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视频课题：高中物理人教版必修二的第六章第五节《宇宙航行》天津市优课
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高中物理人教版必修二的第六章第五节《宇宙航行》天津市优课
《宇宙航行》教学设计
一、教材分析
《宇宙航行》是人教版必修2第六章“万有引力与航天”中的第五节，介绍了万有引力的实践成就，是本章的核心，又是学生进一步学习研究天体运动问题的理论基础。教材首先对宇宙航行进行理论上的分析，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；然后简述了人类航天事业的发展史，既介绍了航天成就，又谈到人类为此付出的代价，以激励学生科学探究的志趣。
学生已经学习了牛顿运动定律、匀速圆周运动、万有引力定律等知识，同时也基本掌握了建立模型、理想化等物理研究方法，因此，本节教学的核心是培养学生应用力和运动的观点，建立正确的物理模型，分析和解决天体运动问题的能力。
航天事业改变着人类生活，了解我国航天事业的快速发展，有利于增强学生民族自信心、自豪感和爱国主义情感，在潜移默化中产生对航天科学的热爱，因此采取学生主动探索、自主学习的方式，以小组为单位，围绕感兴趣的主题，在网上下载相关的资料或视频，并作好交流发言的准备。
二、设计理念与思路
依据高中物理课程标准的要求，在课程实施上注重自主学习，提倡教学方式多样化，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考。本节课注重对学生合作探究能力、搜集整理信息的能力的培养，使其逐步形成科学态度与科学精神，培养学生应用所学知识解决新问题的能力。课堂教学是社会主义核心价值体系教育的主渠道，本节课中的爱国主义教育和环境教育的素材相当丰富，在教学中合理挖掘教材中的德育因素，把物理知识的传授和介绍我国航天事业以及航天所带来的问题的发展有机结合起来，培养学生崇高的爱国主义情感和环保意识，并使学生形成用辩证的眼光来看待高新科技的思维方式。
先通过视频（“神舟九号”）创设情境，引发学生思考“人造卫星是如何发射的”；通过探究，师生共同建立人造卫星圆周运动的模型，推导运行v和半径r的关系；推导第一宇宙速度，了解第二宇宙速度、第三宇宙速度；再以小组为单位，由学生进行自主学习的汇报，感知世界和我国航天事业的发展。
三、教学目标 知识与技能
1.理解人造地球卫星的发射、运行原理及规律，推导并计算第一宇宙速度。 2.了解世界、我国在航天科技方面的发展情况 3.了解人造地球卫星的应用 过程与方法
1.通过人造卫星发射、运行模型的建立，培养学生应用力和运动的观点，分析和解决天体运动问题的能力，培养学生的抽象思维能力和分析推理能力 2.通过以小组为单位，学生汇报交流，培养学生的自主学习能力和合作探究能力，以及搜集整理信息的能力 情感态度与价值观
1.培养学生民族自豪感和爱国主义情感，激发学生对航天科学的热爱，激发他们的社会责任感。
2.通过丰富的网络资料使学生认识到人类对自然界的认识是逐步积累的，永无止境的，培养学生逐步形成科学态度与科学精神。
重点
1.使学生掌握人造卫星发射和运行问题的一般处理思路，并理解宇宙速度的物理含义。
2.让学生认识到中国航天技术已达到了世界先进水平 难点
1. 使学生较好地理解并能推导出第一宇宙速度。 2.人造卫星运转的环行速度与卫星发射速度的区别。 四、教学过程
教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 引入新课 1.我国航天的发展图片 2.神州九号的视频 由视频引出：针对神舟九号围绕地球运转，请提出你的问题。 引导学生提出问题。 学生思考，提出问题。 从我国航天事业发展入手，激发学生民族自豪感，并引发学生思考。 明确本节课研究的问题：“神舟九号为什么能够围绕地球
运转呢？它发射的原理是什
么呢？”
学生思考
进行新课 一、人造地球卫星 “神舟九号为什么能够围绕地球运转呢？” 学生思考回答：神
