2024-2025学年高中物理第六章万有引力与航天5宇宙航行3教案新人教版必修2

PAGE1-宇宙航行（3）教材分析本节内容是人教版中学物理《必修二》第六章第五节“宇宙航行”的第一课时，属于课程标准中“力和运动”的模块。本节是在学生学了圆周运动、万有引力定律并初步体会了应用定律测量天体质量的基础上学习的，主要探讨如何利用力和运动的关系实现卫星的胜利放射，并结合匀速圆周运动的规律及万有引力定律总结卫星运行的参数特点，让学生相识万有引力理论在人类航天事业发展、探究宇宙空间所作出的重大贡献，深刻体会物理学问对科技发展做出的贡献。学情分析从学生的年龄特征看,学生处于高一阶段,有着较强的新奇心,但接受学问易于流于表象,不易接受推理性强的学问,形象思维实力仍旧强于抽象思维实力;从学生认知水平上看,学生已驾驭圆周运动的解题方法和万有引力定律的内容,对“万有引力定律”解决天体运行问题也已经有了初步的了解。从学生生活环境看,现代社会的信息化,为学生接受学问供应了多样化的渠道,使他们具有较宽的学问面;这一过程中,激发学生的爱国热忱和航天精神,也引导学生体会科学探讨的方法和物理规律对人类折服自然的重要意义,使学生相识到学问的力气。教学目标学问与技能:1.能够用万有引力定律和牛顿其次定律推导第一宇宙速度,了解其次、第三宇宙速度学问及其意义。2.驾驭人造地球卫星的运行规律,会推导运行速度、角速度、周期、向心加速度与轨道半径的关系。过程与方法:1.经验探究人造卫星由设想变为现实的过程,体会猜想的科学方法,培育学生的科学思维。2.通过用万有引力定律推导第一宇宙速度,提高学生运用学过的新学问分析和解决问题的实力,培育学生科学探究实力。3.通过对卫星运动规律的探讨,培育学生归纳、分析、推导及合理的表达实力,养成用有引力是天体运动的向心力这一基本方法探讨问题的习惯。情感看法与价值观:1.了解人类探究太空的过程,感受科技发展对人类进步的巨大促进作用,通过对我国航天事业发展史的了解,感受航天精神,培育学生的爱国主义情怀。2.感知人类探究宇宙的幻想及巨大成就,激发学生学习物理的热忱,促使学生树立献身科学的人生观和价值观。3.体验到探究自然规律、将学问应用于实践的艰辛和乐趣。重点难点教学重点:第一宇宙速度的推导。教学难点:第一宇宙速度是卫星放射的最小速度,是卫星环绕地球运行的最大速度;人造卫星的速度、周期的比较；探讨天体运动的基本思路与方法。教学活动活动1【复习导入】探究宇宙的奇妙,奔向广袤而遥远的太空,是人类自古以来的幻想。让我们带着对太空无限的憧憬,一起来回忆一下,在上一节课我们学习了哪些内容?学生活动：观看图片，感受宇宙之美，产生对探究宇宙，驾驭卫星运动规律的爱好。教学资源：图片星空、飞天、太空行走。设计意图：激发学生的学习爱好，感受自然和谐之美，感受人类实现幻想的骄傲感，巩固旧学问。活动2【新课导入】“嫦娥一号”、“太空行走”、“神十与天宫一号对接”圆了中国人盼望已久的飞天梦，那么，卫星是如何上天的？又是如何到达指定高度的？它会掉下来吗？是什么力使卫星能绕地球飞行？这就是这节课我们要学习的内容：第六章第五节《宇宙航行》。活动3【新课教学】人造卫星的放射1.牛顿对人造卫星的设想由生活阅历得到物体平抛的初速度越大，被认出得越远，牛顿设想：站在高山，以更大的速度将物体抛出，物体的轨迹在地面的投影为地球的一段圆弧，速度越大，对应的圆弧越大，速度大于某一值时，物体应当绕地球表面飞行，不落向地面。【设问】此时物体的受力与运动有怎样的关系？学生活动：视察、思索、推理：从物体的受力与运动分析，建立绕地球的“匀速圆周运动”模型。教学资源：视频资料。设计意图：培育学生对常见现象深化思索的实力，培育分析物理问题，建立物理模型的意识。2.第一宇宙速度的计算与含义【设问】你能计算出环绕地球运行的最大环绕速度吗？这个数值是不是使物体不再下落，恰好围着地球飞行的最小放射速度呢？激励学生用不同的方法计算。【讲解与设问】明确什么是放射速度，什么是运行速度。学生活动：从万有引力与重力的关系思索如何求出最大环绕速度；总结第一宇宙速度的第一及计算方法。教学资源：学案，计算器。设计意图：促使学生在新情境中进一步理解匀速圆周运动的特点，学习建立模型，并利用不同的思路解题，培育学生的发散思维。培育学生的总结实力。感受理论探讨对实际应用的指导作用。体会物理学问的强大，激发学生学习物理的爱好。3.其次、三宇宙速度【设问】假如放射速度大于7.9km/s卫星会如何运动？假如放射速度大于11.2km/s卫星会如何运动？学生活动:做出猜想，尝试画出物体可能的运动轨迹，并尝试说明绘制的依据。学生活动：思索，沟通，倾听。形成思维碰撞，通过老师的引导，学生间的相互补充，尝试用圆周运动中力的供需关系说明卫星运动的轨迹。了解其次宇宙速度和第三宇宙速度的含义。老师引导学生：从力与运动的关系去思索问题。并说明实际的运动轨迹要通过更严谨的数学推算得出。请有爱好的同学参考牛顿《自然哲学的数学原理》动画展示：卫星以不同放射速度放射时的运动状况。教学资源：FLASH动画。设计意图：通过该环节，培育学生在面对书中的结论时学会深化思索，发展学生思维的深刻性，激发学生的探究欲望，并通过探讨进一步加深对与力和运动关系的相识。通过动画形象生动的表现三个宇宙速度下物体的运动，使学生印象深刻。二．人造卫星的运行【设问】如此宏大的幻想实现,是基于我们所学习过的哪个物理模型?它最核心的探讨方法是什么?【设问】质量为m的卫星绕地球M做匀速圆周运动时，其运行的线速度、角速度、周期和向心加速度的大小与什么因素有关？

