[經(jīng)典]宇宙航行教學設計

　　作為一位杰出的教職工，就難以避免地要準備教學設計，教學設計是對學業(yè)業(yè)績問題的解決措施進行策劃的過程。一份好的教學設計是什么樣子的呢？以下是小編收集整理的宇宙航行教學設計，僅供參考，希望能夠幫助到大家。

　　一、教材分析

　　《宇宙航行》系新課程人教版必修2第七章第五節(jié)，重點講述了人造衛(wèi)星的發(fā)射原理，推導了第一宇宙速度,并介紹了第二、第三宇宙速度。人造衛(wèi)星是萬有引力定律在天文學上應用的一個實例，是人類征服自然的見證，體現(xiàn)了知識的力量，是學生學習了解現(xiàn)代科技知識的一個極好素材。教材不但介紹了人造衛(wèi)星中一些基本理論，更是在其中滲透了很多研究實際物理問題的物理方法。因此，本節(jié)課是“萬有引力定律與航天”中的重點內(nèi)容，是學生進一步學習研究天體物理問題的理論基礎。另外，學生通過對人造衛(wèi)星、宇宙速度的了解，也將潛移默化地產(chǎn)生對航天科學的熱愛，增強民族自信心和自豪感。

　　二、教學目標

　�。ㄒ唬┲�識與技能

　�。�1）知道人造地球衛(wèi)星的運行原理，會運用萬有引力定律和圓周運動公式分析解答有關衛(wèi)星運行的原因；

　　（2）掌握三個宇宙速度，會推導第一宇宙速度；

　�。�3）簡單了解航天發(fā)展史。

　�。�4）能用所學知識求解衛(wèi)星基本問題。

　�。ǘ�）過程與方法

　　（1）培養(yǎng)學生科學探索能力；

　�。�2）培養(yǎng)學生在處理實際問題時，如何構(gòu)建物理模型的能力；

　�。�3）學習科學的思維方法培養(yǎng)學生歸納、分析和推導及合理表達能力。

　　（三）情感態(tài)度與價值觀

　　介紹我國航天事業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，激發(fā)學習科學，熱愛科學的激情，增強民族自信心和自豪感。

　　課時安排：一節(jié)課

　　教具：多媒體課件(flash 8制作)、投影儀、計算機

　　三、設計理念

　　學科教學活動以學生為主體，促進學生知識、能力、品德三維一體的全面發(fā)展，這是本課件設計的基本理念。學生已學過平拋運動、勻速圓周運動、萬有引力定律等基本理論，具備了解決問題的基本工具。本節(jié)課的難點在于對人造衛(wèi)星原理的理解，因此教學設計上采用理論探究法：在設計中突出發(fā)揮學生的主體作用，課堂中通過設疑→思考→啟發(fā)→引導這樣一條主線，激發(fā)鼓勵學生的大膽思考、積極參與，讓學生通過自己的分析研究來掌握獲取相關的知識和方法。

　　四、教學重點、難點

　　（1）第一宇宙速度的推導；

　　（2）人造衛(wèi)星運轉(zhuǎn)的環(huán)行速度與衛(wèi)星發(fā)射速度的區(qū)別；

　�。�3）衛(wèi)星做圓周運動時，各物理量的關系。

　　五、教學方法

　　啟發(fā)探究式教學、多媒體輔助教學。

　　六、教學準備：

　　多媒體制作，月球繞地球轉(zhuǎn)動演示儀、投影儀、計算機。

　　七、教學過程

　　（一）創(chuàng)設情境，激發(fā)情感，引入新課

　　1．利用多媒體播放視頻：（1）人造衛(wèi)星發(fā)射，（2）人造衛(wèi)星在圓形軌道上的運行。

　　2．演示月亮繞地球轉(zhuǎn)動。

　　提出問題：拋出的石頭會落地，為什么衛(wèi)星、月亮沒有落下來？衛(wèi)星、月亮沒有落下來必須具備什么條件？

　�。ǘ�）人造地球衛(wèi)星

　　1．拋物演示實驗：學生觀察落地點的變化，落地點為什么會變化？

　　2．牛頓的思考與設想：

　　△拋出的速度v越大時，落地點越遠，速度不斷增大，將會出現(xiàn)什么結(jié)果？

　　△牛頓根據(jù)自己的設想草擬了一幅極富創(chuàng)意的人造衛(wèi)星原理圖。

　　△牛頓的設想由于受技術(shù)條件的限制，物體不可能達到這樣的速度，但他的思想啟發(fā)了后人，在太空探索中立了頭功。

　　△動畫展示牛頓的設想過程。

　　引出人造地球衛(wèi)星（簡稱人造衛(wèi)星）的概念。

　�。ㄈ�）宇宙速度

　　1、問題的提出：人造衛(wèi)星為什么不掉下來，人造衛(wèi)星的線速度有多大。進行提示想想雜技水流星，水到了最高點為什么不掉來，一起探索原因，直到得出結(jié)論。圍繞線速度問題，讓學生猜測高軌道還是低軌道的人造衛(wèi)星線速度更大。

