2024-2025学年高中物理 第七章 万有引力与宇宙航行 第四节 宇宙航行教案 新人教版必修第二册

2024-2025学年高中物理第七章万有引力与宇宙航行第四节宇宙航行教案新人教版必修第二册学校授课教师课时授课班级授课地点教具课程基本信息1.课程名称：高中物理——万有引力与宇宙航行

2.教学年级和班级：高中二年级一班

3.授课时间：2024年10月10日

4.教学时数：45分钟

二、教学内容及目标

1.教学内容：

-宇宙航行的基本概念

-宇宙速度

-轨道力学基础

-航天器轨道计算

2.教学目标：

-使学生了解宇宙航行的基本概念，理解宇宙速度的定义及计算。

-培养学生运用轨道力学知识分析问题的能力。

-引导学生通过实例了解航天器轨道计算的方法。

三、教学步骤

1.导入新课：通过播放神舟十三号飞船发射的视频，引起学生对宇宙航行的兴趣。

2.新课讲解：

-讲解宇宙航行的定义、分类及应用。

-讲解宇宙速度的概念及计算公式。

-讲解轨道力学基础，包括轨道类型、轨道要素等。

-讲解航天器轨道计算的方法及步骤。

3.课堂互动：

-提问学生关于宇宙航行、宇宙速度及轨道力学的问题，引导学生积极思考。

-组织学生进行小组讨论，探讨航天器轨道计算的实际应用。

4.巩固练习：布置课后作业，使学生运用所学知识解决实际问题。

5.总结：对本节课的主要内容进行总结，强调宇宙航行的重要性。

四、教学评价

1.课堂表现：观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，了解学生的学习状态。

2.课后作业：检查学生作业完成情况，评估学生对课堂所学知识的掌握程度。

五、教学资源

1.教学PPT：制作精美的PPT，辅助讲解宇宙航行相关知识。

2.神舟十三号飞船发射视频：用于导入新课，激发学生兴趣。

3.课后作业：布置具有代表性的习题，帮助学生巩固所学知识。

六、教学注意事项

1.注重培养学生的主观能动性，引导学生积极参与课堂讨论。

2.注意课堂节奏，确保教学内容紧凑，条理清晰。

3.关注学生的学习反馈，及时调整教学方法和策略。核心素养目标1.科学思维：通过本节课的学习，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力，使学生掌握轨道力学基础，能够运用宇宙速度的概念进行分析。

2.科学探究：引导学生通过小组讨论、实例分析等方式，自主探索航天器轨道计算的方法，培养学生的合作交流能力和问题解决能力。

3.科学态度与价值观：通过神舟十三号飞船发射的视频等教学资源，激发学生对宇宙航行的兴趣和热情，培养学生的创新意识和对我国航天事业的自豪感。

4.科学精神：培养学生勇于探索、敢于质疑的精神，鼓励学生在课堂互动中提出自己的观点，培养学生的独立思考能力。学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：在学习本节课之前，学生应该已经掌握了物理基础知识，如运动学、动力学等，并具备一定的数学计算能力。此外，学生应该对航天事业有一定的了解，知道航天器在太空中的运动需要克服地球的引力。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：高二学生对物理学科的兴趣普遍较高，尤其是对航天、宇宙等前沿科技领域。学生在分析问题和数学计算方面具备一定的能力，但部分学生可能对复杂的计算题感到困扰。在学习风格上，学生喜欢通过实验、视频等直观的方式学习，对理论讲解较为抵触。

3.学生可能遇到的困难和挑战：在本节课的学习中，学生可能对宇宙速度、轨道力学等概念感到抽象难懂，难以理解其背后的物理意义。同时，航天器轨道计算涉及到复杂的数学公式和计算，对学生的心算和逻辑思维能力提出较高要求。此外，学生可能对航天器的实际运行轨道和计算方法缺乏了解，难以将理论知识与实际应用相结合。教学方法与手段一、教学方法

