第七章 万有引力与宇宙航行 章末总结(教学设计)2023-2024学年高中物理必修第二册同步核心辅导与测评（人教版）

第七章万有引力与宇宙航行章末总结(教学设计)2023-2024学年高中物理必修第二册同步核心辅导与测评（人教版）课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、设计思路本节课旨在帮助学生系统总结第七章“万有引力与宇宙航行”的核心内容，通过回顾课本重点知识，结合实际案例分析，巩固学生对万有引力定律和宇宙航行基本原理的理解。课程设计分为知识梳理、案例分析、互动讨论、课堂小结四个环节，旨在激发学生的兴趣，提高物理学科素养，培养学生的科学思维能力和创新意识。二、核心素养目标培养学生运用物理知识解决实际问题的能力，强化科学探究精神，提升对自然规律的认知与欣赏。通过本节课的学习，使学生能够理解万有引力定律在宇宙航行中的应用，发展学生的科学思维能力、创新意识，以及运用物理概念进行推理和论证的能力。三、学情分析高中阶段的学生已经具备一定的物理基础知识，对万有引力定律有了初步的理解，但对其应用和宇宙航行的具体联系认识不足。学生在知识方面，能够掌握基本的物理公式和概念，但缺乏将理论知识与实际情境结合的能力。在能力方面，学生的逻辑推理和分析问题的能力有待提高，需要通过具体案例来加深理解。素质方面，学生具备一定的探究精神和合作意识，但自主学习能力参差不齐。行为习惯上，学生可能存在对复杂物理问题望而却步的心理，需要通过引导激发其学习兴趣。此外，学生对物理学习的兴趣和动机对其学习效果有直接影响，因此本节课的设计需充分考虑如何调动学生的积极性，促进其对万有引力与宇宙航行知识的深入理解和应用。四、教学资源准备1.教材：人教版高中物理必修第二册。

2.辅助材料：宇宙航行相关视频片段、万有引力作用下的天体运动动画。

3.实验器材：模拟天平、小球、细线、滑轮（用于演示万有引力定律实验）。

4.教室布置：设置实验演示区，准备白板和标记笔供讲解使用。五、教学过程设计1.导入环节（5分钟）

-创设情境：播放一段宇宙航行的视频，展示地球与月球的引力互动，让学生感受万有引力的奇妙。

-提出问题：引导学生思考，为什么宇宙飞船能够围绕地球飞行？它是如何克服地球引力的？

2.讲授新课（15分钟）

-回顾知识：简要回顾万有引力定律的基本内容，强调引力公式中各个变量的含义。

-引入新课：讲解万有引力在宇宙航行中的应用，如卫星轨道计算、航天器发射原理等。

-互动讨论：教师提出问题，学生分组讨论，如何利用万有引力定律来计算卫星的轨道。

3.巩固练习（10分钟）

-练习题目：给出一个具体的卫星发射问题，要求学生运用万有引力定律进行计算。

-分组讨论：学生分组计算，教师巡回指导，解答学生的疑问。

-分享结果：每组学生分享计算结果，全班讨论，教师总结正确答案和解题思路。

4.课堂提问与互动（5分钟）

-提问：教师针对课程内容提出问题，检查学生对知识点的掌握情况。

-互动：学生回答问题，教师给予反馈，鼓励学生的积极参与。

5.拓展与创新（5分钟）

-情境创设：提出一个假设性问题，如“如果地球的质量突然增加，对宇宙航行会有什么影响？”

-学生探究：学生独立思考，尝试运用所学知识进行推理和预测。

-分享想法：学生分享自己的推理过程，教师总结并指出关键物理原理。

6.课堂小结（5分钟）

-回顾重点：教师总结本节课的核心内容，强调万有引力在宇宙航行中的重要性。

-布置作业：布置相关的课后作业，要求学生运用所学知识解决实际问题。

总用时：45分钟六、知识点梳理1.万有引力定律

-内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与两物体的质量乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。

