2024-2025学年高中物理 第六章 万有引力与航天 5 宇宙航行（1）教案 新人教版必修2

2024-2025学年高中物理第六章万有引力与航天5宇宙航行（1）教案新人教版必修2授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间教学内容本节课的教学内容来源于2024-2025学年高中物理新人教版必修2，第六章“万有引力与航天”中的第五节“宇宙航行（1）”。教材内容主要包括以下几个部分：

1.宇宙航行的基本概念：了解宇宙航行的定义、意义及发展历程。

2.宇宙速度：学习第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度的概念及其计算方法。

3.卫星轨道：掌握卫星轨道的基本类型，如圆形轨道、椭圆轨道和近地轨道等，并了解卫星轨道的稳定性。

4.地球卫星轨道参数：学习地球卫星轨道的几个重要参数，如轨道半径、轨道周期、轨道倾角等。

5.卫星发射原理：了解卫星发射的基本原理，包括发射速度、发射角度和发射高度等。

6.人类航天活动：了解人类航天活动的历史和现状，展望未来航天技术的发展趋势。核心素养目标本节课旨在培养学生的科学思维、科学探究和科学态度三个方面的核心素养。

1.科学思维：通过学习宇宙航行的基本概念、卫星轨道的稳定性等知识点，培养学生的逻辑思维、模型建构和信息处理能力。

2.科学探究：通过探讨宇宙速度的计算方法、地球卫星轨道参数等，提高学生的问题发现、问题解决和实验设计能力。

3.科学态度：通过了解人类航天活动的发展历程和未来发展趋势，激发学生对航天科学的兴趣和热情，培养学生的创新意识、团队合作和责任意识。学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：学生在学习本节课之前，应该已经掌握了物理学中的运动学、动力学、能量守恒等基本原理，以及初中阶段的宇宙知识。此外，学生还应该具备一定的数学基础，如代数、几何和三角函数等。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：对于高中阶段的学生，宇宙航行和航天技术具有较高的吸引力，能够激发学生的学习兴趣。在学习能力方面，学生应该具备分析问题、解决问题的能力，能够独立完成数学计算和科学实验。在学习风格上，学生可能更倾向于通过实践和互动来学习，因此教师在教学过程中应注重实验演示和课堂讨论。

3.学生可能遇到的困难和挑战：在理解宇宙航行的基本概念方面，学生可能会对航天器的运动轨迹和轨道稳定性产生困惑。在计算宇宙速度时，学生可能对涉及到的高次方程和复杂计算过程感到困难。此外，学生在理解人类航天活动的发展历程和未来发展趋势时，可能会对相关的历史背景和科技进展感到陌生。教学方法与策略1.教学方法：针对本节课的教学目标和学习者特点，将采用讲授、讨论、案例研究和项目导向学习等教学方法。讲授法用于传授宇宙航行、宇宙速度、卫星轨道等基本概念；讨论法用于探讨卫星轨道稳定性和人类航天活动的发展；案例研究法用于分析具体的航天器和航天任务；项目导向学习法用于培养学生解决实际问题的能力。

2.教学活动设计：

a.角色扮演：学生分组扮演航天科学家、宇航员等角色，模拟航天任务的规划和执行过程，增强对航天技术实际应用的理解。

b.实验：安排学生进行卫星轨道稳定性实验，观察不同因素对轨道稳定性的影响，提高学生的实验操作和数据分析能力。

c.游戏：设计宇宙航行主题的互动游戏，让学生在游戏中掌握宇宙速度、卫星轨道等知识，提升学生的学习兴趣和团队协作能力。

d.项目研究：布置研究性学习任务，如分析某一航天器的技术特点和任务意义，让学生在实践中运用所学知识，培养独立研究的能力。

3.教学媒体和资源：

a.PPT：制作包含宇宙航行、卫星轨道、人类航天活动等内容的PPT，直观展示相关知识点，便于学生理解和记忆。

b.视频：选用航天发射、卫星运行等实况视频，增强学生对航天技术的直观感受，提高学习兴趣。

c.在线工具：利用在线天文观测工具、航天器模拟软件等，让学生实时观察航天器运行状态，加深对航天原理的理解。

d.课外阅读材料：推荐学生阅读有关航天科技的书籍、文章，拓宽视野，培养学生的自主学习能力。

e.网络资源：引导学生查找人类航天活动的历史、现状和未来发展趋势的相关资料，提高学生的信息检索和处理能力。

f.合作企业：与航天科技企业合作，邀请专家进行讲座，让学生了解航天产业的最新动态和发展前景。教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

