《从嫦娥奔月到“阿波罗”上天》导学案

《从嫦娥奔月到“阿波罗”上天》导学案班次：组号：姓名：【学习目标】知识与能力目标：了解静电力、电场场强、万有引力定律及航天相关的基本概念；能够运用相关公式进行简单计算；过程与方法目标：通过对比嫦娥奔月与“阿波罗”上天的事例，理解静电力、万有引力在航天中的作用，学会分析物理现象背后的物理原理；情感态度与价值观目标：感受人类探索太空的伟大历程，激发对科学探索的兴趣和热爱。【学法指导】预习课本、观看视频、小组讨论、总结归纳、问题探究【重、难点】重点：1、理解静电力、电场场强的概念和计算公式。2、掌握万有引力定律的内容和公式，理解其在航天中的应用。难点：1、如何将静电力、电场场强与万有引力定律联系起来理解航天中的相关现象。2、对一些复杂航天轨道计算中涉及到的多种物理概念和公式的综合运用。【课前检测】：1、静电力的大小与哪些因素有关呢？（答案：与电荷量的大小以及电荷之间的距离等因素有关。）2、电场场强的定义式是什么？（答案：E=F/q，其中E表示电场场强，F表示电场力，q表示电荷量。）3、万有引力定律的表达式是怎样的？（答案：F=Gm₁m₂/r²，这里F是万有引力，G是引力常量，m₁和m₂是两个物体的质量，r是它们质心之间的距离。）4、简单说一下嫦娥奔月计划中的一些物理原理（从静电力和万有引力角度，可简单阐述）。（答案：嫦娥奔月主要是依靠火箭的推力克服地球的万有引力，在太空中飞行时，卫星等设备会受到各种力的作用，万有引力起着主导作用，而静电力在一些电子设备的运行中有一定影响。）【知识链接】一、嫦娥奔月我记得小时候，每到中秋节，一家人坐在院子里赏月，奶奶就会给我讲嫦娥奔月的故事。那时候，嫦娥奔月只是一个美丽的神话传说，充满了神秘的色彩。现在呢，嫦娥奔月已经成为了现实。嫦娥系列探测器的发射成功，是我国航天事业的伟大壮举。这背后可有着非常多的物理知识。比如说，探测器从地球发射出去，首先要克服地球的万有引力。地球就像一个巨大的引力场，紧紧地拽着探测器。要想挣脱这个引力的束缚，就得有足够大的速度，这个速度的计算就用到了万有引力定律。而且在飞行过程中，探测器的轨道设计也需要精确计算万有引力的作用，不然就可能偏离轨道，飞不到月球上去。二、“阿波罗”上天“阿波罗”计划是美国的一项伟大航天计划。美国的科学家们经过多年的努力，成功地将宇航员送上了月球。在这个过程中，同样面临着克服地球万有引力的问题。而且，在太空中飞船还会受到其他星球的引力影响。就好比一个调皮的小球，周围有好几个大磁铁在吸引它，它的运动轨迹就变得非常复杂。这就需要科学家们精确地计算各种引力的大小和方向，这时候万有引力定律就派上了大用场。同时，飞船内部的电子设备运行等也涉及到静电力等物理知识，静电力保证了设备正常的电路运行，不然宇航员在太空中就可能失去与地球的联系，那可就麻烦大了。【学习过程】一、导入：大家都知道嫦娥奔月的故事吧，曾经那只是一个神话传说，可是现在呢，我们真的把探测器送上了月球。还有美国的“阿波罗”计划，把宇航员送上了月球。这是多么伟大的成就啊！大家想一想，这么大的一个东西，像嫦娥探测器或者“阿波罗”飞船，是怎么从地球飞到月球上去的呢？这里面就有很多有趣的物理知识，今天我们就来一起探究一下。二、点评学案完成情况老师检查大家的课前检测完成情况，看看大家对基本概念的掌握程度。对于回答正确的同学给予表扬，对于有错误的同学也不要灰心，我们在学习过程中慢慢理解。三、明确本堂课的任务目标今天这堂课啊，我们主要就是要把静电力、电场场强、万有引力定律这些知识搞清楚，并且要知道它们在航天中的应用。就像我们要去旅行，得先知道目的地在哪里，路线怎么走一样。四、知识讲解与学习1、静电力（1）静电力的概念同学们，想象一下，有两个带电的小球，它们之间就会有一种力的作用，这个力就是静电力。就好像两个有个性的小伙伴，它们之间会互相影响。这个力的大小和方向可是有规律的呢。（2）静电力的计算公式静电力的大小可以用公式F=kq₁q₂/r²来计算，这里的k是静电力常量，q₁和q₂是两个电荷的电荷量，r是它们之间的距离。大家要注意这个公式的使用条件哦。老师给大家举个例子，假如有两个电荷量分别为1库仑和2库仑的电荷，它们之间的距离是1米，那我们就可以根据这个公式算出它们之间的静电力大小了。（3）静电力在航天中的应用在航天设备中，有很多电子元件都是带电的。这些带电元件之间就会存在静电力。静电力可以影响电子元件的工作状态。