高中物理《飞出地球去》教学设计

PAGEPAGE11 《飞出地球去》教学设计第一部分教学设计基本内容一、教学内容分析本节课选自《普通高中课程标准实验教科书物理（必修2）》（沪科版）第5章“万有引力与航天”中的第四节“飞出地球去.本节是在学生学习了牛顿运动定律、圆周运动、万有引力定律的基础上，利用万有引力定律分析卫星的发射和运行规律。本节内容主要介绍了宇宙速度、人造地球卫星、宇宙航天器等内容，人们在应用万有引力定律研究天体运动的基础上，实现人类的航天梦想，为科学研究、人类生活服务方面做出巨大的贡献。本节属于高考常考内容，尤其是卫星在轨运行时速度、角速度、周期与轨道半径的关系问题，多以选择题的形式出现，所占分值为6分，因此，该节内容在整个高中物理阶段都有重要的作用。二、教学对象分析授课班级为高一理科班的学生，他们已经学完高中物理必修一和牛顿运动定律、圆周运动、万有引力定律，这些都为本节课的学习奠定了坚实的知识基础。但学生对人造卫星的发射速度和运行速度不能理解和区分，对卫星在轨运行时速度、角速度、周期与轨道半径的关系问题，不能很好的运用牛顿运动定律、圆周运动、万有引力定律进行分析并用来解决实际问题三、教学目标（一）知识与技能1.理解并记住第一、第二、第三宇宙速度的意义和数值，会熟练推导第一宇宙速度。2.掌握卫星在轨运行时速度、角速度、周期与轨道半径的关系。（二）过程与方法1、培养学生的观察能力和分析推理能力。2、通过对第一宇宙速度的推导过程，进一步掌握运用万有引力定律、圆周运动、牛顿第二定律分析和求解卫星在轨运行时速度、角速度、周期与轨道半径的关系的思路和方法。（三）情感、态度与价值观1.通过介绍我国在航天方面取得的成就，激发学生的爱国热情。2.感知人类探索宇宙的梦想，促使学生树立献身科学的人生价值观。四、教学重点与难点（一）教学重点：1、对第一宇宙速度的推导过程和方法，了解第一宇宙速度的应用领域。2、卫星在轨运行时速度、角速度、周期与轨道半径的关系。（二）教学难点：1、地球卫星的发射速度与运行速度的区别。2、万有引力定律、圆周运动、牛顿第二定律分析和求解卫星在轨运行时速度、角速度、周期与轨道半径的关系的思路和方法。五、教学策略与教学方法创新选择多媒体教室进行教学，利用多媒体课件。从嫦娥图片、卫星的发射视频开始本节课的学习，激发学生的学习热情。让学生观看牛顿卫星动画示意图，教师引导分析当发射速度增加到7.9km/s时，人造地球卫星发射成功，引出第一宇宙速度，同时为记住第一宇宙速度等于7.9km/s打下基础。再引导学生用两种方法亲历第一宇宙速度知识的导出过程，一题多解，理解并记住第一宇宙速度的意义和数值，把握了重点，同时让学生体验成功的乐趣，这也是新课程改革的重要理念．设问：第一宇宙速度为什么是人造地球卫星的最小发射速度，最大的运行速度？（本节的难点之一）激发学生的学习兴趣与动机。让学生观看观看人造地球卫星运动动画模拟图，学生能很直观的发现卫星在轨运行时速度、角速度、周期与轨道半径的关系（本节的难点之二），然后通过理论推导得出卫星在轨运行时速度、角速度、周期与轨道半径的关系，从实践和理论两个方面得到卫星在轨运行时速度、角速度、周期与轨道半径的关系，这样加深了学生对难点二的理解，从而突破了难点二，进而突破了难点一。安排一个针对训练（练习一）让学生自己探究问题，这样可以使他们养成善于运用知识的习惯，再次加深对难点知识的理解。阶段性总结三个宇宙速度，接着让学生观看三个宇宙速度的动画演示，变抽象为形象，再次加深了学生对三个宇宙速度的理解记忆。学生自主学习课本99页--101页并思考两个问题，通过小组讨论、交流后让学生展示，教师进行补充和点评，体现了以学生为主体、教师为主导的新课改理念。通过图片介绍我国在航天方面取得的成就，激发学生的爱国热情。