山东省淄博一中高中物理 6.5 宇宙航行课件+教学设计+练习+素材（打包9套）新人教版必修1.rar

1宇宙航行学情分析从知识层面来看，在学习本节课之前，学生已经学过了平抛运动、匀速圆周运动的运动规律，具备了 解决宇宙航行问题的知识基础。另外，通过本章前四节课的学习，学生对万有引力定律的内容 及其在天文学上的应用也有了初步的认识，但对人造地球卫星的原理尚不清楚，对人类航天事业的发展也需要进一步的了解。 从学生的认知特点及思维规律来看，高一学生的思维方式尚处在由初中形象思维为主向高中抽象思维为主过渡的阶段，容易接受表象的知识，但对知识体系的条理性掌握、对易混淆知识的辨别能力还有所欠缺。所以，本节课的重点是对人造地球卫星原理的理解和第一宇宙速度的推导。难点在于对卫星运行速度与卫星发射速度的区别，以及对卫星运行规律的理解。1宇宙航行课堂效果分析本节课开始，我让同学们做了一个定时测试题目，设计这个题目的用意，一方面是回顾之前学习的万有引力定律的知识，再一点就是为下面学生自主推导第一宇宙速度做准备。通过实践结果表明这个环节还是比较成功，因为通过平板投影展示，让学生看到了其他同学的书写步骤，学习别人好的方面，也把易错点提出来了。在这个知识点的铺垫下，通过中国实现飞天梦的历程引出了宇宙航行这个问题，对于各种与生活密切相关的卫星，学生很感兴趣，而我则告诉他们学习了这节课我们就能知道卫星发射的原理，学生对新学知识充满期待。通过牛顿的猜想也提示同学们这个问题的思路应该是怎样的，学习怎样去提出一个问题，整节课采用问题引导式，老师提出一个问题，如“物体的初速度多大时，不会落回地面，能成为一颗人造卫星呢？” ，由学生小组讨论或者独立思考来解决这个问题，从而掌握这个知识点，这样对学生来说经过思考得来的结论更容易掌握。另外，采用类比的方法来突破 “变轨问题”这一教学难点，效果也较为明显，加深了学生对知识的理解。在授课环节中充分利用了平板教学的好处，多处采用广播发起问题讨论，学生上传答案，屏幕展示，以及借助白板让学生现场展示解题思路，都起到了比较好的突出重点及突破难点的作用。1宇宙航行教学设计一、复习巩固1、（1）天体运动近似看成匀速圆周运动，万有引力提供向心力。即 = = = ，这是解决天体运动问题的核心思路。（2）忽略地球自转影响，地表附近物体的重力等于物体所受万有引力。即 = ，所以 = ，我们称为黄金代换式。2、设质量为 m 的天体绕另一个质量为 M 的中心天体做半径为 r 的圆周运动，则其线速度可表示为 ；角速度可表示为 ；周期可表示为 ；向心加速度可表示为 ；当 r 增大时，V ，ω ，T ，a 。【针对练习】 地球半径为 R，一颗卫星在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动，地球表面处的重力加速度为 g，万有引力常量为 G．求：（1）卫星的运动周期；（2）地球的密度．二、自主学习1、宇宙速度（1） 、16 世纪牛顿就曾思考过这样一个问题：从地球的高山上将物体水平抛出，速度越大，落地点就 。如果抛出的速度足够大，物体就不再落回地面，它将 运动，成为一颗 。【典型例题】 设地球质量为 M，半径为 R，求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？请你用万有引力的有关知识把它算出来，要求写出计算步骤和结果。 （M= R= ） 。,1098.524610.2【小结】这个物体运动所需的向心力是由 提供的，近地卫星在“地面附近”飞行，可以用地球半径 R 代表卫星到地心的距离，根据牛顿第二定律得方程： ，可解出 v1 =___ __km/s。 叫做第一宇宙速度。【拓展】第一宇宙速度的另一种推导方法：在地面附近，万有引力近似等于重力，此力提供卫星做匀速圆周运动的向心力。（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。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。 【小结】发射速度大于 7.9km/s，而小于 11.2km/s，卫星绕地球运动的轨迹不是圆，而是椭圆；发射速度大于 11.2km/s，而小于 16.7km/s，卫星绕太阳作椭圆运动，成为一颗人造行星；如果发射速度大于等于 16.7km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间。【课内探究】1、人类发射的人造地球卫星已经有几千颗了，这些卫星运行的快慢不同，那么卫星运行的快慢与什么因素有关呢？2、人造卫星的发射速度和运行速度 （1）发射速度：（2）环绕速度：（3）第一宇宙速度是最大发射速度还是最小的发射速度？是最大的运行速度还是最小的运行速度？【当堂检测】1、若人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，则离地面越远的卫星 （ ） A．所受的万有引力越小 B．运行的角速度越大 C．运行的线速度越小 D．