視頻標簽：宇宙航行

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視頻課題：高中物理人教版必修二的第六章第五節《宇宙航行》天津市優課

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高中物理人教版必修二的第六章第五節《宇宙航行》天津市優課

《宇宙航行》教學設計 
一、教材分析 
《宇宙航行》是人教版必修2第六章“萬有引力與航天”中的第五節，介紹了萬有引力的實踐成就，是本章的核心，又是學生進一步學習研究天體運動問題的理論基礎。教材首先對宇宙航行進行理論上的分析，講述了人造衛星的發射原理，推導了第一宇宙速度，并介紹了第二、第三宇宙速度；然后簡述了人類航天事業的發展史，既介紹了航天成就，又談到人類為此付出的代價，以激勵學生科學探究的志趣。 
學生已經學習了牛頓運動定律、勻速圓周運動、萬有引力定律等知識，同時也基本掌握了建立模型、理想化等物理研究方法，因此，本節教學的核心是培養學生應用力和運動的觀點，建立正確的物理模型，分析和解決天體運動問題的能力。 
航天事業改變著人類生活，了解我國航天事業的快速發展，有利于增強學生民族自信心、自豪感和愛國主義情感，在潛移默化中產生對航天科學的熱愛，因此采取學生主動探索、自主學習的方式，以小組為單位，圍繞感興趣的主題，在網上下載相關的資料或視頻，并作好交流發言的準備。 

二、設計理念與思路 
依據高中物理課程標準的要求，在課程實施上注重自主學習，提倡教學方式多樣化，讓學生積極參與、樂于探究、勇于實驗、勤于思考。本節課注重對學生合作探究能力、搜集整理信息的能力的培養，使其逐步形成科學態度與科學精神，培養學生應用所學知識解決新問題的能力。課堂教學是社會主義核心價值體系教育的主渠道，本節課中的愛國主義教育和環境教育的素材相當豐富，在教學中合理挖掘教材中的德育因素，把物理知識的傳授和介紹我國航天事業以及航天所帶來的問題的發展有機結合起來，培養學生崇高的愛國主義情感和環保意識，并使學生形成用辯證的眼光來看待高新科技的思維方式。 
先通過視頻（“神舟九號”）創設情境，引發學生思考“人造衛星是如何發射的”；通過探究，師生共同建立人造衛星圓周運動的模型，推導運行v和半徑r的關系；推導第一宇宙速度，了解第二宇宙速度、第三宇宙速度；再以小組為單位，由學生進行自主學習的匯報，感知世界和我國航天事業的發展。    

  三、教學目標 知識與技能 
1.理解人造地球衛星的發射、運行原理及規律，推導并計算第一宇宙速度。 2.了解世界、我國在航天科技方面的發展情況 3.了解人造地球衛星的應用 過程與方法 
1.通過人造衛星發射、運行模型的建立，培養學生應用力和運動的觀點，分析和解決天體運動問題的能力，培養學生的抽象思維能力和分析推理能力 2.通過以小組為單位，學生匯報交流，培養學生的自主學習能力和合作探究能力，以及搜集整理信息的能力 情感態度與價值觀 
1.培養學生民族自豪感和愛國主義情感，激發學生對航天科學的熱愛，激發他們的社會責任感。 
2.通過豐富的網絡資料使學生認識到人類對自然界的認識是逐步積累的，永無止境的，培養學生逐步形成科學態度與科學精神。 
 
                    
             
                    
                             
