資源簡介

7.4 驗證機械能守恒定律----大單元分課時教學設計
課 題 人教版高中物理·必修·第二冊 第七章第4節 宇宙航行
課 型 新授課 復習課□ 試卷講評課□ 其他課□
授課班級 授課時間
教學內容分析 課標要求： 了解人造衛星的最初構想，會推導第一宇宙速度。 知道同步衛星和其他衛星的區別，會分析人造地球衛星的受力和運動情況并解決涉及人造地球衛星運動的較簡單的問題。 了解發射速度與環繞速度的區別和聯系，理解天體運動中的能量觀。 了解宇宙航行的歷程和進展，感受人類對客觀世界不斷探究的精神和情感 教材分析： 本節內容選自人教版高中物理必修第二冊第七章第4節，重點介紹了人造衛星發射原理和人造衛星中一些基本理論，是萬有引力定律的應用，同時滲透了力與運動的思想，也是學生進一步學習研究天體物理問題的理論基礎。另外，本節課還介紹了萬有引力的實踐性成就，萬有引力理論使人類實現“飛天”夢想，使學生通過對人造衛星、宇宙速度的了解，也將潛移默化地產生對航天科學的熱愛，增強民族自信心和自豪感，落實“科學態度與責任”這一核心素養。載人航天與太空探索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，體現了知識的力量，是學生學習了解現代科技知識的一個極好素材。再者，教材除了介紹人造衛星中一些基本理論，更是在其中滲透了很多研究實際物理問題的物理方法，同時注意讓學生養成用萬有引力提供向心力這一基本方法研究問題的習慣，避免套公式的不良習慣，注重模型的建立，讓學生形成較正確的衛星運動圖景。
學情分析 知識儲備：學生前面已學過平拋運動、勻速圓周運動、萬有引力定律等基本理論，具備了解宇宙航行及衛星發射問題的基本能力。 能力基礎：學生已通過網絡等觀看過我國第一位女宇航員太空授課的內容，大致上對整個發射過程和太空失重情況的有初步認識. 思維能力：具體發射的原理和運行規律學生并不是很清楚，這就需要學生通過本節課進行深入的再學習，了解發射速度與環繞速度的區別，進一步提升學生的思維能力。
核心素養 物理觀念：感知人類探索宇宙的夢想及巨大成就，激發學生學習物理的熱情，促使學生樹立獻身科學的人生觀和價值觀，對基本的物理概念如發射速度，環繞速度有認識。 科學思維：認識到天體運動問題實質是牛頓第二定律的應用，能對已有知識進行組織和歸類，學會構建知識體系。 科學探究：通過用萬有引力定律和圓周運動的知識推導第一宇宙速度，提高學生運用所學知識分析和解決問題的能力，培養學生科學探究能力。 科學態度與責任：通過對我國航天事業發展的了解，進行愛國主義的教育，培養將科學技術服務于人類的意識。
教學準備 多媒體課件、宇宙飛船發射的視頻，教學圖片等
活動設計
教學內容 教師活動 學生活動 評價任務
活動一：導入新課 （一）檢測導學案完成情況
1.檢查導學案完成情況： 2.小組討論導學案復習內容。 （1）檢查學生導學案完成情況； （2）必要時選講導學案知識內容。 （1）各小組反饋各組作業完成情況情況； （2）對導學案偏難的問題進行有效的討論。 （1）導學案完成小組評分； （2）表揚完成優秀的同學； （3）鼓勵學生努力學習。
（二）展示學習目標
1、了解人造衛星的最初構想，會推導第一宇宙速度。 2、知道同步衛星和其他衛星的區別，會分析人造地球衛星的受力和運動情況并解決涉及人造地球衛星運動的較簡單的問題。 3、了解發射速度與環繞速度的區別和聯系，理解天體運動中的能量觀。 4、了解宇宙航行的歷程和進展，感受人類對客觀世界不斷探究的精神和情感 讓學生 明確學習目標，做到有的放矢； 課后根據目標，學生自我評價得失情況。