让学生自我进行课堂小结，师生共同补充完善，从而掌握本节的重、难点知识，并用它来解决实际问题。通过课后作业进一步巩固本节学习的内容，让学生自己上网查阅了解航天知识，符合新课标的理念。通过课下观看本节重点知识的微课、人造卫星相关动画进一步巩固学习的内容，增强学生的自学能力，也为下一节内容中卫星变轨问题打下基础。第一宇宙速度观看思考第一宇宙速度观看思考讨论归纳、完成公式推导根据推导结果完成讨论题的关系讨论分析完成公式推导数据的计算播放动画指导点拨牛顿的设想播放动画第一宇宙速度学生观看不同发射速度应用巩固结束提炼课题总结自主归纳开始图片引入播放视频学生观看思考本节学习目标学生观看思考教师解读引入新课PPT展示指导点拨三个宇宙速度归纳小结播放动画指导点拨学生观看不同宇宙速度并思考理解记忆PPT展示指导点拨学生思考记忆为了和平与进步指导点拨自主学习，交流展示思考题课后延展微课动画微课制作搜集动画学生观看本节重点知识微课学生观看动画第二部分教学过程设计思路及有效实施一．创设情境，引入新课教师：观看嫦娥奔月图片，引发学生思考这节课，本节课我们将学习三个宇宙速度、人造地球卫星运行规律、宇宙航天器等内容。播放视频，展示人造卫星的发射过程。设问：卫星在地球上空绕行时遵循这什么样的规律？卫星是如何发射到地球上空的呢？【设计意图：通过观看图片、视频，激发学生主动探求知识的欲望，从而为下一步的教学活动奠定良好的基础】二．第一宇宙速度1.设问：地面上的物体，怎样才能成为人造地球卫星呢？观看动画牛顿设想的人造卫星原理图，教师引导分析当卫星发射速度增加到7.9km/s时，人造地球卫星发射成功。【设计意图：通过观看动画，激发学生主动探求知识的欲望，引出第一宇宙速度，同时为记住第一宇宙速度等于7.9km/s打下基础】2.推导第一宇宙速度（方法一）建立模型：卫星在地球附近做匀速圆周运动，基本思路：万有引力提供向心力所以当卫星绕地球表面附近运行时，，=7.9km/s3.推导第一宇宙速度（方法二）建立模型：卫星在地球附近做匀速圆周运动基本思路：重力提供向心力mg=mv2/rv=≈7.9km/s4.第一宇宙速度的定义：人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫做第一宇宙速度。也叫环绕速度。大小等于7.9km/s【设计意图：通过教师的引导，让学生通过小组合作探究、交流，亲自动手分析计算第一宇宙速度大小，并用两种方法推导，一题多解，开阔了思路，理解并记住第一宇宙速度的意义和数值，把握了重点，同时让学生体验成功的乐趣，这也是新课程改革的重要理念】过渡，设问：为什么第一宇宙速度是最小的发射速度，是最大的运行速度？引出卫星在轨运行时速度、角速度、周期与轨道半径的关系三.卫星在轨运行时速度、角速度、周期与轨道半径的关系1.师：播放动画，展示人造卫星运动示意图，让学生观察卫星在轨运行时速度、角速度、周期与轨道半径的关系，然后展示观察和思考的结果。2.环绕天体（人造卫星）的绕行速度，角速度、周期与半径的关系。①由得∴r越大，v越小②由得∴r越大，越小③由得∴r越大，T越大3.规律：第一宇宙速度是最小的发射速度，是最大的运行速度【设计意图：让学生观看观看人造地球卫星运动动画模拟图，学生能很直观的发现卫星在轨运行时速度、角速度、周期与轨道半径的关系（本节的难点之二），然后通过理论推导得出卫星在轨运行时速度、角速度、周期与轨道半径的关系，从实践和理论两个方面得到卫星在轨运行时速度、角速度、周期与轨道半径的关系，这样加深了学生对难点二的理解，从而突破了难点二，进而突破了难点一】4.练习2.由于阻力人造卫星的轨道半径逐渐减小，下列说法正确的是：（ABC）A.运动速度变大.B.