《宇宙航行》教学设计完美版

《宇宙航行》教学设计一、教学内容分析《宇宙航行》是人教版必修二第六章《万有引力定律与航天》第五节，介绍了人造卫星发射中一些基本理论，更是在其中渗透了很多研究实际物理问题的物理方法。是曲线运动和万有引力定律知识的在人造地球卫星上的综合应用，在高中物理、高考中占有非常重要的作用。另外，人造卫星是万有引力定律在天文学上应用的一个实例，是人类征服自然的见证，体现了知识的力量，是学生学习了解现代科技知识的一个极好素材。二、教学对象分析从学生的知识基础来看，已掌握平抛运动、圆周运动及万有引定律基本知识，但对其综合运用不熟练。从认知特点及思维规律来看，学生容易接收表象、浅显的知识，不易接收推理性强、易混淆的知识；具有较强的好奇心和探究欲望，对航天事业的认识较少，认为航天事业是一项高精尖的事业，与自己相去甚远。三、教学目标（一）知识和能力目标1.了解人造地球卫星的发射原理。2.认识发射一个物体，会有落回地面、绕地球转、绕太阳转和飞出太阳系。3.知道什么情况下会落回地面、绕地球转、绕太阳转和飞出太阳系。4.掌握第一宇宙速度的推导，理解第一宇宙速度是最小的发射速度，最大的环绕速度。（二）过程与方法目标1.通过学习牛顿对卫星发射思考过程，体验探索科学的思路和方法；2.通过对第一宇宙速度的推导及含义的学习，建立卫星运行模型，体验万有引力提供向心力的解题思路。（三）情感态度与价值观目标1．关注国、内外航天技术的发展现状与趋势，有献身科学的精神，有振兴中华的使命感和责任感。2．有主动与他人合作的精神，有将自己的见解与他人交流的愿望，勇于修正错误，具有团队精神。四、教学重难点重点：能建立正确卫星运行图景，会用万有引力提供向心力的思路推导第一宇宙速度。难点：理解第一宇宙速度是最小的发射速度，最大的环绕速度。五、教学方法、过程及整合点本节课中突出发挥学生的主体作用，课堂中通过创设情境设疑→小组思考讨论→引导启发这样一条主线，激发鼓励学生的大胆思考、积极参与，让学生通过自己的分析研究并利用多媒体信息技术辅助法来掌握获取相关的知识和方法。步骤目标与内容教学方法整合点与软件情景导入图片列举人类航天事业上梦想成真成功发射的实例，失事的例子，视频简介中国神舟一号到十号飞船的征程。随着神舟十号太空授课以来，在老百姓中也掀起了一股“航天热”，我的邻居就是一个航天迷,他也有了它的三个航天计划，有一些问题希望大家帮他解决.情境导入法【设计意图】将梦想成真放到开始，学习中国在宇宙航天上的成就，可以激发学生的爱国热情，增强民族自信心和自豪感，也增加了接下来探究的热情。利用视频更能吸引学生的注意力，使学生清楚、深刻的了解国内外在航天上的发展现状。探索新知航天计划一：乘坐宇宙飞船绕地球一圈。咨询问题：在地面需要多大的速度才能发射成功，前提注意节省燃料。另外:1、我国四个发射基地从哪发射最好？2、哪个方向发射？为什合作探究法，讨论法【设计意图】创设情境，引导学生利用已有知识解决问题，再发现新问题，再讨论互动分析，顺利建立正确的运行和发射图卫星的发射运行模型对学生的立体空间形象能力要求较高，生活中的火箭竖直向上发射，而最小的发射速度是平行地平线发射，对学生的认知来说是一个巨大的挑战，利用华发软件的交互作用通过画出立体的地球，分析各种方向受力以及这种受力么？3、飞船必须在赤道上空吗？4、可以过唐山吗？学生小组讨论回答利用华发互动软件和学生一起探究各个发射方向分析受力及可能的运动情况建立正确的图景。演示东师理想动画：牛顿的对人造卫星发射设想。实物投影展示学生结果并点评。得出结论：r=R时的环绕速度是发射卫星的最小发射速度。提出问题：加速飞船，将出现什么情况？为什么？航天计划2：在更高轨道观看地球。咨询问题：既然向高轨道发射卫星需要更大的速度，那绕地球作圆周运动的的速度就应该比7.9km/s吧?小组讨论争辩得出：根据万有引力提供向心力得出rGMv人造卫星在轨道上绕地球作圆周运动时，r越大，v越小；近地轨道的环绕速度景，再用牛顿的设想肯定他的想法，体验科学家科学假设与合理外推在科学发现中巨大作用，深刻理解近地环绕速度是发射卫星的最小速度。