（三）視頻播放情境導入 神州宇宙飛船發射視頻
新課引入 神舟十四號成功發射，實現我國航天載人新征程，尤其航天乘組陳冬、劉洋、蔡旭哲三人要在天空駐扎六個月。 1、播放神舟十四號成功發射視頻：2、引導學生思考如下問題： 1、同學們，你知道航天員靠什么飛上天嗎？ 2、火箭發射的最小速度是多少呢？3、人造衛星的運行規律又是什么呢？ 1、認真觀看視頻，對老師提出的問題進行深入思考 （1）通過學生對視頻的觀察，初步認識和了解宇宙飛船的發射； （2）聽學生的回答情況，評價學生的表達能力和思維。 （3）激發學生興趣，體現立德樹人，為探究衛星發射原理做好鋪墊
活動二：新課教學 （一）宇宙速度
宇宙速度 衛星發射原理 （二）宇宙速度 1.第一宇宙速度：v=7.9km/s 物體在地面附近繞地球做勻速圓周運動所必須具有的速度，也稱為“最小發射速度”。 2.第二宇宙速度：v=11.2km/s 當物體速度大于或等于11.2km/s時，它會克服地球的引力，永遠離開地球。 3.第三宇宙速度：v=16.7km/s 1、引導學生思考：在地面上用不同的速度拋一個物體，落點相同嗎？（引導學生想一想平拋運動） 2、播放拋物視頻： 3、引導學生從平拋運動的相關知識入手去思考問題 4、提出問題，讓學生思考并回答 【問題探究】：物體繞地球做勻速圓周運動的向心力由什么力提供？ 已知地球質量為M，物體質量為m，軌道半徑為r,運行速度為v,地球表面重力加速度為g 【結果展示】：請兩位學生在黑板上板演推導結果。 （二）宇宙速度 1、強調：發射速度是指衛星在地面附近離開發射火箭的初速度。假若衛星發射后不再補充能量，那么要發射一顆人造地球衛星，其發射速度就不能小于第一宇宙速度。 引導學生思考若發射速度v ≥ 11.2km/s 會怎樣呢？ 2、強調：若速度大于7.9km/s而小于11.2km/s，物體繞地球運動的軌跡不是圓，是橢圓，但還在地球的引力范圍之內。 （火星車祝融號搭載天問一號成功發射） 3、強調：當物體速度大于或等于16.7km/s時，它會掙脫太陽引力束縛，飛到太陽系外。 學生觀看拋物視頻，同時閱讀教材牛頓設想 在高山上水平拋出一個物體，初速度越大，平拋距離越大。當平拋速度足夠大時，物體就不再落回地面，而是圍繞地球做圓周運動，成為一顆人造地球衛星。 2、推導出物體在地球表面附近做圓周運動的速度表達式。（由地球對物體的萬有引力提供物體做勻速圓周運動所需要的向心力） 3、兩名學生上臺前板演，其他同學自主推導 解法一： 解法二： 帶入數據，得：v=7.9km/s 1、觀看動畫演示后利用之前學習的知識進行思考 觀看動畫火星車祝融號奔赴火星的演示視頻 牢記老師所強調的問題 1、從學生對介紹牛頓關于衛星發射原理，體會猜想、外推的科學方法等方面對學生進行評價，激活學生的物理科學思維 2、從學生分析、推導、表達等方面對學生已有的能力進行拓展 1、根據學生的回答情況進行必要點評 2、了解物理是來自于生活，從學生的知識遷移能力和信息提取能力方面進行評價
（二）人造地球衛星