比如说，在卫星的通信系统中，如果静电力发生异常，可能就会导致通信故障。所以，科学家们在设计航天设备的时候，必须要考虑静电力的影响。2、电场场强（1）电场场强的概念电场场强呢，简单来说就是描述电场强弱和方向的物理量。就好比我们在一个房间里，有的地方风大，有的地方风小，电场场强就是描述电场这个“风场”的大小和方向的。（2）电场场强的计算与测量我们前面提到电场场强的定义式是E=F/q。那怎么测量电场场强呢？这就需要一些特殊的仪器了。老师给大家讲一个小实验，我们可以用一个检验电荷放在电场中，通过测量它受到的电场力，再根据这个公式就可以算出电场场强了。（3）电场场强与航天在航天中，电场场强也有影响。比如说，在电离层中，存在着很强的电场，这个电场的场强会对经过的航天器产生影响。它可能会干扰航天器的电子设备，所以航天器在设计的时候也要考虑如何抵御这种干扰。3、万有引力定律（1）万有引力定律的内容同学们，大家知道为什么我们在地球上能稳稳地站着，而不会飘到太空去吗？这就是万有引力的作用。万有引力定律说的是，自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与这两个物体的质量乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。就像地球和我们之间有一条无形的绳子，把我们拉在地球上。（2）万有引力定律的公式推导与理解我们来看这个公式F=Gm₁m₂/r²，G是一个非常小的常量，但是它在计算天体之间的引力时非常重要。比如说，计算地球和月球之间的万有引力，我们把地球的质量、月球的质量还有它们之间的距离代入这个公式，就可以算出引力的大小了。（3）万有引力在航天中的核心应用在航天中，万有引力是绝对的主角。就像嫦娥奔月，探测器从地球发射出去，要克服地球的万有引力。当它飞到月球附近时，又要受到月球万有引力的吸引。科学家们通过精确计算万有引力，来设计探测器的飞行轨道。如果万有引力计算出错，探测器可能就会飞到外太空回不来了，或者直接撞到月球上去了。五、合作探究，小组展示1、小组讨论静电力和万有引力的异同点。（1）相同点：都是一种力，都与物体的某些属性（电荷量或者质量）有关，并且都与距离有关系。（2）不同点：静电力是与电荷有关的力，而万有引力是与质量有关的力；静电力常量和引力常量大小相差很多；它们的计算公式形式虽然相似，但物理意义完全不同。每个小组讨论后，派代表来给大家分享一下你们小组的讨论结果。2、探究在“阿波罗”上天过程中，如何综合运用万有引力定律和静电力知识来确保飞船的正常运行。（1）万有引力方面：要精确计算地球、月球等天体对飞船的万有引力，设计合适的轨道。例如在飞船从地球飞向月球的过程中，要考虑在不同位置受到的地球和月球万有引力的合力，确保飞船按照预定轨道飞行。（2）静电力方面：飞船内部的电子设备要正常工作，就需要控制好静电力。比如要防止静电力产生的静电放电现象对电子设备造成损坏，要合理布局电子元件，考虑元件之间的静电力影响。小组讨论后，把你们的方案写出来，然后展示给大家看。六、课堂小结今天我们学习了静电力、电场场强还有万有引力定律以及它们在航天中的应用。就像我们在探索一个神秘的宝藏，这些知识就是打开宝藏的钥匙。我们知道了静电力和万有引力虽然是不同的力，但是在航天这个大舞台上都有着非常重要的作用。我们还通过嫦娥奔月和“阿波罗”上天的例子，深入理解了这些物理知识的应用。希望大家回去之后能再复习一下这些知识，说不定以后你们当中有人也能参与到伟大的航天事业中去呢。七、当堂演练：1、一个电荷量为3库仑的电荷A，距离它1.5米处有一个电荷量为4库仑的电荷B，求它们之间的静电力大小。（答案：根据公式F=kq₁q₂/r²，代入数据可得F=9×10⁹×3×4/1.5²=4.8×10¹⁰N）2、已知地球质量为M，月球质量为m，地月距离为r，求地球和月球之间的万有引力大小。（答案：根据公式F=Gm₁m₂/r²，可得万有引力大小为F=GMm/r²）3、一个电场中某点的检验电荷电荷量为2×10⁻⁶C，它受到的电场力为4×10⁻³N，求该点的电场场强大小。（答案：根据公式E=F/q，可得电场场强E=4×10⁻³/2×10⁻⁶=2000N/C）八、作业：1、查找资料，了解更多航天工程中克服静电力和万有引力影响的具体技术手段，写一篇小短文介绍。2、思考如果在一个新的星球上进行航天发射，万有