法：建模（五）课后作业1、自我推导：人造地球卫星线速度、角速度和周期与轨道半径的关系。（所有卫星视做匀速圆周运动）2、上网查阅：(1)什么是同步轨道卫星？(2)什么是太阳同步轨道卫星？附教学资源：早在六百多年前的明朝，一个名叫万户的人就曾有“飞天”的壮举，但最终未能成功，并为之付出了生命。万户是世界上第一个利用火箭向太空搏击的英雄。他的努力虽然失败了，但他借助火箭推力升空的创想是世界上第一个，因此他被世界公认为“真正的航天始祖”，为了纪念这位世界航天始祖，世界科学家将月球上的一座环形火山命名为“万户山”。1、世界航天19世纪中叶，俄罗斯学者，齐奥尔科夫斯基，提出利用喷气推进的多级火箭，运载发射卫星。1957年10月4日，世界上第一颗人造卫星成功在苏联发射成功。1961年4月12日，世界上第一次载人飞行，苏联。1969年7月16日，人类第一次登上月球，美国。2、中国航天1970年，中国第一颗人造卫星“东方红”1号发射成功。，使中国成为第五个能自行发射卫星的国家。1975年，返回式遥感卫星，中国第一颗返回式卫星，用于对地观测，运行三天后按计划返回地面；中国是第三个掌握卫星回收技术的国家。2003年10月15日，中国第一次载人飞行。2007年，嫦娥一号成功发射。3、英雄壮举当然有成功也有失败，然而人类对宇宙的探索并不是一帆风顺的，无数探索者用自己的汗水和生命铺设了人类通往宇宙的道路。1986年1月28日，美国，挑战者号航天飞机升空后爆炸，七名宇航员遇难。2003年2月1日，美国，哥伦比亚号航天飞机返航时爆炸，七名宇航员遇难。2009年2月11日，美国1997年发射的一颗卫星（铱33）与俄罗斯一颗1993年发射的、HYPERLINK"/w/2009