高中物理-《宇宙航行》教学设计学情分析教材分析课后反思

新课标中对电磁感应部分的要求如下：（1）展示图片，激发学生的求知欲。

（2）通过合理假设、理论推导解决课堂提出的问题（3）加深理论认知，理解第一宇宙速度的含义。按照课标要求，这节课的设计采用了探究式教法。通过学生的参与体验，让学生更好地认清研究第一宇宙速度的理论推导，明确其含义，了解三个宇宙速度，知道火箭的发射过程，本节课是以学生已掌握的曲线运动一章中的平抛运动，圆周运动，和向心力等知识以及万有引力定律为基础。重点讲述了人造卫星的发射原理，人造卫星绕地球做圆周运动的动力学原因和人造卫星的速度问题。人造卫星是万有引力定律在天文学上应用的一个实例，为学生以后深入学习研究天体物理问题奠定了基础，而且本节课与社会生活有着密切的联系，如气象卫星与天气预报，卫星定位系统与自动导航汽车等，更值得大家瞩目的是：我国在近几年相继成功发射了神舟系列宇宙飞船，圆了国人盼望已久的飞天之梦，为以后进一步的科学研究奠定了坚实的基础，因此本节课具有广泛的现实意义和科研价值。从知识上讲学生运用牛顿第二定律直接推导出卫星的速度并不是一件困难的事情．实际上学生遇到卫星问题时总是感到困难和无从下手．究其根源是因为学生对地球、卫星的空间关系不清楚，学生无法从自己站立的一个小小的角落体会巨大空间中发生的事情，尽管学生对天体运动的知识储备不足，猜想可能缺乏科学性，语言表达也许欠妥，但只要学习始终参与到学习情境中，激活思维，大胆猜想，敢于表达，学生就能得到发展和提高．一、设计思想宇宙航行不但介绍了人造卫星中一些基本理论，更是在其中渗透了很多研究实际物理问题的物理方法。因此，本节课是“万有引力定律与航天”中的重点内容，是学生进一步学习研究天体物理问题的理论基础。另外，学生通过对人造卫星、宇宙速度的了解，也将潜移默化地产生对航天科学的热爱，增强民族自信心和自豪感。学生已学过平抛运动、匀速圆周运动、万有引力定律等基本理论，具备了解决问题的基本工具。本节重点讲述了人造卫星的发射原理，推导了第一宇宙速度，并介绍了第二、第三宇宙速度。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。本节课的难点在于对人造卫星原理的理解，因此教学设计上采用理论探究法，在设计中突出发挥学生的主体作用，课堂中通过设疑→思考→启发→引导这样一条主线，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来掌握获取相关的知识和方法。二、教学目标（一）知识和能力目标1．了解人造地球卫星的有关知识和航天发展史。2．知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一宇宙速度。3．理解卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系。（二）过程与方法目标1．在学习牛顿对卫星发射的思考过程的同时，培养学生科学探索能力；培养学生在处理实际问题时，如何构建物理模型的能力。2．通过对卫星运行的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系的讨论，培养学生运用知识分析解决实际问题的能力。（三）情感态度与价值观目标1．通过展示人类在宇宙航行领域中的伟大成就，激发学生学习物理的热情。2．通过介绍我国在航天方面的成就，激发学生的爱国热情，增强民族自信心和自豪感。3．感知人类探索宇宙的梦想，促使学生树立献身科学的人生观和价值观。三、教学重点1．第一宇宙速度的推导。2．卫星运行的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系。四、教学难点卫星的发射速度与运行速度的关系。五、教学方法探究、讲授、讨论。六、教学准备多媒体课件。七、教学过程（一）引入新课通过前面的学习我们知道了，人类通过站在地球上的观测，认识到了天体做什么样的运动，并进一步弄清了天体为什么要做这样的运动。然而人类并不满足于只站在地球上探索宇宙的奥秘。本节课，我们就来学习人类是如何走出地球，飞向宇宙，进行宇宙航行的。（利用幻灯片，向学生展示一些航天类的图片，以激发学生的学习兴趣。）（二）推进新课万户的努力明朝初年，陶成道（万户）把47个自制的火箭绑在椅子上，自己坐在上面，双手举着2只大风筝，然后叫人点火发射。设想利用火箭的推力，加上风筝的力量飞起。