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1、万有引力定律的应用教学设计闽清一中 高一物理 一、教材分析本节课是在学习了圆周运动与万有引力定律的基础知识后，对相关知识的应用与扩展，在应用和探究过程中构建卫星运动的规律、三个宇宙速度的物理意义，体会科学定律对人类探究未知世界的作用，本节内容在这一章乃至整个力学中占有重要的地位。在教学中应引导学生用万有引力定律对天体运动进行探究，推导第一宇宙速度，卫星运行规律，了解卫星发射过程、培养学生综合运用知识解决问题的能力。在发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的探究过程中，激发学生强烈的学习愿望和勇于探索、创造和追求真理的科学精神。二、学情分析1.从知识储备上来看，本节之前，学生已经学习了牛顿运动定
2、律、圆周运动以及万有引力定律的相关知识，但对有关天体运动的实际问题如何建立圆周运动的模型、如何应用万有引力定律和圆周运动知识进行分析计算，要求较高，在新课教学中通过学生自主探究和教师的启发，培养学生应用知识分析问题和解决问题的能力和方法。2.从学习意识上看，学生学完万有引力定律，对定律在天体运动、火箭发射、对接等问题有强烈的好奇心和求知欲望，教师可以有效的加以引导利用。三、教学目标分析根据上述对教材和教学对象情况的分析，确定本节课教学目标如下：1.知识与技能（1）初步了解人造卫星的发射、运行等状况,建立正确的物理模型图景;（2）能分析卫星圆周运动的规律，计算运行速率，理解速率、周期与半径的关系
3、。（3）会计算第一宇宙速度。知道知道第一、第二宇宙速度和第三宇宙速度的含义。2.过程与方法(1)通过分析卫星绕地球的运动，培养学生把实际问题抽象建立物理模型的能力。(2)通过分析计算卫星运行的速度，培养应用知识分析解决问题的能力，并在探究过程中获取新知识的能力。（3）通过对不同速度发射卫星的讨论分析，定性了解第二、第三宇宙速度，培养提高学生的抽象思维能力。3.情感态度与价值观（1）通过人造卫星的应用及我国航天技术的发展，进行爱国主义的教育，激发学生科学探究的热情。（2）感受提出问题、猜想假设、观察和理论的分析论证是科学探究的重要途径。体会科学定律和科学探究方法对人类认识自然的重要作用。四、教学
4、重点与难点分析重点：推导第一宇宙速度，分析计算卫星的运行速率，探究理解运行速率与半径的关系。难点：把实际问题抽象成物理模型，应用规律分析计算；发射速度与运行速度的意义与区别。五、设计思想通过创设合适的情境，捕捉学生的好奇心，激发学习兴趣，提出问题，应用万有引力定律和圆周运动的知识分析实际问题，在学生分析、讨论、探究过程中培养能力，获取新知，掌握方法。利用各种资源，二次开发课程，力求研究过程符合学生认知规律。课堂中关注学生的情感表现和思维活动，捕捉动态生成资源，让课堂教学在师生、生生互动中推进，帮助、促进学生构建新的知识。合理利用多媒体手段教学，提高课堂效率。六、教学过程教学内容 教师预设活动
5、预设学生活动设计意图观看视频提出问题视频：“神九”发射；“神九”“天宫”对接；“嫦娥二号”动画模拟。提出：你对什么问题感兴趣，想了解或探究？感兴趣的问题：发射过程（速度、能量、过程）卫星在轨道上运行条件规律宇航员状态、生活“神九”“天宫”对接激发兴趣驱动探究卫星在轨道上运行问题一：卫星在圆轨道上的运行条件，速度大小 已知地球讨论、分析、解答：F 万 =F 向应用知识分析探究，MRrm 22MmvGGrr23224()TM条件规律质量 M,半径R,卫星质量m,圆周运动半径 r，引力常量 G，求卫星运行速度 。追问：卫星在不同轨道上运行速大小与轨道半径关系怎样？得出：越高运行的卫星速度越小，周期越
6、长。自主构建知识宇航员完全失重分析问题二：“宇航员”（m 1）在轨道舱里为什么是“漂浮”的？帮助学生建立模型 分析得出：宇航员受引力：F 万 =圆周运动需向心力：F 向 =由问题一有：F 万 =F 向方法迁移建立模型发射卫星问题三：使石子不落地面，绕地球圆周运动的条件，石子的速度大小 1已知地球半径 R=R6.4 x106m,质量 M6.0x10 24kg，地球表面附近重力加速度 g 10m/s2 ,引力常量 G=6.67x10 -11 m3/(kg.s2)，求 。（保留两位有效数字）1分析得出：小石子匀速圆周运动： RmMG21周期 min85T自主探究发散思维动态生成激励评价v246.70
7、5.98/3s.9k/sRg21rm211MG宇宙速度问题四：不同的发射速度，怎样的运动情况？ 讨论分析得出： v17.9km/s,离心运动 离心运动过程速度变小 了解椭圆运动的形成 了解第二、第三宇宙速度二次开发课程符合认知水平卫星实际发射过程引导讨论卫星实际发射过程：多级火箭的构思师生互动讨论得出：采用三级火箭推进的合理科学性一级难以得到 7.9km/s 以上速度一级在短时间得到 7.9km/s以上速度，挑战宇航员体能极限。三级推进，提高速度并能减少能量的损失（大气层、质量）。理论联系实际科学设计思维七、教学流程图 神九发射、天宫对接嫦娥奔月 视频观看解说提出问题轨道上宇航员“漂浮”解释卫
8、星在轨道上运行条件、规律绕地球表面运行的小石子速度八、课堂小结同（九）中的板书内容九、板书设计1、卫星运行时 F 万 =F 向2、近地卫星的运行速度 13、宇宙速度（1） ：第一宇宙速度，环绕速度skm/9.71MRrm23MmGGrr2v224()TGvR2466.705.98/3ms.9/sg21gR1不同的发射速度不一样的运动情况第一宇宙速度第二宇宙速度第三宇宙速度学生讨论、交流、分析、解答教师诱导、质疑、评价生生、师生交流、互动课堂动态生成资源、知识1、卫星在圆周轨道上运行条件2、速度、周期与轨道半径关系3、不同的发射速度不一样的运动情况4、运行速度与发射速度的含义区别 最大运行速度，
9、最小发射速度。（2） ：第二宇宙速度，脱离速度skm/2.1（3） ：第三宇宙速度，逃逸速度763发射地球人造卫星的速度：7.9km/sv11.2km/s 十、教学反思本节课教学设计科学合理，课堂教学过程中通过教师创设的情境，学生提出关注的问题，教师合理取舍。学生自主学习，通过讨论、交流、分析、释疑，达到知识的理解、运用，培养提高分析解决问题的方法与能力，并且在此过程中获取新知识、新方法。设置的问题，应该有适度的开放性，以便不同学习程度水平的学生都有参与思考分析的乐趣，都有自己的收获，即分层次教学的具体操作、表现。课前预设中应充分考虑学生可能出现的疑惑、学生的错误观点方法、提出的问题。这样在课堂互动、动态生成过程才更有实效。教师提问、质疑、释疑、评价的语言应力求准确、精炼，并能机智、幽默，互动时调动学生保持兴趣、引发较高层次的思维，在积极情感交流的学习活动中构建知识。