学生活动：建立匀速圆周运动模型，利用合外力等于向心力列方程进行求解；思索，填写学案的表格，并尝试发觉规律。展示与沟通，老师：利用动画演示进一步引导学生用最简洁的话语总结卫星的运动规律学生活动：总结卫星匀速圆周运动时的运动规律。教学资源：学案、FLASH动画。设计意图：进一步相识卫星做匀速圆周运动的规律，为后续地球同步卫星的学习铺垫基础，同时熬炼学生归纳总结，简洁表述的实力。三．幻想成真回顾人类史上载人航天事业的发展，介绍航天科学的三位先驱。激励学生努力学习，实现人类探究更远空间的愿望。学生活动：了解人类航天事业的发展状况，激发学习爱好,感受太空环境与地球环境的不同。教学资源：视频资料。设计意图：激发学生的民族骄傲感，客观相识我国与发达国家在航天事业上的差距，树立为我国航天事业发展做出贡献的信念。活动4【课堂小结】老师引导学生总结本节课所学的主要内容：一个模型，两个方程，三个速度。设计意图：培育学生归纳、分析及合理的表达实力。活动5【课堂典例】例题1：关于第一宇宙速度，下列说法中错误的是(AD)

A．它是人造地球卫星绕地飞行的最小速度

B．它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的运行速度

C．它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小放射速度D．由人造卫星环绕地球运转的速度例题2：某星球表面重力加速度g，轨道半径为R，在该星球上一颗轨道半径为2R的卫星，该卫星的运行速率是（

C

）设计意图：提高学生运用学过的学问分析和解决问题的实力。活动6【巩固练习】1.两颗人造地球卫星质量之比m1∶m2=1∶2,轨道半径之比R1∶R2=3∶1，下列有关数据之比正确的是()A.周期之比T1∶T2=3∶1

B.线速度之比v1∶v2=3∶1C.向心力之比F1∶F2=1∶9

D.向心加速度之比a1∶a2=1∶9宇航员站在一星球表面，沿水平方向以v0的初速度抛出一个小球，测得抛出点的高度为h，抛出点与落地点之间的水平距离为L，已知该星球的半径为R．求该星球的第一宇宙速度（即人造卫星在该星球表面做匀速圆周运动必需具有的速度）．设计意图：进一步提高学生运用学过的学问分析和解决问题的综合实力。活动7【解题小结】让学生完成学问小结和方法小结。设计意图：培育学生归纳学问和表达实力。活动8【课后作业】完成学案课后巩固。阅读科学闲逛“黑洞”。查阅人造卫星的种类，同步卫星和人造卫星变轨问题。板书设计6.5宇宙航行一．人造卫星的放射二.人造卫星的运行三.幻想成真第一宇宙速度1.模型的建立：匀速圆周运动其次宇宙速度2.动力学方程：