　　問題

　　猜測

　　如何驗證

　　利用這樣的教學設計，力求真正的體現(xiàn)學生的主體地位和老師的主導作用。強調(diào)學生自己探究、自行分析的能力，得出結(jié)論：

　　2GMGMmvvm由此解出2rrr學生證實了剛才的猜測，在這一基礎上，讓同學們自己研究ω 、T和半徑r的關系，每位同學都能找到：

　　GM，隨著半徑增大，ω減小3

　　r3rT2，隨著半徑增大，T變大

　　GM

　　接下去的任務就是如何導出第一宇宙速度，在點評公式時，提示學生，半徑是不是有什么特殊的情況，運行的最小半徑為多少？讓學生以小組為單位進行探究。在理想情況下，運行的半徑最小就是靠近地面的人造衛(wèi)星，半徑近似等于地球半徑，也就是最大的線速度，學生得出：

　　24可以近似認為r=R，將此代入，地球質(zhì)量為5.89×10Kg，6-1122半徑為R=6.37×10m，G=6.67×10N·m/Kg

　　1124GM6.67105.8910vm/s=7.9Km/s 16R6.3710

　　v=7.9km/s是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運動所必須具有的速度，叫第一1宇宙速度。

　　所以這些結(jié)論都是由學生在學習小組中探究得到，學生的自信心得到極大的滿足，更主要使他們從被動接受變?yōu)橹鲃铀魅。�使學生樂學，好學。

　　學生思考：

　�。�1）將衛(wèi)星送入低軌道和送入高軌道哪一個更容易？為什么？

　　（2）所需要的發(fā)射速度，哪一個更大？為什么？

　�。�3）發(fā)射速度和衛(wèi)星繞地旋轉(zhuǎn)的速度是不是同一速度？發(fā)射速度大說明什么？衛(wèi)星運轉(zhuǎn)速度大又說明什么？

　　從能的角度，圓周運動的公式引導學生分析二者的不同。

　　學生思考：

　　我們剛研究過，當衛(wèi)星的軌道半徑越大時，衛(wèi)星繞地球旋轉(zhuǎn)時的速度越小，衛(wèi)星發(fā)射時越難，送入軌道需要消耗的能量越多，發(fā)射的速度必須越大，由此我們可以得出要將人造衛(wèi)星送入軌道的發(fā)射速度必須大于多少？學生分析得出v≥7.9km/s引導：發(fā)射速度越大，人造衛(wèi)星就進入更高的軌道，當速度大到某一值時，衛(wèi)星就會脫離地球的引力，不再繞地球運動我們把這個速度叫第二宇宙速度，它的大小為v=11.2km/s。

　　2同時分析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。

　　動畫展示三個宇宙速度

　�。ㄋ模┳寣W生具有振興中華的使命感與責任感

　　本節(jié)課的最后，播放了一段美國登月的視頻，讓學生發(fā)現(xiàn)一些奇妙的物理現(xiàn)象，引導學生發(fā)現(xiàn)月球的背景是什么顏色，宇航員行走的模樣等等，預計不久的將來，哪個國家也將登上月球，同學們高呼“中國”，那么我們現(xiàn)在能做些什么呢，讓同學感想到：我們是祖國的未來的希望，現(xiàn)在需要努力學習科學文化知識，將來為祖國的航天事業(yè)做貢獻。要培養(yǎng)學生堅韌不撥、勇于探索、協(xié)力合作的科學精神以及嚴謹求實、謙虛謹慎、勇于質(zhì)疑科學態(tài)度；也要培養(yǎng)學習者熱愛科學、熱愛祖國的情感；努力學習、振興中華的責任感。這些策略在本案例中得到了體現(xiàn)。

　�。ㄎ澹┚毩暦答�，拓展延伸：

　　［題1］“20xx年10月15日9時，我國神舟五號宇宙飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，把我國第一位航天員楊利偉送入太空。飛船繞地球飛行14圈后，于10月16日6時23分安全降落在內(nèi)蒙古主著陸場。”根據(jù)以上消息，近似地把飛船從發(fā)射到降落的全部運動看作繞地球的勻速圓周運動，試估算神舟五號繞地球飛行時距地面的高度（已243知地球的質(zhì)量為M =6.0×10Kg，地球的半徑R =6.4×10Km）。

　　1、學生獨立思考，計算周期T的大小并推導出高度與地球質(zhì)量、半徑、周期等物理量之間的關系公式，代入相關數(shù)據(jù)進行計算得到結(jié)果。

　　2、教師檢查，然后師生共同評價、指出問題。使學生學以致用，掌握正確的解題思路和方法。

　�。垲}2］金星的半徑是地球的0.95倍，質(zhì)量是地球的0.82倍，金星表面的自由落體加速度是多大？金星的第一宇宙速度是多大？

　　1、教師點撥引導學生通過聯(lián)想得出解題的兩種方法，將計算結(jié)果與正確結(jié)果進行比較。

　　2、拓展：將天體運動的橢圓軌道近似為圓。所有環(huán)繞中心天體做圓周運動所需向心力，均由中心天體的萬有引力提供。

　�。�六）小結(jié)與作業(yè)布置

　　1．閱讀教科書上P76的科學漫步“黑洞”

　　2．上網(wǎng)查閱：

　　（1）人造衛(wèi)星的種類

　�。�2）同步衛(wèi)星的含義及特點

　　八、綜合評價：

　　這節(jié)課始終以學生為主體精心設計學習活動。沒有讓學生機械的記憶，而且給學生主動探索、自主學習的空間，通過學生的思考、動手、觀察、討論，激發(fā)學生的學習熱情，使學生由被動接受知識轉(zhuǎn)化為主動的獲取知識，讓學生真正學會如何學習，使學生的創(chuàng)新潛能得到最大發(fā)揮。

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