重點 
1.使學生掌握人造衛星發射和運行問題的一般處理思路，并理解宇宙速度的物理含義。 
2.讓學生認識到中國航天技術已達到了世界先進水平 難點 
1. 使學生較好地理解并能推導出第一宇宙速度。 2.人造衛星運轉的環行速度與衛星發射速度的區別。 四、教學過程 
教學內容 教師活動 學生活動 設計意圖 引入新課 1.我國航天的發展圖片 2.神州九號的視頻 由視頻引出：針對神舟九號圍繞地球運轉，請提出你的問題。 引導學生提出問題。 學生思考，提出問題。 從我國航天事業發展入手，激發學生民族自豪感，并引發學生思考。 明確本節課研究的問題：“神舟九號為什么能夠圍繞地球
運轉呢？它發射的原理是什
么呢？” 
學生思考 
進行新課 一、人造地球衛星  “神舟九號為什么能夠圍繞地球運轉呢？”  學生思考回答：神
舟九號圍繞地球做
圓周運動，萬有引
力提供向心力。
Fn=F引 
培養學生靈
活運用已有
知識解決新
問題的能力。 
提供可靠事實：物體做平拋運動，初速度越大，落地點越遠。 當拋出速度足夠大時，物體會怎樣呢？ 在事實基礎上學生運用理想實驗的方法，可以擬出人造地球衛星的原理圖。 培養學生靈活運用已有的思想方法分析問題的
能力。 
介紹牛頓大炮（動畫展示牛頓的設想過程） 揭示其中的原理：地球給人造衛星的萬有引力提供了它繞地球做勻速圓周運動所需的向心力。 
讓學生體驗推理的成功
感，有助于激發學生的學習興趣。 二、人造地球衛星的圓周運動模型  以多大的速度發射這個物體，物體就剛好不落回地面，成為一顆繞地球表面做勻速圓周運動的衛星呢？ 
展示人造地球衛星的物理模型：地球的質量為M，繞
地球做勻速圓周運動的飛行
器質量為m，飛行器的速度為v，它到地心的距離為r。 
飛行器作圓周運動時所需向心力由萬
有引力提供。 
推導：rvmrGMm2
2 rGM
v 
注重學生探究、分析、得出結論，突出
學生的主體地位。三、宇宙速度  
教師引導：人造衛星在地面附近繞地球做勻速圓周運動的速度叫做第一宇宙速度。 
推導思路：RmvRGMm
22

 
或 R
vmmg2
 
學生思考，r = R，寫出表達式 運用已有知識，引發學生探究，掌握知識。      
培養學生應用力和運動的觀點，建立正確的物理模型，分析和解決天體運動問題的能力。  
 
 
結論：牛頓的設想由于受技術條件的限制，物體不可能達到這樣的速度，但他的思想啟發了后人，在太空探索中立了頭功。 
感受科學與技術的關系。 
引導學生分析：在地面附近發射人造衛星，如果發射速度大于7.9km/s，它繞地球運行的軌跡是怎樣的？（橢圓） （物體將做離心運動，因為萬有引力的方向與運動方向夾角大于90°，速度減小，到遠地點時，萬有引力雖然也在不斷減小，但比物體做圓周運動所需向心力要大，物體又做近心運動，它繞地球運行的軌跡就不是圓，而是橢圓） 當它的速度等于或大于
v2=11.2km/s時，它就會克服地球的引力，永遠離開地球。我們把v2=11.2km/s叫做第二宇宙速度。 
學生分析、猜想： 它繞地球運行的軌跡不是圓，而是橢圓。 
第一宇宙速度是人造地球衛星環繞地球做勻速圓周運動的最大速度。  
要使衛星由低軌道在高軌道上做圓周運動，需要變軌，如何變軌？ 
先在低軌道上加
速，變為橢圓軌道，
再在遠地點加速到相應速度，萬有引力等于所需的向心力，衛星做勻速圓周運動。 
第一宇宙速度是發射人造衛星的最小速度。 在地球表面發射物體飛到太陽系以外的宇宙空間，速度必須等于或大于16.7km/s，這個速度叫第三宇宙速度。 
學生了解 
 
                    
             
                    
                             
  
引導學生總結：人造衛星發射、運行、變軌的原理。 學生總結：牛頓第二定律、萬有引力定律、圓運動知識。 培養學生總
結提煉能力。  
四、夢想成真 
教師傾聽、掌控。 序號 研究專題 1 世界宇宙航行大事記 
2 人造衛星的應用 
3 地球同步衛星 4 太空垃圾 5 我國航天航空的發展 
6 
“嫦娥一號”變軌問題 
 
學生以小組為單位，進行匯報交流。 
  課前，圍繞宇宙航行，各組同學根據自己感興趣的主題進行了資料收集，自主學習。 通過交流，促進學生自主學習。激發學習物理的興趣，培養學生的民族自豪感和愛國主義情感。滲透“綠色”環保理念和正確的科學價值觀。 課堂小結 
  
視頻：可敬可愛的航天員們的心聲。 
學生傾聽、感受。 激勵學生努力學習，投身科學人生的勇氣。 面對浩瀚的宇宙，無數不解之謎，誘惑著我們去思考。  作業  
1.各小組自主學習的資料共享，自主學習。 
2.查閱關于“黑洞”問題的研究。 
 鞏固所學知識；激發興趣，培養自主學習能力。 
  
 
五、板書設計： 宇宙航行 
一、人造地球衛星 
 
Fn=F引 
 
地球同步衛星  
二、宇宙速度 
rvmrGMm2
2 
r
GMv
 v1=7.9km/s  
v2=11.2km/s  
v3=16.7km/s            
 

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