《宇宙航行教学设计》由会员分享,可在线阅读,更多相关《宇宙航行教学设计(4页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、宇宙航行教学设计来宾市第一中学 相红梅一、教材分析宇宙航行系新课程人教版必修2第六章第五节,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。二、教学目标(一)
2、 知识与技能(1)知道人造地球卫星的运行原理,会运用万有引力定律和圆周运动公式分析解答有关卫星运行的原因;(2)掌握三个宇宙速度,会推导第一宇宙速度;(3)简单了解航天发展史。(4)能用所学知识求解卫星基本问题。(二)过程与方法(1)培养学生科学探索能力;(2)培养学生在处理实际问题时,如何构建物理模型的能力;(3)学习科学的思维方法培养学生归纳、分析和推导及合理表达能力。(三)情感态度与价值观介绍我国航天事业的发展现状,激发学习科学,热爱科学的激情,增强民族自信心和自豪感。课时安排:一节课教 具:多媒体课件(flash 制作)、投影仪、计算机三、设计理念学科教学活动以学生为主体,促进学生知识
3、、能力、品德三维一体的全面发展,这是本课件设计的基本理念。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。四、教学重点、难点(1)第一宇宙速度的推导; (2)人造卫星运转的环行速度与卫星发射速度的区别; (3)卫星做圆周运动时,各物理量的关系。五、教学方法启发探究式教学、多媒体辅助教学。六、教学准备:多媒体制作,月球绕地球转动演示仪、投
4、影仪、计算机。七、教学过程(一)创设情境,激发情感,引入新课1利用多媒体播放视频:(1)人造卫星发射,(2)人造卫星在圆形轨道上的运行。2演示月亮绕地球转动。提出问题:抛出的石头会落地,为什么卫星、月亮没有落下来?卫星、月亮没有落下来必须具备什么条件?(二)人造地球卫星1抛物演示实验:学生观察落地点的变化,落地点为什么会变化?2牛顿的思考与设想: 抛出的速度v越大时,落地点越远,速度不断增大,将会出现什么结果? 牛顿根据自己的设想草拟了一幅极富创意的人造卫星原理图。 牛顿的设想由于受技术条件的限制,物体不可能达到这样的速度,但他的思想启发了后人,在太空探索中立了头功。 动画展示牛顿的设想过程。
5、引出人造地球卫星(简称人造卫星)的概念。(三)宇宙速度问题猜测獭猜猜猜如何验证1、问题的提出:人造卫星为什么不掉下来,人造卫星的线速度有多大。进行提示想想杂技水流星,水到了最高点为什么不掉来,一起探索原因,直到得出结论。围绕线速度问题,让学生猜测高轨道还是低轨道的人造卫星线速度更大。利用这样的教学设计,力求真正的体现学生的主体地位和老师的主导作用。强调学生自己探究、自行分析的能力,得出结论: 由此解出学生证实了刚才的猜测,在这一基础上,让同学们自己研究 、T 和半径r的关系,每位同学都能找到: ,随着半径增大,减小,随着半径增大,T变大接下去的任务就是如何导出第一宇宙速度,在点评公式时,提示学
6、生,半径是不是有什么特殊的情况,运行的最小半径为多少?让学生以小组为单位进行探究。在理想情况下,运行的半径最小就是靠近地面的人造卫星,半径近似等于地球半径,也就是最大的线速度,学生得出:可以近似认为r=R,将此代入,地球质量为5.891024Kg,半径为R=6.37106m,G=6.6710-11Nm2/Kg2m/s=7.9Km/sv1=7.9km/s是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度,叫第一宇宙速度。所以这些结论都是由学生在学习小组中探究得到,学生的自信心得到极大的满足,更主要使他们从被动接受变为主动索取,使学生乐学,好学。学生思考:(1)将卫星送入低轨道和送入高轨道哪
7、一个更容易?为什么?(2)所需要的发射速度,哪一个更大?为什么?(3)发射速度和卫星绕地旋转的速度是不是同一速度?发射速度大说明什么?卫星运转速度大又说明什么?从能的角度,圆周运动的公式引导学生分析二者的不同。学生思考:我们刚研究过,当卫星的轨道半径越大时,卫星绕地球旋转时的速度越小,卫星发射时越难,送入轨道需要消耗的能量越多,发射的速度必须越大,由此我们可以得出要将人造卫星送入轨道的发射速度必须大于多少?学生分析得出v7.9km/s引导:发射速度越大,人造卫星就进入更高的轨道,当速度大到某一值时,卫星就会脱离地球的引力,不再绕地球运动我们把这个速度叫第二宇宙速度,它的大小为v2=11.2km
8、/s。同时分析飞到太阳系以外的宇宙空间,速度必须等于或大于16.7km/s,这个速度叫第三宇宙速度。动画展示三个宇宙速度(四) 让学生具有振兴中华的使命感与责任感本节课的最后,播放了一段美国登月的视频,让学生发现一些奇妙的物理现象,引导学生发现月球的背景是什么颜色,宇航员行走的模样等等,预计不久的将来,哪个国家也将登上月球,同学们高呼“中国”,那么我们现在能做些什么呢,让同学感想到:我们是祖国的未来的希望,现在需要努力学习科学文化知识,将来为祖国的航天事业做贡献。要培养学生坚韧不拨、勇于探索、协力合作的科学精神以及严谨求实、谦虚谨慎、勇于质疑科学态度;也要培养学习者热爱科学、热爱祖国的情感;努
9、力学习、振兴中华的责任感。这些策略在本案例中得到了体现。(五)练习反馈,拓展延伸:题1“2003年10月15日9时,我国神舟五号宇宙飞船在酒泉卫星发射中心成功发射,把我国第一位航天员杨利伟送入太空。飞船绕地球飞行14圈后,于10月16日6时23分安全降落在内蒙古主着陆场。”根据以上消息,近似地把飞船从发射到降落的全部运动看作绕地球的匀速圆周运动,试估算神舟五号绕地球飞行时距地面的高度(已知地球的质量为M =6.01024Kg,地球的半径 R =6.4103Km)。1、学生独立思考,计算周期T的大小并推导出高度与地球质量、半径、周期等物理量之间的关系公式,代入相关数据进行计算得到结果。2、教师检
10、查,然后师生共同评价、指出问题。使学生学以致用,掌握正确的解题思路和方法。题2金星的半径是地球的0.95倍,质量是地球的0.82倍,金星表面的自由落体加速度是多大?金星的第一宇宙速度是多大? 1、教师点拨引导学生通过联想得出解题的两种方法,将计算结果与正确结果进行比较。 2、拓展:将天体运动的椭圆轨道近似为圆。所有环绕中心天体做圆周运动所需向心力,均由中心天体的万有引力提供。 (六)小结与作业布置1阅读教科书上的科学漫步“黑洞”2上网查阅:(1) 人造卫星的种类(2) 同步卫星的含义及特点八、综合评价:这节课始终以学生为主体精心设计学习活动。没有让学生机械的记忆,而且给学生主动探索、自主学习的空间,通过学生的思考、动手、观察、讨论,激发学生的学习热情,使学生由被动接受知识转化为主动的获取知识,让学生真正学会如何学习,使学生的创新潜能得到最大发挥。1