2017-2018学年高一物理新人教版必修2异构教案：第6章 万有引力与航天 第5节 宇宙航行

2017-2018学年高一物理新人教版必修2异构教案：第6章万有引力与航天第5节宇宙航行科目授课时间节次--年—月—日（星期——）第—节指导教师授课班级、授课课时授课题目（包括教材及章节名称）2017-2018学年高一物理新人教版必修2异构教案：第6章万有引力与航天第5节宇宙航行课程基本信息1.课程名称：高一物理新人教版必修2第6章万有引力与航天第5节宇宙航行

2.教学年级和班级：高一年级

3.授课时间：第16周星期二上午第三节

4.教学时数：45分钟

本节课将围绕宇宙航行这一主题，引导学生学习万有引力定律在航天领域的应用，探讨宇宙飞船的轨道运动和宇宙航行的基本原理。通过分析宇航员在太空中的生活状态，加深学生对宇宙环境及航天知识的理解。课程紧密结合课本内容，注重培养学生的科学思维和实践能力。核心素养目标本节课旨在提升学生的物理学科核心素养，特别是科学探究和物理观念的形成。通过学习宇宙航行的相关知识，学生将能够：

1.理解并运用万有引力定律解释宇宙飞船的轨道运动，培养科学思维和问题解决能力；

2.掌握航天器的基本工作原理，提高对现代物理科技的认识和创新能力；

3.增强对宇宙探索的兴趣，激发科学探索精神，形成积极的学习态度和价值观；

4.能够运用物理知识分析宇航员在太空的生活状态，培养跨学科综合分析能力。重点难点及解决办法本节课的重点是万有引力定律在宇宙航行中的应用，以及航天器轨道运动的特点。难点在于理解宇宙速度的概念及计算，以及宇航员在太空中的失重状态。

解决方法及突破策略：

1.通过实际案例分析，引导学生运用万有引力定律推导航天器轨道运动的规律，加强理论与实际联系，加深理解。

2.采用动画演示和数学模型简化，帮助学生形象理解宇宙速度的计算过程，降低难度。

3.创设情境模拟，如模拟宇航员在太空舱内的实验，让学生亲身体验失重状态，增强直观感受，突破难点。

4.结合课本习题，进行针对性训练，巩固重点知识，提高学生解决问题的能力。教学资源准备1.教材：确保每位学生都有物理必修2教材，提前布置学生预习第6章万有引力与航天相关内容。

2.辅助材料：准备与宇宙航行相关的视频资料，包括航天器发射、轨道运动、宇航员在太空的生活等，以增强课堂的直观性和趣味性。

3.实验器材：准备简单的模型或教具，如地球仪、卫星模型，用于模拟轨道运动和失重状态。

4.教室布置：将教室分为讲解区和讨论区，讨论区配备白板或黑板，便于学生分组讨论和展示成果。同时，确保多媒体设备正常运行，以便于播放辅助教学视频。教学过程首先，让我们一起来回顾一下上节课的内容。我们学习了万有引力定律，了解了它是如何支配天体运动的。今天，我们将进一步探讨万有引力在宇宙航行中的应用，看看它是如何帮助我们将宇航员送入太空，并让宇宙飞船在太空中稳定运行的。

1.导入新课（5分钟）

同学们，你们有没有梦想过成为一名宇航员，去太空探索未知的宇宙？今天，我们就将迈向这个梦想的一步，学习宇宙航行的基本知识。首先，我会给大家播放一段宇宙飞船发射升空的视频，让我们感受一下宇宙航行的壮观。

2.知识探究（15分钟）

（1）万有引力与宇宙飞船轨道

通过观察，我们可以发现宇宙飞船在轨道上的运动遵循一定的规律。那么，这些规律是如何被万有引力定律支配的呢？现在，我邀请几位同学到黑板上，尝试用万有引力定律来解释宇宙飞船的轨道运动。