运行的周期越小 2、人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其速度是下列的（ ） 3A．一定等于 7.9 km/s B．等于或小于 7.9 km/s C．一定大于 7.9 km/s D．介于 7.9～11.2 km/s 之间3、某行星质量为地球质量的 1/3，半径为地球半径的 3 倍，则此行星的第一宇宙速度约为地球第一宇宙速度的（ ） A．9 倍 B．1/3 C．3 倍 D．1/94、某人在一星球上以速率 v 竖直上抛一物体，经时间 t 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．知识回顾u 地球半径为 R，一颗卫星在地球表面附近环绕地球做匀速圆周运动，地球表面处的重力加速度为 g，万有引力常量为 G．求：（ 1）卫星的运动周期；（ 2）地球的密度．§6.5 宇宙航行飞天梦想俱怀逸兴壮思飞，欲上青天揽明月梦想成真梦想成真1970年 4月 24日我国第一颗人造卫星升空 2007年 10月 24日嫦娥一号月球探测器发射成功一、人造卫星的发射原理牛顿的猜想： 牛顿的手稿：l 物体的初速度多大时，不会落回地面，能成为一颗人造卫星呢？跟着牛顿思考l 第一宇宙速度（ v=7.9km/s）：物体在 地面附近 绕地球做匀速圆周运动的速度，又称环绕速度。地球老老实实 —— 环绕速度人造卫星V1=7.9km/s地球V2=11.2km/s第二宇宙速度（ v=11.2km/s） ：是飞行器克服地球的引力，离开地球束缚的速度，是在地球上发射绕太阳运行或飞到其他行星上去的飞行器的最小发射速度，又称为脱离速度。飞出地球去 —— 脱离速度人造行星11.2km/sv7.9km/s飞出太阳系 —— 逃逸速度V1=7.9km/s地球V2=11.2km/sV3=16.7km/s第三宇宙速度（ v=16.7km/s） ：是在地面附近发射一个物体，使它挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外，必须达到的最小发射速度，又称为逃逸速度人造恒星宇宙速度ü 一个无钱的酒鬼向店家喊道 “吃点酒 ”，店家不允，酒鬼乞讨说 “要一点儿 ”，店家答道 “要留点（自己）吃 ”课内探究Ø 人类发射的人造地球卫星已经有几千颗了，这些卫星运行的快慢不同，那么卫星运行的快慢与什么因素有关呢？Ø 第一宇宙速度是最大发射速度还是最小发射速度？Ø 第一宇宙速度是最大环绕速度还是最小环绕速度？l 人类发射的人造地球卫星已经有几千颗了，这些卫星运行的快慢不同，那么卫星运行的快慢与什么因素有关呢？探究 1—— 知识回顾1、发射速度：是指被发射物在地面附近离开发射装置时的速度。2、运行速度：是指卫星进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的速度。r↗ v↘① 宇宙速度均指发射速度② 第一宇宙速度是在地面发射卫星的最小速度，也是环绕地球运行的最大速度探究 2—— 新知拓展知识小结1、研究天体运动问题的两条思路2、第一宇宙速度： 最小发射速度，最大环绕速度 ；第二宇宙速度：挣脱 地球 引力束缚的最小地面发射速度；第三宇宙速度：挣脱 太阳 引力束缚的最小地面发射速度；1、若人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，则离地面越远的卫星 （ ） A．所受的万有引力越小 B．运行的角速度越大 C．运行的线速度越小 D．运行的周期越小 学以致用，巩固提高AC高轨低速长周期2、人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其速度是下列的（ ） A．一定等于 7.9 km/s B．等于或小于 7.9 km/s C．一定大于 7.9 km/s D．介于 7.9～ 11.2 km/s 之间B3、某行星质量为地球质量的 1/3，半径为地球半径的 3倍，则此行星的第一宇宙速度约为地球第一宇宙速度的（ ） A． 9倍 B． 1/3 C． 3倍 D． 1/9B4、某人在一星球上以速率 v竖直上抛一物体，经时间 t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．课后作业：必做： 完成学案上的 【 基础训练 】 ；预习及推导近地卫星和同步卫星的轨道半径运行周期及运行速度选做： 完成学案上的 【 能力提升 】1宇宙航行教材分析教材分析：“宇宙航行”位于人教版--普通高中物理教材·必修 2-第六章“万有引力与航天”的第五小节，本节课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：我国在近几年年相继成功发射了“神舟号”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。人造卫星是圆周运动、万有引力定律等知识在天文学上应用的一个实例，也是学生学习、了解现代科技知识的一个极好素材。通过对本节课的学习，学生不仅可以对万有引力定律有个更深入的认识，对宇宙航行有一个更系统的了解，还可以帮助学生巩固前面所学运动学和动力学知识，激发学生对航天科学的热爱和兴趣。 