不幸火箭爆炸，陶成道也为此献出了生命。牛顿的思考探究：怎样才能使得一个物体绕着地球做圆周运动？先让学生思考、讨论，教师可根据学生情况引导学生思考。我们知道，在地面上将一个物体水平抛出，若抛出时速度越大，则落地点距抛出点的水平距离越大。如果抛出速度很大时，我们还能将地面看作平面吗？（不能）早在16世纪道的牛顿就曾思考过这个问题。（播放卫星发射原理动画，并向学生分析）从地球上最高的山峰上将物体水平抛出，速度越大，落地点就越远。如果抛出的速度足够大，物体就不在落回地面，它将绕地球运动，成为一颗人造地球卫星。宇宙速度探究：以多大的速度发射这个物体，物体就刚好不落回地面，成为一颗绕地球表面做匀速圆周运动的卫星呢？1．第一宇宙速度物体最终绕地球表面做匀速圆周运动，引力为其做圆周运动提供向心力。代入数据得v=7．9km/s这就是物体在地面附近做匀速圆周运动的速度，叫做第一宇宙速度。如果发射速度大于第一宇宙速度，结果会怎样呢？2．第二宇宙速度当抛出物体的速度继续增大，地球引力将不足以为其做圆周运动提供向心力，物体将会脱离地球引力，离开地球。这个速度为v=11．2km/s。我们把v=11．2km/s叫做第二宇宙速度。如果发射速度大于第一宇宙速度，而小于第二宇宙速度，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆。3．第三宇宙速度物体脱离地球引力的束缚后，还会受到太阳引力的束缚。若抛出的速度足够大，物体还将脱离太阳引力的束缚，飞向太阳系之外的宇宙空间。这个速度v=16．7vkm/s。这个速度叫做第三宇宙速度。人造卫星的发射速度与运行速度（播放嫦娥一号发射的模拟视频，让学生了解卫星发射的全过程，学生也将对发射速度和运行速度有一个了解。）1．发射速度发射速度是指卫星在地面附近离开发射装置的初速度，一旦发射后再无能量补充，要发射一颗人造地球卫星，发射速度不能小于第一宇宙速度。2．运行速度运行速度指卫星在进入运行轨道后绕地球做圆周运动的线速度。当卫星“贴着”地面飞行时，运行速度等于第一宇宙速度，当卫星的轨道半径大于地球半径时，运行速度小于第一宇宙速度。梦想成真学生先阅读，然后教师简述补充。（借助于多媒体，一边向学生展示，一边介绍，注意情感态度与价值观目标的实现。）其实早在六百多年前的明朝，一个名叫万户的人就曾有“飞天”的壮举，但最终未能成功，并为之付出了生命。万户是世界上第一个利用火箭向太空搏击的英雄。他的努力虽然失败了，但他借助火箭推力升空的创想是世界上第一个，因此他被世界公认为“真正的航天始祖”，为了纪念这位世界航天始祖，世界科学家将月球上的一座环形火山命名为“万户山”。19世纪中叶，俄罗斯学者，齐奥尔科夫斯基，提出利用喷气推进的多级火箭，运载发射卫星。1957年10月4日，世界上第一颗人造卫星成功在苏联发射成功。1961年4月12日，世界上第一次载人飞行，苏联。1969年7月16日，人类第一次登上月球，美国。1070年，中国第一颗人造卫星发射成功。2003年10月15日，中国第一次载人飞行。2007年，嫦娥一号成功发射。然而人类对宇宙的探索并不是一帆风顺的，无数探索者用自己的汗水和生命铺设了人类通往宇宙的道路。1986年1月28日，美国，挑战者号航天飞机升空后爆炸，七名宇航员遇难。2003年2月1日，美国，哥伦比亚号航天飞机返航时爆炸，七名宇航员遇难。（三）课堂小结尽管人类已经跨入太空，登上月球，但是，相对于宇宙之宏大，地球和月亮不过是茫茫宇宙中的两粒尘埃；相对于宇宙之久长，人类历史不过是宇宙年轮上一道小小的刻痕。宇宙留给人们的思考和疑问深邃而广阔。宇宙有没有边界？有没有起始和终结？地外文明在哪里？这些都是留给大家待以解决的问题。高一年级（物理）学科导学案6.5宇宙航行【学习目标】初步了解牛顿对于人造地球卫星的设想。知道三个宇宙速度的大小及物理意义。会用万有引力定律推到第一宇宙速度。初步了解世界航天史。知道中国航天历史上的一些较大事件。【学习重点】利用万有引力定律推导第一宇宙速度【学习难点】利用万有引力定律推导第一宇宙速度【课前预习】知识回顾：1、向心力的计算公式：2、向心力的方向：3、万有引力定律的内容是：。新课预习：请阅读教材第六章第五节内容，填写下列问题第一宇宙速度又称，大小是物体绕地球做圆周运动，提供向心力，大小是第二宇宙速度又称，大小是。第三宇宙速度又称，大小是。世界上第一颗人造地球卫星在（时间），由（国家）发射的。第一个登上月球的人是