（2）宇宙速度

宇宙速度是宇宙航行中一个非常重要的概念。它是宇宙飞船克服地球引力，进入预定轨道所需的最小速度。请同学们翻到课本第XX页，我们一起来学习宇宙速度的计算方法。

我会给大家讲解宇宙速度的计算公式，并通过一个实例来演示如何计算。接着，我会布置一道练习题，让你们自己尝试计算宇宙速度。

3.实践体验（10分钟）

现在，让我们通过一个简单的实验，来感受一下宇航员在太空中的失重状态。我将分发一些小物品，如笔、橡皮等，同学们可以将它们抛向空中，观察它们的运动轨迹。

4.小组讨论（10分钟）

请同学们分成小组，结合课本第XX页的内容，讨论失重状态对宇航员生活的影响，以及宇航员如何在太空中克服这些困难。每个小组选一名代表汇报讨论成果。

5.总结提升（5分钟）

（1）万有引力定律在宇宙航行中的应用；

（2）宇宙速度的计算方法；

（3）失重状态对宇航员生活的影响及应对策略。

6.课后作业（5分钟）

为了巩固今天的学习内容，我给大家布置以下作业：

（1）完成课本第XX页的练习题；

（2）查阅资料，了解我国航天事业的发展历程，下节课分享。

今天的课程就到这里，希望同学们能够充分吸收所学知识，为实现自己的太空梦而努力。下课！学生学习效果1.知识与技能：

-理解并掌握万有引力定律在宇宙航行中的应用，能够运用该定律解释宇宙飞船的轨道运动。

-学会计算宇宙速度，理解其对于宇宙航行的重要性。

-掌握宇航员在太空中的失重状态及其对生活的影响，了解宇航员如何适应这种状态。

2.过程与方法：

-通过观察视频和参与实验，学生能够提高观察问题和动手操作的能力。

-在小组讨论中，学生能够提升团队合作和交流表达的能力。

-通过解决实际问题，学生能够增强科学探究和问题解决的能力。

3.情感态度与价值观：

-增强对航天科学的兴趣，激发探索宇宙的热情。

-认识到科学知识对于国家科技进步的重要性，培养爱国情怀和科技创新精神。

-通过学习航天员的勇敢和坚韧，学生能够树立克服困难的决心和勇气。

具体来说，学生在以下方面应有所收获：

-知识理解：学生能够理解万有引力定律在宇宙航行中的具体应用，例如，如何计算宇宙飞船的轨道半径和速度，以及如何利用地球的引力场进行飞行路径的调整。

-实践技能：通过实验和模拟活动，学生能够直观感受失重状态，并理解宇航员在这种环境下的生活和工作方式。

-问题解决：学生能够运用所学知识解决实际问题，例如，设计一个简单的宇宙飞船轨道模型，计算宇航员在太空中所需的食物和水等资源。

-情感体验：学生对航天员的职业有更深刻的认识，体验到科技探索的乐趣，同时也能够认识到科学探索的艰辛和挑战。

-态度转变：学生对科学的认识从被动接受转变为主动探索，对未来的科技发展充满期待和信心。课后作业为了巩固本节课的知识点，特布置以下作业：

1.计算题：假设一个宇宙飞船的质量为m，地球的质量为M，地球半径为R，求该宇宙飞船在近地轨道上的宇宙速度。

答案：根据万有引力定律，宇宙速度v可由以下公式计算得出：

\[v=\sqrt{\frac{GM}{R}}\]

其中，G为万有引力常数。

2.应用题：某宇航员在太空中进行科学实验，需要将一个质量为m的物体抛向地球。若宇航员施加的力F恰好使物体克服地球引力，求物体离地球的最小高度。

答案：物体离地球的最小高度h可由以下公式计算得出：

\[h=\frac{GM}{v^2}-R\]

其中，v为物体的速度，R为地球半径。

3.分析题：请分析宇航员在太空站内的失重状态，以及他们如何进行日常生活和科学实验。

答案：宇航员在太空站内处于失重状态，他们会利用固定带、脚限位器等设备固定身体，以防止漂浮。在日常生活方面，宇航员使用特制的太空食品、水袋等。在科学实验方面，他们会利用特殊的实验装置，如磁性固定器、弹簧夹具等，保证实验的稳定进行。

4.探究题：请结合课本第XX页内容，探讨宇宙飞船从地球轨道转移到月球轨道的过程。

答案：宇宙飞船从地球轨道转移到月球轨道，需要经过以下过程：

a.宇宙飞船在地球轨道上加速，达到一定速度，克服地球引力。

b.飞船进入地球与月球之间的转移轨道。

c.飞船在转移轨道上飞行，逐渐接近月球。

d.当飞船接近月球时，减速进入月球轨道。

5.论述题：简述万有引力定律在宇宙航行中的应用，并举例说明。

答案：万有引力定律在宇宙航行中的应用如下：

a.解释宇宙飞船的轨道运动。

b.计算宇宙速度，为宇宙飞船发射提供依据。

c.确定宇宙飞船在不同轨道上的速度和高度。

举例：在发射宇宙飞船时，科学家会根据万有引力定律计算飞船的轨道参数，以确保飞船能够成功进入预定轨道。课堂1.课堂评价：

-在课堂教学中，我通过提问、小组讨论和课堂演练等方式，密切关注学生的学习进展。在提问环节，我会针对万有引力定律的应用、宇宙速度的计算等核心知识点进行提问，以检验学生对这些概念的理解程度。

-通过观察学生的反应和互动，我可以评估他们对失重状态和宇宙航行知识点的兴趣和认识。对于学生在讨论中提出的疑问，我会及时解答，确保他们能够当场理解并掌握相关知识。

-此外，我还会设计一些简短的课堂测试，如填空题、计算题和简答题，以评估学生对课堂内容的即时掌握情况。

2.作业评价：

-对于课后作业，我会进行认真批改，并针对每个学生的完成情况进行个性化点评。在批改过程中，我会关注学生对公式应用、问题分析和解决能力的展现。

-对于作业中普遍存在的问题，我会在课堂上进行统一讲解，确保每个学生都能理解错误的原因和正确的解题方法。

-对于表现优秀的学生，我会给予积极的反馈和鼓励，激发他们的学习热情和自信心。对于完成作业有困难的学生，我会提供额外的辅导和支持，帮助他们克服困难，提高学习效果。

-在作业评价中，我还会注重培养学生的科学态度和严谨性，鼓励他们在解答问题时能够清晰地表达思路，规范地书写过程。板书设计1.万有引力定律的应用

-公式：\[F=G\frac{m_1m_2}{