1宇宙航行观评记录一.物理学科素养、基本教学技能1. 教学设计、教学理念(1)整节课设计流畅，切合学生实际。完整、清晰的脉络保证学生形成完整的思维体系。(2)主题一：教师创设有趣的情景（举例：说明从生活走向物理） ，激趣、质疑。最后运用知识解决实际问题（举例：说明从物理走向社会） 。(3)主题二：因为物理以问题为导向，以思维为中心，使学生始终处于积极参与的状态。探究活动中，教师鼓励学生大胆猜想，小组讨论，小组协作，集思广益归纳结论。特别的亮点是，平板的应用使得能够及时展示学生的成果。(4)其他：两纲无痕渗透。2.教学手段、教学策略(1)在教学手段的运用方面，图片、视频、演示实验等（举例）激发兴趣、引发质疑，同时辅助教学作用，丰富了课堂。学生探究实验器材准备充分、创新（举例） ，都为探究都做好了准备。(2)学科整合模式 “脚手架”理论，小组合作学习策略，个别化学习策略，实施差异性教学，以学定教，使不同学习风格、不同学习水平的学生，都能在原有基础上有进步。3.教态、语言、板书(1)教师教态从容，亲切自然，与学生互动融洽。(2)语调抑扬顿挫，有感染力。提出的问题简练，发挥了“启发、引导、过渡、总结、激励”2等作用。(3)板书简洁，娴熟，布局合理，提纲挈领、画龙点睛。二.学生的反应、当堂学习的效果随着教学改革的深入，物理教学不仅关注教师的教，更要关注学生的学。翻转课堂的推广对学生和老师都是一种考验。16.5 宇宙航行测评练习1、人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其速度是下列的（ ） A．一定等于 7.9 km/s B．等于或小于 7.9 km/s C．一定大于 7.9 km/s D．介于 7.9～11.2 km/s 之间【答案】B2、某行星质量为地球质量的 1/3，半径为地球半径的 3 倍，则此行星的第一宇宙速度约为地球第一宇宙速度的（ ） A．9 倍 B．1/3 C．3 倍 D．1/9【答案】B3、某人在一星球上以速率 v 竖直上抛一物体，经时间 t 物体以速率 v 落回手中．已知该星球的半径为 R，则该星球上的第一宇宙速度为：（ ）A. B. C. D.【答案】C4、某人在一星球上以速率 v 竖直上抛一物体，经时间 t 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．1宇宙航行课后反思本节课开始，我让同学们做了一个定时测试题目，设计这个题目的用意，一方面是回顾之前学习的万有引力定律的知识，再一点就是为下面学生自主推导第一宇宙速度做准备。通过实践结果表明这个环节还是比较成功，因为通过平板投影展示，让学生看到了其他同学的书写步骤，学习别人好的方面，也把易错点提出来了。在这个知识点的铺垫下，通过中国实现飞天梦的历程引出了宇宙航行这个问题，对于各种与生活密切相关的卫星，学生很感兴趣，而我则告诉他们学习了这节课我们就能知道卫星发射的原理，学生对新学知识充满期待。通过牛顿的猜想也提示同学们这个问题的思路应该是怎样的，学习怎样去提出一个问题，整节课采用问题引导式，老师提出一个问题，如“物体的初速度多大时，不会落回地面，能成为一颗人造卫星呢？” ，由学生小组讨论或者独立思考来解决这个问题，从而掌握这个知识点，这样对学生来说经过思考得来的结论更容易掌握。另外，采用类比的方法来突破 “变轨问题”这一教学难点，效果也较为明显，加深了学生对知识的理解。在授课环节中充分利用了平板教学的好处，多处采用广播发起问题讨论，学生上传答案，屏幕展示，以及借助白板让学生现场展示解题思路，都起到了比较好的突出重点及突破难点的作用。我觉得自己还有很多不足之处。首先教学语言不够精简，讲课语调较为平缓。其次教学改革力度还不够大，学生还没有完全养成自主，探究，合作性学习的习惯。有些课堂，作为年轻老师来说，还是驾驭不住，在语言的精炼，板书规范上都还有很大的上升空间。 针对以上问题，自己总结了一下几点措施，以供实践。 1、 借住作业，考试等成绩多找学生谈话，进行感情投资。尤其是出现物理弱科的同学，及早和他们进行沟通，防止出现逃避甚至放弃物理的现象。2、 继续抓好集体备课，多像经验丰富的老师请教，多听听他们上的课，取长补短。3、 及时做好教学反思，提高自己的专业化水平。 4、 多与学生交流，了解学情，才会做到因材施教。5、 提高自己的表达能力，语言做到准确精炼。 1宇宙航行课标分析：课标分析：课程标准对本节内容的要求是：会计算人造卫星的环绕速度，知道第二宇宙速度和第三宇宙速度。这就要求学生应该知道什么是环绕速度，会通过公式计算人造卫星的环绕速度，知道为什么人造卫星不会从天上掉下来。学生还应该知道什么是第二宇宙速度和第三宇宙速度，什么情况下卫星达到第二宇宙速度和第三宇宙速度。 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，教材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”中的重要内容，是学生进一步学习研究天体物理问题的理论基础。