运动周期变小.C.需要向心力变大.D.向心加速度变小.四.第二宇宙速度——飞出地球的速度1.意义：在地球上发射航天器，它摆脱地球引力的束缚，不再环绕地球运动，成为太阳的“行星”所具备的相对地球表面的最小速度叫第二宇宙速度，也叫脱离速度。2.数值：11.2km/s。五．.第三宇宙速度——飞出太阳系的速度1.意义：在地球上发射航天器，它能摆脱太阳引力的束缚，不再环太阳运动，飞翔茫茫宇宙，所具备的相对地球表面的最小速度叫第三宇宙速度，也叫逃逸速度。2.数值：16.7km/s。六.三种宇宙速度1.①第一宇宙速度（地面附近的环绕速度）：v1=7.9km/s，人造卫星在地面附近环绕地球作匀速圆周运动的速度。②第二宇宙速度（地面附近的逃逸速度）：v2=11.2km/s，使物体挣脱地球束缚，在地面附近的最小发射速度。③第三宇宙速度：v3=16.7km/s，使物体挣脱太阳引力束缚，在地面附近的最小发射速度。2.学生观看三个宇宙速度的动画演示。3.练习二人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其速率（B）A、一定等于7.9km/sB、等于或小于7.9km/sC、一定大于7.9km/sD、介于7.9km/s~11.2km/s之间【设计意图：阶段性总结三个宇宙速度，接着让学生观看三个宇宙速度的动画演示，变抽象为形象，再次加深了学生对三个宇宙速度的理解记忆】七．为了和平与进步1.自主学习课本99页--101页并思考以下问题：（1）.我国在航天领域取得了哪些成就？（2）.你在探索宇宙方面有哪些希望和幻想？2.过图片、视频介绍我国在航天方面取得的成就【设计意图：学生自主学习并思考两个问题，然后通过小组讨论、交流后让学生展示，教师进行补充和点评，体现了以学生为主体、教师为主导的新课改理念。通过图片介绍我国在航天方面取得的成就，激发学生的爱国热情。八．应用巩固，加强理解练习3.求近地卫星（运行轨道半径等于地球半径的卫星）向心加速度最大值、向心力最大值、最大环绕速度、最大角速度、最小运行周期。解：所谓近地卫星，是指在距地面的高度远小于地球半径轨道上运行的卫星，此时R>>h，h≈0。令h=0得近地卫星的几个极值是：向心加速度最大值：（g为地面的重力加速度）向心力最大值：最大环绕速度：最大角速度：最小运行周期：【设计意图：通过本题练习，加深对第一宇宙速度、卫星在轨运行时速度、角速度、周期与轨道半径的关系理解，从而达到把握重点，突破难点，为本节课的课题提炼做铺垫】九．提炼课题1.三种宇宙速度①第一宇宙速度（地面附近的环绕速度）：v1=7.9km/s，人造卫星在地面附近环绕地球作匀速圆周运动的速度。②第二宇宙速度（地面附近的逃逸速度）：v2=11.2km/s，使物体挣脱地球束缚，在地面附近的最小发射速度。③第三宇宙速度：v3=16.7km/s，使物体挣脱太阳引力束缚，在地面附近的最小发射速度。2.环绕天体（人造卫星）的绕行速度，角速度、周期与半径的关系。①由得∴r越大，v越小②由得∴r越大，越小③由得∴r越大，T越大【设计意图：让学生自我进行课堂小结，师生共同补充完善，使学生再次重温本节的重、难点知识。】十.课后延展，布置作业1.完成课后（1）.P102:1、3题（2）.P103：5、10题2.学生自己上网查阅了解航天知识3.课下观看本节重点知识的微课、人造卫星相关动画.【设计意图：通过课后作业进一步巩固本节学习的内容，让学生自己上网查阅了解航天知识，符合新课标的理念。通过课下观看本节重点知识的微课、人造卫星相关动画进一步巩固学习的内容，增强学生的自学能力，也为下一节内容中卫星变轨问题打下基础】第三部分有效整合解析一.整合点诊断的思路和依据，解决办法的选择和思路1.