宇宙航行说课课件-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

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教学设计教材分析本节内容选自人教版高中物理必修二第七章第四节，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。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、字宙速度的了解，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。0201学情分析学生已通过网络等观看过我国第一位女字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，但具体发射的原理和运行规律并不是很清楚，这就需要学生通过本节课进行深入的再学习。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。教学目标2314学会推导第一宇宙速度人造地球卫星线速度、角速度、周期与半径关系。人造卫星发射速度与运行速度的关系以及人造卫星的运行规律。了解第二、第三宇宙速度物理观念12科学思维探究科学态度与责任1、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。2、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。1、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。2、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。教学目标重点难点1、第一宇宙速度的推导。2、人造地球卫星线速度、角速度、周期与半径关系。人造卫星发射速度与运行速度的关系以及人造卫星的运行规律。教学重点、难点教法与学法教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，讲授法等学法以自主学习和探究式学习为主

授之以鱼、不如授之以鱼517513新课引入：观看火箭发射视频新课讲授：宇宙速度课堂小结+学以致用新课讲授：人造地球卫星、载人航天教学教案第一环节第二环节第三环节第四环节情景导入设计意图：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1、播放视频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2、过渡语:同学们，你知道航天员靠什么飞上天吗?火箭发射的最小速度是多少呢?人造卫星的运行规律又是什么呢?相信大家通过这节课的学习将会有一个全面的了解。第二环节第三环节第四环节新课讲授：宇宙速度—卫星发射原理第一环节【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)播放学生抛物视频: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。第二环节第三环节第四环节第一环节【问题探究1】:物体绕地球做圆周运动的向心力由什么力提供?学生回答:由地球对物体的万有引力提供【学生活动1】:推导出物体在地球表面附近做圆周运动的速度表达式。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1】:请两位学生在黑板上板演推导结果。解法一:解法二：设计意图：引导学生从平抛运动的相关知识入手，降低问题的难度新课讲授：宇宙速度—三大宇宙速度解得：v=7.9km/s设计意图：同时加强学生对天体动力学关系的理解，也旨在培养学生分析、推导、表达的能力第二环节第三环节第四环节第一环节新课讲授：宇宙速度—卫星发射原理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”。强调:发射速度是指卫星在地面附近离开发射火箭的初速假若卫星发射后不再补充能量，那么要发射一颗人造地球度。卫星，其发射速度就不能小于第一宇宙速度。【问题探究2】:若发射速度v>11.2km/s会怎样呢?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。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。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。第四环节第二环节第三环节第一环节新课讲授：人造地球卫星【问题探究3】:这些卫星的轨道有什么特点呢?(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以动画演示形式，更形象直观，便于学生理解F赤道平面北南东西F第一环节第二环节第四环节第三环节新课讲授：人造卫星的运动规律--人造卫星的轨道及特点【问题探究4】: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？【学生活动2】分组讨论并推导卫星运行的线速度、角速度、向心加速度和周期表达式。【结果展示2】培养学生自主归纳总结的能力用课堂讨论的方式，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高轨低速长周期第一环节第二环节第四环节第三环节新课讲授：人造卫星的运动规律—同步卫星（1）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。【问题探究5】：同步卫星的运行有什么特点？【学生活动3】：分组讨论同步卫星的运动特点【结果展示3】：同步卫星的“六个一定”①轨道平面一定：与赤道共面②周期一定：T=24h③角速度一定：与地球自转角速度相同④高度一定：h=36000km⑤速率一定：v=3.1km/s⑥绕行方向一定：与地球自转方向相同学生分组讨论2分钟，然后进行结果展示教师引导，学生总结得出第一环节第二环节第四环节第三环节新课讲授：载人航天与太空探索1.我国载人航天情况和探空探索介绍2.世界载人航天史的了解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，崇尚科学的情感教师启发引导：谁将成为下一位宇航员为国争光，你期待吗？第二环节第三环节第四环节课堂小结第一环节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......引导学生从多方面总结本节课的收获，培养学生归