九年级物理全册第十章机械能内能及其转化第五节火箭教案新版北师大版

Page5第十章机械能、内能及其转化第五节火箭一、教学背景分析本节是在学习了内燃机的基本原理之后，为了进一步巩固内能的转化和应用而介绍的一个生活实例。火箭是热机的一种，在现代科学技术中的运用越来越广泛，本节主要介绍火箭的工作原理，在学生了解火箭是喷气发动机的一种类型的同时，又使学生体会学习的内容贴近自己的生活，更加相识到生活、社会与物理学的关系。本节课的教学对象是刚刚升入初三的学生，由于现代火箭科技涉及多个高精尖领域的学问，在这一节物理学科课堂里老师必需将这部分内容难度降低，而中学物理中动量守恒定律的应用就是反冲现象，火箭又是一个很好的素材，所以本节课的重点是让初中生从多方面定性了解火箭的放射原理。由于在小学科学课里学生体验过小火箭或水火箭的制作，初二时又学习过相互作用力的学问，所以这节课重在关注思维培育，尝试让学生从相互作用的角度理解反冲现象，在体验模拟火箭放射的过程中，思索火箭的放射速度与质量、按压气筒速度等因素的关系问题，有利于促进学生物理学科核心素养的培育，促进学生的深度思维，为后面定量地学习动量守恒定律打下基础，同时也能定性地得出火箭的放射速度与火箭的喷气速度、喷气质量、火箭质量有关的结论，使得一节看似科普学问讲座的课变得实实在在，落地有声。所以本节在落实学问与技能的同时，更加侧重对学生物理思维的培育，从试验现象入手，让学生感受到物理好玩有用。二、教学目标1．通过演示试验，从相互作用的角度理解反冲现象。了解火箭的工作原理，了解火箭属于喷气发动机。2．通过观看火箭的结构和放射方面的影视资料，了解现代火箭的构造和特点，了解火箭升空的方法。了解多级火箭是星际航行的运载工具。3．通过探究火箭的放射速度与什么因素有关，培育学生视察、动手试验的实力，进一步体会探讨方法在科学探究中的重要作用；在经验完整的探究过程中，体会提出问题、猜想与假设、设计试验、分析与论证、评估与沟通各个环节的重要性。4．通过网上查询有关我国“长征”系列火箭的相关资料，进行沟通与探讨，驾驭搜集信息和整理信息的方法。5．通过对火箭学问的学习，激发学生对航天科技的酷爱，养成关切社会重大问题、关注科学技术新进展和新思想的良好习惯。进一步相识科学技术在相识自然中的重要作用。6．通过了解我国古代和现代在火箭探讨方面取得的巨大成就，激发爱国热忱和学习物理的爱好。三、教学重点和难点教学重点：1．从相互作用的角度理解反冲现象。了解火箭的工作原理。2．了解单级火箭的构造和简洁的工作过程。3．经验一个完整的探究过程，体会科学探究的方法。教学难点：1．火箭的放射原理。2．在探究活动的开展中，提升学生的物理学科核心素养。火箭属于应用性的学问，火箭的学习对学生有着重要的现实意义，可以丰富学生对于内能的应用和能的转化的相识，体会物理学问对经济技术发展和生活有重要作用。本节的内容学问要求不高，属于了解层面，因此，可以采纳观看有关影像资料方式，也可以采纳探讨性学习的方式，先以小组为单位，收集整理有关火箭的过去、现在与将来发展的资料，组内进行分工合作，然后在班内汇报沟通，并对各组的汇报状况进行评价；假如条件有限，老师可以打算具体的资料，向学生进行全面、简洁的介绍。这样有利于激发学生对航天技术的爱好，提升他们的物理学科核心素养。四、教学过程1.教学引入情境1：观看视频“学生自制水火箭放射”。过渡：我国是火箭的家乡，早在一千多年前的北宋时期，士兵们就已经独创了火箭——板书课题“火箭”。问题：火箭为什么能升上天空呢？过渡：为了说明这个问题，我们先做几个小试验。引出：火箭放射原理的探讨。2.“学问点”教学情境2：老师演示反冲运动的小船。实物投影：两种反冲运动的小船，可选择其中的一种演示。如选择侧面开口的小船，小船（空纸盒）与侧面开一小口的矿泉水瓶（上面也开口）作为一个整体漂移在水面上。现在将掺有红墨汁的水灌入矿泉水瓶中，松开小口，小船起先运动。问题：谁给小船的推力？过渡1：小孔向后喷出水流，给小船向前的反作用力。过渡2：当一个物体向某一个方向射出(或抛出)它的一部分时,这个物体的剩余部分将向相反的方向运动，这就是反冲运动。引出：反冲运动并板书。●反冲运动体验1：“气球小车”的反冲运动。过渡：用气球、小车组装一个“气球小车”，打气筒给气球打气，利用反冲运动的原理，制作一个反冲小车，看看谁的小车先动起来。问题1：谁给气球小车的推力？问题2：怎样使气球小车运动得更远？过渡1：气球内喷出的气体对小车的反作用力。过渡2：气充得越足，小车获得的反作用力越大，小车运动得就越远。过渡3：生活中利用反冲运动的例子特殊多，像过节时燃放的烟花爆竹，火药爆炸时的气体向下喷出，爆竹就向上飞出；打枪时子弹向前射出的同时，枪身向后运动；甚至于打喷嚏时都是这样的。气球小车的试验虽然简洁，但是却蕴含了火箭的工作原理。引出：火箭的放射原理。火箭的放射原理情境3：模拟火箭的放射。