舟九号围绕地球做
圆周运动，万有引
力提供向心力。
Fn=F引
培养学生灵
活运用已有
知识解决新
问题的能力。
提供可靠事实：物体做平抛运动，初速度越大，落地点越远。 当抛出速度足够大时，物体会怎样呢？ 在事实基础上学生运用理想实验的方法，可以拟出人造地球卫星的原理图。 培养学生灵活运用已有的思想方法分析问题的
能力。
介绍牛顿大炮（动画展示牛顿的设想过程） 揭示其中的原理：地球给人造卫星的万有引力提供了它绕地球做匀速圆周运动所需的向心力。
让学生体验推理的成功
感，有助于激发学生的学习兴趣。 二、人造地球卫星的圆周运动模型 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？
展示人造地球卫星的物理模型：地球的质量为M，绕
地球做匀速圆周运动的飞行
器质量为m，飞行器的速度为v，它到地心的距离为r。
飞行器作圆周运动时所需向心力由万
有引力提供。
推导：rvmrGMm2
2 rGM
v
注重学生探究、分析、得出结论，突出
学生的主体地位。三、宇宙速度
教师引导：人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫做第一宇宙速度。
推导思路：RmvRGMm
22
或 R
vmmg2
学生思考，r = R，写出表达式 运用已有知识，引发学生探究，掌握知识。
培养学生应用力和运动的观点，建立正确的物理模型，分析和解决天体运动问题的能力。
结论：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。
感受科学与技术的关系。
引导学生分析：在地面附近发射人造卫星，如果发射速度大于7.9km/s，它绕地球运行的轨迹是怎样的？（椭圆） （物体将做离心运动，因为万有引力的方向与运动方向夹角大于90°，速度减小，到远地点时，万有引力虽然也在不断减小，但比物体做圆周运动所需向心力要大，物体又做近心运动，它绕地球运行的轨迹就不是圆，而是椭圆） 当它的速度等于或大于
v2=11.2km/s时，它就会克服地球的引力，永远离开地球。我们把v2=11.2km/s叫做第二宇宙速度。
学生分析、猜想： 它绕地球运行的轨迹不是圆，而是椭圆。
第一宇宙速度是人造地球卫星环绕地球做匀速圆周运动的最大速度。
要使卫星由低轨道在高轨道上做圆周运动，需要变轨，如何变轨？
先在低轨道上加
速，变为椭圆轨道，
再在远地点加速到相应速度，万有引力等于所需的向心力，卫星做匀速圆周运动。
第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度。 在地球表面发射物体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。
学生了解
引导学生总结：人造卫星发射、运行、变轨的原理。 学生总结：牛顿第二定律、万有引力定律、圆运动知识。 培养学生总
结提炼能力。
四、梦想成真
教师倾听、掌控。 序号 研究专题 1 世界宇宙航行大事记
2 人造卫星的应用
3 地球同步卫星 4 太空垃圾 5 我国航天航空的发展
6
“嫦娥一号”变轨问题
学生以小组为单位，进行汇报交流。
课前，围绕宇宙航行，各组同学根据自己感兴趣的主题进行了资料收集，自主学习。 通过交流，促进学生自主学习。激发学习物理的兴趣，培养学生的民族自豪感和爱国主义情感。渗透“绿色”环保理念和正确的科学价值观。 课堂小结
视频：可敬可爱的航天员们的心声。
学生倾听、感受。 激励学生努力学习，投身科学人生的勇气。 面对浩瀚的宇宙，无数不解之谜，诱惑着我们去思考。 作业
1.各小组自主学习的资料共享，自主学习。
2.查阅关于“黑洞”问题的研究。
巩固所学知识；激发兴趣，培养自主学习能力。
五、板书设计： 宇宙航行
一、人造地球卫星
Fn=F引
地球同步卫星
二、宇宙速度
rvmrGMm2
2
r
GMv
v1=7.9km/s
v2=11.2km/s
v3=16.7km/s
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