1.讲授法：在课堂中，教师以讲解为主，系统地阐述宇宙航行的基本概念、宇宙速度的计算以及轨道力学基础等知识点。通过生动的例子和实际案例，使学生更好地理解和掌握知识。

2.讨论法：组织学生进行小组讨论，让学生针对航天器轨道计算等主题展开讨论，促进学生之间的交流与合作，培养学生的问题解决能力和团队合作精神。

3.实验法：在课堂上，安排一定时间让学生进行航天器轨道计算的实验，引导学生动手操作，提高学生的实践能力和科学探究能力。

二、教学手段

1.多媒体设备：利用多媒体课件，以图文并茂的形式展示宇宙航行、宇宙速度等概念，增强学生的直观感受。通过播放神舟十三号飞船发射的视频，让学生更直观地了解航天器的运行原理。

2.教学软件：运用教学软件进行模拟演示，让学生亲身参与航天器轨道计算的过程，提高学生的学习兴趣和主动性。

3.网络资源：引入相关网络资源，如航天器轨道计算的在线工具、航天科技的发展动态等，丰富学生的知识来源，拓宽视野。

4.课后作业：布置具有代表性的课后作业，让学生在课后巩固所学知识，同时培养学生的自主学习能力和解决问题的能力。

5.互动平台：利用校园网络平台，搭建互动交流区域，让学生在课后能够提问、讨论，教师及时解答学生的问题，加强师生之间的沟通与交流。教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：引起学生对宇宙航行的兴趣，激发其探索欲望。

过程：

开场提问：“你们知道什么是宇宙航行吗？它与我们的生活有什么关系？”

展示一些关于宇宙航行的图片或视频片段，让学生初步感受宇宙航行的魅力或特点。

简短介绍宇宙航行的基本概念和重要性，为接下来的学习打下基础。

2.宇宙航行基础知识讲解（10分钟）

目标：让学生了解宇宙航行的基本概念、组成部分和原理。

过程：

讲解宇宙航行的定义，包括其主要组成元素或结构。

详细介绍宇宙航行的组成部分或功能，使用图表或示意图帮助学生理解。

3.宇宙航行案例分析（20分钟）

目标：通过具体案例，让学生深入了解宇宙航行的特性和重要性。

过程：

选择几个典型的宇宙航行案例进行分析。

详细介绍每个案例的背景、特点和意义，让学生全面了解宇宙航行的多样性或复杂性。

引导学生思考这些案例对实际生活或学习的影响，以及如何应用宇宙航行知识解决实际问题。

小组讨论：让学生分组讨论宇宙航行的未来发展或改进方向，并提出创新性的想法或建议。

4.学生小组讨论（10分钟）

目标：培养学生的合作能力和解决问题的能力。

过程：

将学生分成若干小组，每组选择一个与宇宙航行相关的主题进行深入讨论。

小组内讨论该主题的现状、挑战以及可能的解决方案。

每组选出一名代表，准备向全班展示讨论成果。

5.课堂展示与点评（15分钟）

目标：锻炼学生的表达能力，同时加深全班对宇宙航行的认识和理解。

过程：

各组代表依次上台展示讨论成果，包括主题的现状、挑战及解决方案。

其他学生和教师对展示内容进行提问和点评，促进互动交流。

教师总结各组的亮点和不足，并提出进一步的建议和改进方向。

6.课堂小结（5分钟）

目标：回顾本节课的主要内容，强调宇宙航行的重要性和意义。

过程：

简要回顾本节课的学习内容，包括宇宙航行的基本概念、组成部分、案例分析等。

强调宇宙航行在现实生活或学习中的价值和作用，鼓励学生进一步探索和应用宇宙航行知识。

布置课后作业：让学生撰写一篇关于宇宙航行的短文或报告，以巩固学习效果。学生学习效果1.掌握宇宙航行的基本概念，包括宇宙速度、轨道力学等，理解其在航天事业中的重要性。