人造地球衛星 1、人造衛星的軌道及特點 （1）軌道分類： 赤道軌道，極地軌道，傾斜軌道 （2）軌道特點： 所有衛星的軌道的圓心都與地心重合 2.人造衛星的運動規律 總結歸納得出衛星運行規律：軌道半徑越大，運行速度（線速度、角速度、向心加速度）越小，周期越大。 高軌低速大周期 3.地球同步衛星 相對于地面靜止，和地球具有相同周期T=24h，因此也叫靜止衛星。 同步衛星的“六個一定” ①軌道平面一定：與赤道共面 ②周期一定：T=24h ③角速度一定：與地球自轉角速度相同 ④高度一定：h=36000km ⑤速率一定：v=3.1km/s ⑥繞行方向一定：與地球自轉方向相同 1.播放衛星圍繞地球轉動的動畫視頻 2、什么十人造地球衛星 3、引導學生回答：這些衛星的軌道有什么特點呢？ 4、引導學生回答問題:目前為止，人類發射的人造地球衛星已經有幾千顆了，這些衛星運行的快慢不同，那么衛星運行的線速度、角速度、周期與什么因素有關呢？ 【當堂檢測】 例題：（多選）人造地球衛星的軌道半徑越大，則（　 ） Ａ.速度越小，周期越小 Ｂ.速度越小，加速度越小 Ｃ.加速度越小，周期越大 Ｄ.角速度越小，加速度越大 5、引導學生思考同步衛星的運行有什么特點？ 6、布置任務讓學生分組討論同步衛星的運動特點 1、觀看圖片動畫演示，歸納總結提出人造衛星的定義 2、學生觀看不同種類的衛星圖片，歸納總結他們的共同點 3、學生分組討論2分鐘，然后進行結果展示 1、從同步二字總結得出地球同步衛星的定義 2、利用所學知識求出同步衛星的速率以及距離地球表面的高度h 3、通過老師的提示，總結得出同步衛星的“六個一定” 1、從學生的自主歸納總結的能力方面 2、通過課堂討論的方式檢測學生是否能用已學會的知識進行推導，既可以很好地活躍課堂氣氛，又可以充分發揮學生參與課堂的主動性，讓程度好的同學帶動較差的同學，最大程度的實現課堂學習共享 3、趁熱打鐵，檢測課堂學習效果，對學生的做題情況進行講評 4、根據學生對問題的回答情況，結合問題引領，緊跟課堂內容對學生進行評價
（三）載人航天與太空探索
載人航天與太空探索 我國載人航天情況和探空探索介紹 2003年10月15日9時，我國神舟五號宇宙飛船把中國第一位航天員楊利偉送入太空。飛船繞地球飛行14圈后安全降落。這標志著中國成為世界上能夠獨立開展載人航天活動的國家。在載人航天方面，繼神舟五號之后，截至2022年6月5日，我國已經將14名（23人次）航天員送入太空，包括兩名女航天員（劉洋和王亞平） 世界載人航天史的了解 要求學生認真閱讀教材 播放載人航天的圖片 3、啟發引導學生：誰將成為下一位宇航員為國爭光，你期待嗎？ 1、閱讀教材，觀看圖片 觀看神舟五號發射視頻 4、針對老師提出的問題進行思考后回答 1、通過學生回答的聲音，激勵學生努力好好學習，增強學生的民族自信心和自豪感，體會科技力量，激發學生熱愛祖國，崇尚科學的情感
活動三：課堂小結
學到了什么？ 從知識、方法、情感等方面加以闡述 知識上：三個宇宙速度，衛星運行線速度、角速度、周期與半徑關系...... 方法上：大膽猜想、理論探究...... 情感上：堅持不懈、不畏失敗、科技強國...... 引導學生對本節課的知識進行小結 本節課你收獲了什么？ 小組討論，總結本節課得失 讓學生總結歸納本節學到的主要內容 引導學生從多方面總結本節課的收獲，培養學生歸納總結能力
活動四：作業設計
P64練習與應用第1、2、3題 指導學生完成練習，面批練習。 按要求完成練習。 從完成情況和書寫情況等方面進行評價。
主板書設計
7.4宇宙航行 三個宇宙速度 二、人造地球衛星 1.第一宇宙速度：v=7.9km/s .1.軌道及其特點： 推導：根據萬有引力提供向心力 2.衛星運行規律： 2.第二宇宙速度：v=11.2km/s 3.同步衛星的六個一定： 3.第三宇宙速度：v=16.7km/s 三、載人航天與太空探索
教學反思

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