整合点诊断的思路和依据本节课确定有六个整合点：（1）激发探究欲望，（2）理解第一宇宙速度，（3）掌握卫星在轨运行时速度、角速度、周期与轨道半径的关系，（4）加深对三个宇宙速度的理解记忆.（5）介绍我国在航天方面取得的成就，（6）让学生自己上网查阅了解航天知识，课下观看本节重点知识的微课、人造卫星相关动画。本节课的目的是让学生理解并记住第一、第二、第三宇宙速度的意义和数值，会熟练推导第一宇宙速度。掌握卫星在轨运行时速度、角速度、周期与轨道半径的关系。知道人造地球卫星的发射速度与运行速度的区别，理解第一宇宙速度是最小的发射速度，是最大的运行速度。了解我国在航天领域取得了哪些成就。如果在课堂上纯粹通过老师讲解，学生很难把知识理解透彻，所以我借助信息技术手段来突破本节课的重点和难点。本节课的教学内容中让学生理解并记住第一、第二、第三宇宙速度的意义和数值，会熟练推导第一宇宙速度。掌握卫星在轨运行时速度、角速度、周期与轨道半径的关系是教学的重点。知道人造地球卫星的发射速度与运行速度的区别，理解第一宇宙速度是最小的发射速度，是最大的运行速度是教学的难点。而利用现代信息技术可以变抽象为直观、形象，变不易观察为易见且科学的优势。可以有效突破教学重点和难点。2.解决办法的选择和思路根据普通高中物理课程标准、本节课的教学目标及教学重点和难点，本课确定了六个整合点：整合点一：从嫦娥图片、卫星的发射视频开始本节课的学习，激发学生的学习热情。整合点二：让学生观看牛顿卫星动Flash画示意图，教师引导分析当发射速度增加到7.9km/s时，人造地球卫星发射成功，引出第一宇宙速度，同时为记住第一宇宙速度等于7.9km/s打下基础。再引导学生用两种方法亲历第一宇宙速度知识的导出过程，一题多解，理解并记住第一宇宙速度的意义和数值，把握了重点。整合点三：让学生观看观看人造地球卫星运动Flash动画模拟图，学生能很直观的发现卫星在轨运行时速度、角速度、周期与轨道半径的关系（本节的难点之二），然后通过理论推导得出卫星在轨运行时速度、角速度、周期与轨道半径的关系，从实践和理论两个方面得到卫星在轨运行时速度、角速度、周期与轨道半径的关系，这样加深了学生对难点二的理解，从而突破了难点二，进而突破了难点一。整合点四：阶段性总结三个宇宙速度，让学生观看三个宇宙速度的Flash动画演示，变抽象为形象，加深了学生对三个宇宙速度的理解记忆。整合点五：学生自主学习课本99页--101页，用白板思考两个问题，通过小组讨论、交流后让学生展示。再通过图片、视频介绍我国在航天方面取得的成就，达到激发学生的爱国热情。整合点六：让学生自己上网查阅了解航天知识。通过课下观看本节重点知识的微课、人造卫星相关Flash动画进一步巩固学习的内容，增强学生的自学能力，也为下一节内容中卫星变轨问题打下基础。二.整合效果反思1.成功之处（1）本节课充分利用信息技术的优势，发挥了“整合”的优势，使在传统教学中教师通堂讲授、学生被动接受知识的现象得以解决。教师通过播放视频和动画让学生认真观察，老师引导学生分析，切实体现学生是课堂的主体。学生学得轻松，有效完成了教学目的，提高理科学生的学习效率。（2）有效利用Flash动画的控件功能可以重播、暂停、慢放、分步慢放，避免了实际航天器难于观察的缺点，使学生能够观察航天器的模拟运动，便于学生构建运动模型，从而能够运用理论知识分析航天器的运动，从而总结出航天器的运动规律。（3）让学生观看观看人造地球卫星运动动画模拟图，学生能很直观的发现卫星在轨运行时速度、角速度、周期与轨道半径的关系（本节的难点之二），然后通过理论推导得出卫星在轨运行时速度、角速度、周期与轨道半径的关系，从实践和理论两个方面得到卫星在轨运行时速度、角速度、周期与轨道半径的关系，这样学生容易理解难点二，从而