-公式：F=G*(m1*m2)/r^2

-其中：F为引力，G为万有引力常数，m1和m2为两物体的质量，r为两物体之间的距离。

2.重力与万有引力的关系

-重力是万有引力在地球表面的表现，其大小等于物体质量与重力加速度的乘积。

-公式：Fg=m*g

-其中：Fg为重力，m为物体质量，g为重力加速度。

3.宇宙航行的基本原理

-宇宙航行利用万有引力作为天体运动的动力。

-轨道运动：物体在万有引力作用下，围绕天体做椭圆、圆或抛物线运动。

-发射速度：第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度的定义及计算。

4.卫星轨道的计算

-轨道要素：轨道高度、轨道周期、轨道倾角等。

-计算方法：运用开普勒定律和万有引力定律，计算卫星在轨道上的运动参数。

5.航天器的发射与返回

-发射过程：航天器从地面发射，达到预定轨道。

-返回过程：航天器脱离轨道，返回地面，涉及再入大气层和着陆技术。

6.宇宙航行中的物理现象

-失重：航天器在轨道上时，宇航员感受到的重量为零。

-宇宙辐射：宇宙空间中的高能粒子对航天器和宇航员的影响。

7.宇宙探索的意义

-科学研究：通过宇宙航行，研究宇宙起源、结构和发展。

-技术创新：推动航天技术的发展，应用于通信、导航等领域。

-人类未来：探索人类在宇宙中的生存和发展可能性。

8.我国在宇宙航行领域的成就

-潜艇导弹：我国自主研发的潜艇导弹技术。

-载人航天：神舟系列飞船的成功发射和运营。

-探月工程：嫦娥系列月球探测器的研发和探测。

9.宇宙航行中的安全问题

-空间碎片：宇宙空间中的碎片对航天器的威胁。

-宇宙辐射：宇宙辐射对宇航员健康的影响。

-生命保障系统：航天器内生命保障系统的设计和运行。

10.宇宙航行的发展趋势

-商业航天：商业航天公司的崛起，推动宇宙航行的发展。

-人类定居：探索在月球、火星等天体上建立人类居住地的可能性。

-深空探测：向更远的宇宙空间进行探测，寻找外星生命和资源。七、重点题型整理题型一：计算题

题目：一颗人造卫星在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动，已知地球的质量为M，地球半径为R，万有引力常数为G。求卫星的运行速度v。

解答：

根据万有引力定律，卫星受到的引力为：

F=G*(m1*m2)/r^2

其中，m1为地球质量，m2为卫星质量，r为卫星到地球中心的距离。

由于卫星做匀速圆周运动，引力提供向心力，所以有：

F=m2*v^2/r

将万有引力公式代入上式，得到：

G*(m1*m2)/r^2=m2*v^2/r

解得卫星的运行速度v为：

v=√(G*M/r)

题型二：应用题

题目：一个航天器从地球表面以第二宇宙速度v2发射，忽略空气阻力，求航天器到达无穷远处的速度v∞。

解答：

第二宇宙速度是指航天器脱离地球引力束缚所需的最小速度，其值为：

v2=√(2*G*M/R)

其中，R为地球半径。

当航天器到达无穷远处时，其势能为零，机械能守恒，所以有：

(1/2)*m*v2^2-G*(m*M)/R=(1/2)*m*v∞^2

解得航天器到达无穷远处的速度v∞为：

v∞=√(2*G*M/R)-v2

题型三：论证题

题目：为什么卫星在轨道上的运行速度比在地球表面的运行速度快？

解答：

卫星在轨道上的运行速度与其所在轨道的高度有关。在轨道上，卫星受到的万有引力小于在地球表面时的重力，因为轨道半径大于地球半径。根据圆周运动的向心力公式，速度v与半径r的关系为v=√(G*M/r)，可以看出，随着半径的增加，速度也会增加。因此，卫星在轨道上的运行速度比在地球表面的运行速度快。

题型四：分析题

题目：分析卫星发射过程中，如何利用万有引力使卫星进入预定轨道。

解答：

卫星发射过程中，首先需要达到第一宇宙速度，使卫星能够绕地球做圆周运动。然后通过调整发射角度和速度，使卫星进入椭圆轨道。在椭圆轨道的远地点，再次点火加速，使卫星进入更高的轨道或圆形轨道。整个过程中，万有引力作为向心力，使卫星保持在轨道上运动。

题型五：探究题

题目：探究卫星轨道高度与运行周期之间的关系。

解答：

卫星的运行周期T与其轨道半径r有关，根据开普勒第三定律，有：

T^2/r^3=常数

这表明，卫星轨道半径越大，运行周期越长。通过实际观测和计算，可以验证这一关系。例如，地球同步轨道卫星的轨道周期为24小时，轨道半径约为42,164公里。八、教学评价与反馈1.课堂表现：

-学生参与度：学生在课堂上的参与度较高，能够积极回答问题，与教师进行互动。

-知识掌握：学生能够理解并复述万有引力定律的基本内容，但部分学生对复杂计算和应用场景的理解仍有困难。

-思维能力：学生在面对问题时，能够尝试运用所学知识进行思考和解答，但分析问题的深度和广度有待提高。

2.小组讨论成果展示：

-讨论过程：小组讨论过程中，学生能够积极参与，相互协作，共同解决问题。

-成果展示：各小组能够清晰地展示讨论成果，包括解题思路、计算过程和最终答案。

-改进建议：教师建议学生在讨论中更加注重对物理概念的理解，而不仅仅是完成计算。

3.随堂测试：

-测试内容：测试涵盖了万有引力定律的应用、卫星轨道计算等关键知识点。

-测试结果：大部分学生能够完成测试题目，但部分学生在解题过程中存在逻辑错误和计算失误。

-反馈建议：教师针对测试结果，指出学生的错误类型，并给予相应的解题指导。

4.课后作业：

-完成情况：学生能够按时提交课后作业，完成率较高。

-作业质量：部分学生作业质量较好，能够准确运用所学知识解决问题；但也有学生作业质量一般，需要加强复习和理解。

-反馈建议：教师对作业中普遍存在的问题进行集中讲解，帮助学生巩固知识点。

5.教师评价与反馈：

-课堂表现：教师对学生在课堂上的积极表现给予肯定，同时指出需要改进的地方，如提高解题速度和准确性。

-小组讨论：教师鼓励学生在小组讨论中发挥团队精神，同时要求学生注重对知识点的深入理解。

-随堂测试与作业：教师对测试和作业中的问题进行详细分析，提供针对性的指导和建议，帮助学生提高物理学习效果。

-总体反馈：教师强调学生在学习过程中要注重理论与实践的结合，培养科学思维和创新能力，同时鼓励学生持续努力，不断提高物理学科素