-发布预习任务：提供PPT、视频等预习资料，明确预习目标和要求。

-设计预习问题：如“宇宙航行的意义是什么？”、“卫星轨道的稳定性受哪些因素影响？”

-监控预习进度：通过在线平台或微信群，监控学生的预习进度。

学生活动：

-自主阅读预习资料：理解宇宙航行、卫星轨道等基本概念。

-思考预习问题：独立思考并提出自己的理解和疑问。

-提交预习成果：提交预习笔记或思维导图。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：培养学生的自主学习能力。

-信息技术手段：利用在线平台、微信群进行预习资源的共享和监控。

作用与目的：

-帮助学生提前了解本节课的主题，为课堂学习做好准备。

-培养学生的自主学习能力和独立思考能力。

2.课中强化技能

教师活动：

-导入新课：通过航天实例或视频，引出宇宙航行的主题。

-讲解知识点：详细讲解宇宙速度、卫星轨道等概念。

-组织课堂活动：如小组讨论、角色扮演、实验等活动。

-解答疑问：及时解答学生在学习中产生的疑问。

学生活动：

-听讲并思考：认真听讲，积极思考老师提出的问题。

-参与课堂活动：通过讨论、扮演、实验等活动，掌握知识点。

-提问与讨论：针对不懂的问题或新的想法，勇敢提问并参与讨论。

教学方法/手段/资源：

-讲授法：帮助学生深入理解知识点。

-实践活动法：通过实践活动，让学生掌握技能。

-合作学习法：培养学生的团队合作意识和沟通能力。

作用与目的：

-帮助学生深入理解宇宙航行相关知识点，掌握相关技能。

-通过实践活动，培养学生的动手能力和解决问题的能力。

-通过合作学习，培养学生的团队合作意识和沟通能力。

3.课后拓展应用

教师活动：

-布置作业：布置与宇宙航行相关的课后作业。

-提供拓展资源：提供相关的书籍、网站、视频等拓展资源。

-反馈作业情况：及时批改作业，给予学生反馈和指导。

学生活动：

-完成作业：认真完成课后作业，巩固学习效果。

-拓展学习：利用拓展资源，进行进一步的学习和思考。

-反思总结：对自己的学习过程和成果进行反思和总结。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：引导学生自主完成作业和拓展学习。

-反思总结法：引导学生对自己的学习过程和成果进行反思和总结。

作用与目的：

-巩固学生在课堂上学到的宇宙航行的知识点和技能。

-通过拓展学习，拓宽学生的知识视野和思维方式。

-通过反思总结，帮助学生发现自己的不足并提出改进建议，促进自我提升。教学资源拓展1.拓展资源

-科普读物：《宇宙探索之路》、《航天技术漫谈》等，帮助学生深入了解航天科技的发展历程和未来趋势。

-科幻电影：《星际穿越》、《阿凡达》等，通过视觉效果激发学生对宇宙航行的想象力和探索欲望。

-在线天文观测工具：如“星空观测”软件，让学生实时观察航天器运行状态和宇宙星空。

-航天器模拟软件：如“航天器设计大师”，让学生模拟设计自己的航天器，培养创新实践能力。

-航天科技发展报告：介绍近年来我国航天科技的重大成就和未来规划，让学生了解国家航天事业的发展。

2.拓展建议

-组织学生参观航天科技馆或航天发射基地，亲身感受航天科技的魅力，激发学生对航天事业的热爱。

-开展航天科技主题的科技创新活动，如制作模型火箭、设计航天器等，培养学生的动手能力和创新思维。

-鼓励学生参加航天科技竞赛或研究性学习项目，提高学生的科学研究能力和团队合作精神。

-邀请航天科学家或工程师来校讲座，分享他们的经验和故事，激发学生的职业规划和人生理想。

-利用网络资源，如科普网站、论坛等，关注航天科技的最新动态，拓宽学生的知识视野。反思改进措施-实践导向：通过实验、角色扮演等活动，让学生在实践中学习航天科技知识，提高学习兴趣和参与度。