过渡：在矿泉水瓶中滴几滴酒精，将一个枪式打火机伸入瓶中，用胶带缠绕，使瓶口与打火机相连，并将瓶口密封。用热毛巾捂热瓶身，或者反复用手摩擦瓶身，使得矿泉水瓶中的酒精快速汽化。然后将瓶子对准前方的大纸盒，打开打火机，视察现象（在一个相对较暗的环境中效果更好，放射时伴随有响声，可以事先提示学生留意）。问题1：谁给水瓶的推力？问题2：整个过程中，能量是怎样转化的？问题3：怎样使水瓶运动得更远？引入：酒精燃烧后高温高压气体快速从瓶口喷出，产生极大的反作用推力推动瓶子向前运动。整个过程中酒精燃烧的化学能转化为燃烧后气体的内能，气体的内能再转化为瓶身的机械能。过渡：瞬间的推力给水瓶的速度只能让水瓶放射很近的距离（5m~8m），而运载火箭是要放射到太空，须要携带大量的燃料，以获得很大的、连续的燃气反作用推力，这就须要多级火箭。问题4：那么当火箭飞行到太空中时，没有空气助燃，如何保证燃料接着燃烧？阅读：教材p.25并回答下列问题。喷气发动机的工作原理是什么？喷气发动机的燃料在燃烧室内燃烧后，产生高温高压的气体，这种气体从尾部以极高的速度喷出，同时产生很大的反作用力推动机身向前运动。喷气发动机分为哪两类？有什么区分？种类分类依据特点空气喷气发动机须要利用外界空气助燃只携带燃料飞行高度受限制火箭喷气发动机不须要利用外界空气来助燃携带燃料和氧化剂飞行高度不受限制现代火箭的燃料和特点？功率巨大，可在大气层以外飞行，多级火箭可以作为星际航行的运载工具。喷气式发动机与内燃机有什么相像之处？喷气式发动机与内燃机的结构有什么不同？这样的结构有什么好处？从能量转化的角度来看，在工作过程中都是利用内能来转化为机械能的装置。喷气发动机不须要内燃机中的活塞、曲轴等传动装置，从而削减能量损失，大大提高机身的飞行速度。过渡：信任对于火箭大家还有一些怀疑，下面请对火箭非常爱好的同学为大家再进一步介绍一下相关内容。介绍我国自主学问产权和较强国际竞争力的长征系列运载火箭；介绍火箭设计师龙乐豪院士。引出：探究活动——火箭模型的放射速度与哪些因素有关。●探究火箭模型的放射速度与哪些因素有关体验2：利用放射架和火箭模型，体验火箭放射的过程。过渡：同学们在活动过程中思索以下几个问题。（1）依据现有的器材，怎样测量火箭模型的放射速度？（2）猜想影响火箭模型放射速度的因素有哪些。（3）用什么方法探讨你的猜想？（4）选择一个因素进行探究，并说出你的探究过程和推断方法。过渡：请几位同学对自己的探究过程和大家进行沟通。沟通过程也可以列表展示。学生1：探究的问题是火箭模型放射的速度与按压气筒的速度是否有关。我们猜想火箭模型放射的速度与模型的质量、模型的形态、按压气筒的速度等有关，所以采纳限制变量的方法，选择同一火箭模型进行变量的限制。由于火箭模型的放射速度不好测量，所以将模型放射的速度转化为模型上升的高度；在变更不同的按压速度按压气筒上，干脆用手按压不科学，利用自由释放不同高度的同一重物，来变更按压气筒的速度。首先在某一高度h1自由释放一铁块，测量模型上升的高度H1；然后在另一高度h2自由释放同样的铁块，测量模型上升的高度H2；若上升的高度H2≠H1，则说明火箭模型放射的速度与按压气筒的速度有关。学生2：探究的问题是火箭模型放射的速度与火箭模型的质量是否有关。为了说明问题，采纳对比试验，在不变更火箭模型的形态前提下，在同一高度释放相同重物来限制按压气筒的速度相同，利用增加不同质量的橡皮泥来变更模型的质量；通过测量模型上升的高度来转化火箭模型放射的速度。请依据“用同一套装置放射两个质量不同的火箭模型，放射高度不同”这一现象，提出一个可以探究的科学问题。●课外拓展：水火箭的制作与放射竞赛3.小练习（1）下列有关火箭的叙述中正确的是（）A.燃料燃烧释放的内能转化为机械能，所以火箭是热机的一种B.火箭升空时重力势能转化为动能，所以飞行高度受到限制C.火箭本身带有燃料和氧化剂，不须要依靠外界空气助燃D.火箭是靠燃料燃烧产生的气体的反冲力推动前进（2）某科技活动小组的同学利用可乐瓶等材料制作了一个水火箭，用自行车打气筒向水火箭高压仓内打气，压缩气体膨胀，推动水高速向后喷出，箭体由于反冲作用，向前飞去。在相同的环境中进行了试验，小组的同学发觉火箭放射的高度并不相同，为了探究影响水火箭飞行高度的因素，做了多项探究试验，其中包括：探究变更胶塞与可乐瓶的松紧程度对水火箭飞行高度的影响。

（1）小组同学提出的上述问题中，因变量是。（2）请你提出一个与小组同学因变量相同的可探究的科学问题：。五、教学反思本节内容是在学生具备肯定感性学问基础上的拓展和加深，为促进学生物理学科核心素养的形成，促进学生的思维深度而设计的。通过视察“小船的运动”“模拟水瓶火箭的放射”试验的现象，亲身体验“气球小车”活动，学生能够定性地了解反冲运动的本质，自发地得出“一个整体系统分成两部分时，两部分向相反方向运动”的结论。虽然不够完善，但为中学学问的学习奠定基础，为反冲概念的理解和建立反冲运动的模型供应有力的感性材料