2.能够运用宇宙速度的概念进行分析，计算简单的航天器轨道问题。

3.了解航天器轨道计算的方法和步骤，提高学生解决实际问题的能力。

4.增强对航天事业的兴趣和热情，培养学生的创新意识和探索精神。

5.培养学生的合作交流能力和问题解决能力，通过小组讨论和互动交流，提高学生的团队协作能力。

6.提高学生的科学思维和科学探究能力，通过实验和案例分析，培养学生的观察能力、分析能力和判断能力。

7.培养学生的科学态度与价值观，理解航天事业对国家发展的重要性，增强对我国航天事业的自豪感。

8.培养学生的科学精神，勇于探索、敢于质疑，培养学生在课堂互动中提出自己的观点，提高学生的独立思考能力。内容逻辑关系①宇宙航行的定义与重要性

-宇宙航行的概念：宇宙航行是指航天器在地球轨道以外的空间飞行。

-宇宙航行的重要性：宇宙航行对于科学研究、资源开发和人类生存具有重要意义。

②宇宙速度的理解与计算

-宇宙速度的定义：宇宙速度是指航天器在地球引力作用下，逃离地球束缚所需的最小速度。

-宇宙速度的计算公式：v=√(GM/r)，其中G为万有引力常数，M为地球质量，r为航天器距离地心的距离。

③轨道力学的基础知识

-轨道类型的分类：圆形轨道、椭圆轨道、抛物线轨道等。

-轨道要素的介绍：包括轨道半长轴、轨道倾角、近地点距离等。

-航天器轨道计算的方法：利用轨道力学公式，结合航天器的质量、速度和轨道半径等参数进行计算。

④航天器轨道计算的实际应用

-实例分析：通过分析神舟十三号飞船的轨道计算实例，让学生了解航天器轨道计算的具体过程。

-轨道计算在航天事业中的应用：航天器轨道计算对于航天器的发射、运行和着陆等环节至关重要。

⑤宇宙航行与实际生活的联系

-宇宙航行在科技发展中的应用：宇宙航行技术的发展推动了航天科技的发展，促进了通信、导航等技术的进步。

-宇宙航行对人类未来的影响：宇宙航行技术的发展为人类探索宇宙、寻找新的居住地提供了可能性。

板书设计：

-宇宙航行定义与重要性

-宇宙航行：航天器在地球轨道以外的空间飞行

-重要性：科学研究、资源开发、人类生存

-宇宙速度

-定义：航天器逃离地球束缚所需的最小速度

-计算公式：v=√(GM/r)

-轨道力学基础知识

-轨道类型：圆形、椭圆、抛物线等

-轨道要素：半长轴、倾角、近地点距离等

-计算方法：利用轨道力学公式

-航天器轨道计算实际应用

-实例分析：神舟十三号飞船轨道计算

-应用：航天器发射、运行、着陆等环节

-宇宙航行与实际生活的联系

-科技发展：航天科技、通信、导航技术

-人类未来：探索宇宙、寻找新居住地典型例题讲解1.例题1：计算地球同步轨道上的卫星速度。

解答：地球同步轨道上的卫星速度等于地球的自转速度，即2πr/T，其中r为卫星轨道半径，T为地球自转周期。

2.例题2：计算卫星从地球表面发射到月球轨道所需的最小速度。

解答：卫星从地球表面发射到月球轨道所需的最小速度等于第一宇宙速度，即√(GM/R)，其中G为万有引力常数，M为地球质量，R为地球半径。

3.例题3：计算卫星在椭圆轨道上的近地点速度和远地点速度。

解答：卫星在椭圆轨道上的近地点速度等于第一宇宙速度，即√(GM/R)，其中G为万有引力常数，M为地球质量，R为地球半径。远地点速度等于第一宇宙速度的一半，即√(GM/2R)。

4.例题4：计算卫星在圆形轨道上的加速度。

解答：卫星在圆形轨道上的加速度等于万有引力与向心力之差，即GM/(R^2)，其中G为万有引力常数，M为地球质量，R为地球半径。

5.例题5：计算卫星在抛物线轨道上的速度变化。

解答：卫星在抛物线轨道上的