情况下物体的运动，能帮助学生在脑海中形成立体的影像，有利于建立清晰卫星运行及发射图景，最后自己清晰得出得出“在忽略了空气阻力的情况下，水平发射的话，发射速度等于绕地面附近的环绕速度，也是最小的发射速度”就轻而易举了。单从语言引导想象，学生无法从自己站立的一个小角落体会巨大空间发生的事情,通过动画的形式一步步将地球放大展示物体的落地点，将通过大胆猜想外推的结果立体、直观的呈现，帮助逐步建立了空间的概念通过实物投影学生的结果，可对学生的错误及时发现并纠正，增加了全体同学的参与意识。是所有卫星环绕速度中的最大速度。提问：那为啥发射速度比7.9km/s大，在轨运行速度却比7.9km/s小了呢？学生讨论区分发射速度和环绕速度。并能明白由发射到在轨环绕的过程中由于物体克服地球引力做功，速度会减小，所以越高的轨道发射越困难。演示卫星变轨的交互动画模拟，了解高轨道卫星的实际发射模型。并了解到当发射速度大于7.9km/s物体绕地球的轨迹是椭圆。提出问题：1、绕地球转的时候还受到地球的万有引力，有没有可能不受地球引力？2、不受地球引力就能自由遨游太空了吗？介绍物体脱离地球吸引绕太阳系转和脱离太阳束缚飞出太阳系所对应的速度范围。小组合作探究法,【设计意图】学生在提出与解决问题的过程中，不断地体验着探索的快乐，在不知不觉中对知识的理解由浅入深，科学的能力也潜移默化地得到了提高，利用东师理想卫星变轨动画通过两次点火的过程使学生更加清楚明白高轨道需要的发射速度更大，环绕速度更小，得出近卫星的环绕速度是最小的发射速度，最大的环绕速度新知生成课件出示不同发射速度所对应的运动情况表格，填写并画出速度轴分析得出当给物体一个发射速度，可能出现的对应情况：落回地面、绕地球转、绕太阳转和飞出太阳系。而7.9km/s,11.2km/s,16.7km/s是绕地球转，绕太阳转，飞出表格归纳法【设计意图】利用表格的形式帮助学生理解当当给物体一个发射速度，可能出现的对应情况：落回地面、绕地球转、绕太阳转和飞出太阳系几太阳系的最小发射速度，我们把它们分别叫做第一宇宙速度，第二宇宙速度，第三宇宙速度。种情况。逐步提高对知识的归纳总结能力。最后将第一宇宙速度、第二宇宙是速度、第三宇宙速度的概念告诉学生，相较于开始就告诉第一宇宙速度然后再推导理解，会更加容易接受、理解。拓展延伸航天计划三：近距离上是否绕月球一圈，看看月球上是否真的有桂树和玉兔。提出问题：需要多大速度？要是向上火星呢？利用华发软件将一开始的人造卫星模型中的地球换成月球和火星。体验物理学基本规律的普适性。类比法【设计意图】让学生求解月球，火星的第一宇宙速度，体验物理规律的普适性，加强学习物理的信心和热情利用华发软件将卫星运行模型中的地球换成月球、火星，比用文字说明更加立体、真实，也让学生更容易将知识拓展延伸，是学生对物理规律的普适性更容易从体会到接受，再到应用的过渡。六、教学环境多媒体教室环境。不论何时，都要尽可能让思考与反省预见到突发的激情，这于审慎者可轻而易举做到。心烦意乱之时，首先要做的就是意识到这一点。先控制住自己的情绪，下决心不再使之加剧。有了这种高明的防范，就能很快终止怒气。要懂得制怒之法，且止息于当止之时：奔跑时停下来最难；狂怒时保持头脑清醒也一样难。过分激动，不论程度高低，都会影响理智。一旦对发怒有了这种警醒，就不会使你因怒气而失控，也不会使你损害良好的辨别力。谨慎地驾驭情绪，就能很好地控制它。你将是马背上第一个理智的人。智者最没有耐性，因为学识减少了他们的耐心。知识渊博的人很难被取悦。俄庀泰特斯告诉我们，生活最重要的准则在于懂得如何忍受一切。他认为这是智慧的一半真谛。容忍愚蠢需要极大的耐心。有时最令我们痛苦的人正是我们最依赖的人，这帮助我们战胜自我。耐心能带来无可估量的内心平静；而内心平静是世间的福祉。不懂得如何容忍他人的人如果还能忍受他自己的话，就应当独处。