-互动学习：鼓励学生提问、讨论，增加课堂互动，促进学生主动思考和探索。

-项目导向：设计项目研究，让学生在解决实际问题的过程中掌握航天科技知识，培养创新实践能力。

2.存在主要问题

-教学管理：课堂纪律管理有待加强，确保每个学生都能积极参与学习。

-教学组织：课堂活动设计需要更加丰富多样，提高学生的学习兴趣和参与度。

-教学方法：讲授时间过长，需要增加学生的实践和互动环节，提高学习效果。

3.改进措施

-加强课堂纪律管理，确保每个学生都能积极参与学习。

-丰富课堂活动设计，增加学生的实践和互动环节，提高学习效果。

-缩短讲授时间，增加学生的实践和互动环节，提高学习效果。

-邀请航天科学家或工程师来校讲座，激发学生的职业规划和人生理想。

-利用网络资源，如科普网站、论坛等，关注航天科技的最新动态，拓宽学生的知识视野。

-加强校企合作，为学生提供实习和实践的机会，提高学生的实践能力。

-定期组织航天科技竞赛或研究性学习项目，激发学生的创新思维和团队合作精神。

-提供航天科技相关的科普读物和科幻电影，培养学生的阅读习惯和想象力。典型例题讲解1.例题1：计算第一宇宙速度

题目：已知地球的重力加速度为g，地球的半径为R，求地球表面第一宇宙速度的大小。

解答：根据万有引力定律，物体在地球表面受到的重力为mg。物体在第一宇宙速度时，物体所受的向心力由重力提供，即mg=mRω^2。解得ω=sqrt(g/R)。第一宇宙速度的大小v=Rω=sqrt(gR)。

2.例题2：计算卫星轨道参数

题目：已知地球的重力加速度为g，地球的半径为R，卫星的质量为m，卫星在轨道上的速度为v，求卫星的轨道半径。

解答：卫星在轨道上受到的向心力由万有引力提供，即mg=mRω^2。解得ω=sqrt(g/R)。卫星的轨道半径r=v^2/g。将ω代入得r=v^2/sqrt(gR)。

3.例题3：计算卫星轨道周期

题目：已知地球的重力加速度为g，地球的半径为R，卫星的质量为m，卫星在轨道上的速度为v，求卫星的轨道周期。

解答：卫星在轨道上受到的向心力由万有引力提供，即mg=mRω^2。解得ω=sqrt(g/R)。卫星的轨道周期T=2π/ω=2πsqrt(R/g)。

4.例题4：计算卫星轨道倾角

题目：已知地球的重力加速度为g，地球的半径为R，卫星的质量为m，卫星在轨道上的速度为v，求卫星的轨道倾角。

解答：卫星在轨道上受到的向心力由万有引力提供，即mg=mRω^2。解得ω=sqrt(g/R)。卫星的轨道倾角θ=arcsin(v/R)。

5.例题5：计算卫星发射速度

题目：已知地球的重力加速度为g，地球的半径为R，卫星的质量为m，卫星在轨道上的速度为v，求卫星发射速度。

解答：卫星发射时，需要克服地球的重力，使其达到第一宇宙速度。因此，卫星发射速度v_0=sqrt(gR)。板书设计①宇宙航行基本概念：宇宙航行的定义、意义及发展历程。

②宇宙速度：第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度的概念及其计算方法。

③卫星轨道：卫星轨道的基本类型，如圆形轨道、椭圆轨道和近地轨道等，以及卫星轨道的稳定性。

④地球卫星轨道参数：轨道半径、轨道周期、轨道倾角等参数的定义和计算方法。

⑤卫星发射原理：发射速度、发射角度和发射高度等。

⑥人类航天活动：航天技术的发展历程、重大航天任务和未来发展趋势。

板书设计应条理清楚、重点突出、简洁明了，同时具有一定的艺术性和趣味性，以激发学生的学习兴趣和主动性。例如，可以使用图文结合的方式展示宇宙速度、卫星轨道等概念，使用图表展示卫星轨道参数和发射原理，使用图片展示人类航天活动的发展历程和重大航天任务。课堂-通过提问：了解学生对宇宙航行、宇宙速度、卫星轨道等基本概念的理解程度。

-观察：观察学生在课堂活动中的参与度和表现，了解学生的学习兴趣和积极性。

-测试：在课堂结束前进行小测试，检验学生对课堂知识点的掌握情况。

2.作业评价

-认