6、2003年，中国宇航员乘坐进入太空，标志着中国成为第个能够独立开展载人航天活动的国家。7、2011年，我国发射宇宙飞船进入太空，与神州八号，完成太空对接。【导学园地】牛顿的设想引导1：牛顿对人造卫星原理是怎样描绘的？宇宙速度1、第一宇宙速度⑴大小：问题：如果地球的质量是5.89×1024kg，地球半径是6400km，地球的第一宇宙速度是多少？⑵意义：第一宇宙速度是人造卫星在地面附近的速度，所以也称为环绕速度。2、第二宇宙速度大小：。意义：使卫星挣脱的束缚，成为绕运行的人造行星的最小发射速度，也称为脱离速度。3、第三宇宙速度。大小：。意义：使卫星挣脱束缚的最小发射速度，也称为逃逸速度。梦想成真引导：探索宇宙的奥秘，奔向广阔而遥远的太空，是人类自古以来的梦想，那么梦想成真了吗?请同学们阅读教材“梦想成真”部分．了解相关内容。人造卫星引导：人造地球卫星的用途有哪些？你知道生活中有哪些问题与卫星密切相关么？【心得体会】请同学们在课后记录下学习本节课后你的内心感受。【课堂巩固】1、假设地球的质量不变，而地球的半径增大到原来半径的2倍，那么从地球发射人造卫星的第一宇宙速度的大小应为原来的倍？2、某人在一星球上以速率v竖直上抛一物体，经时间t后，物体以速率v落回手中．已知该星球的半径为R，求该星球上的第一宇宙速度的大小？本节课是以学生已掌握的曲线运动一章中的平抛运动，圆周运动，和向心力等知识以及万有引力定律为基础。重点讲述了人造卫星的发射原理，人造卫星绕地球做圆周运动的动力学原因和人造卫星的速度问题。通过这节课的学习，学生不仅对以前学过的内容有了全面的了解和应用，将理论与实践相结合，注重了物理在生活中的应用，另外，通过观看火箭的发射过程，了解中国航天取得的成就，促进、激发学生们的学习热情，因此本节课具有广泛的现实意义和科研价值。突出科学研究方法，注重科学素质培养知识的落实、技能的锻炼、能力的培养无疑是物理教学中实施素质教育的重要方面。随着教育观念的转变，物理教学中出现新的焦点--——科学素质培养。其中，又把科学研究方法的教育看成是科学素质培养的一个十分重要且不可替代的途径。

2、优化教学过程，培养思维能力

物理学家劳厄曾指出：“重要的不是获得知识，而是要发展思维能力”，“教育无非是把一切学过的知识都遗忘掉的时候所剩下来的东西”。本教案旨在让物理课堂教学，以知识为载体，通过创设问题情境，诱发学生思维；突出知识的发生、形式和发展的教学过程；启发学生主动参与思维的全过程，使知识成为学生思维的结果，从而获得知识的“知识”-——发展思维能力。

3、注重问题情境设置，以学科教学为载体，切入STS，渗透研究性学习的内容与方法

科学探索是科学学习的核心，用类似科学研究的方式，强调学生通过自主参与类似科学研究的学习活动，获取亲身的体验，产生积极的情感，逐步形成一种在日常学习与生活中喜爱质疑，乐于探索和努力求知的倾向，激发探索和创新的积极欲望；以学科教学为载体，构建一种开放的学习环境，提供一个将学到的知识加以综合的实践机会，使学生获取知识、应用知识和解决问题，满足学生在开放的现实情境中去主动探索研究，置身于知识的探索之中，体会知识探索的方法，提高学生发现和解决的能力。

4、在师生共同参与活动中获得新知，提高能力

在师生共同参与的活动过程中，教师是活动的主导，学生是活动的主体，教师的主导要为学生的主体达到学习目标服务。就是说，教师在使用讲授法的同时，应辅之以指导学生亲自探究发现、应用等活动，通过学生自主的尝试活动，使他们在感知的基础上有效地揭示知识的内在联系从而使他们获取知识，提高能力。本堂课的设计正是以这个原则为主旨的。例如，在通过实验，学生经过尝试得到物理现象，教师不是直接给出问题的结论，而是进一步把学生引导到问题的观察、分析、归纳的活动之中，不仅让学生通过自己亲自实验弄清事实，分析现象和得现结论。而且让学生用物理思维方法研究问题、解决问题。把单纯追求让学生再现记忆的传统教学，改变为建立在让学生积极参与、主动探索基础上掌握方法、理解体验的教学。通过学生的实验、观察、尝试、分析、归纳，使一个平淡的方法传授过程变成了一个问题的解决过程，在这个过程中，学生不仅掌握了新知识，而且获得到了如何掌握新知识的方法，真正提高了能力，体现了“以培养学生能力为中