《物理（醫(yī)藥衛(wèi)生類）》教案 高職 3.6萬有引力定律與宇宙速度

第三章曲線運(yùn)動與萬有引力教案名稱：3.6萬有引力定律與宇宙速度教學(xué)目標(biāo)：1.通過有關(guān)史實了解萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)過程，構(gòu)建萬有引力普遍適用性的觀念。從力的視角探究行星運(yùn)動的原因，強(qiáng)化運(yùn)動與相互作用觀。了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識，了解三個宇宙速度的含義，會推導(dǎo)第一宇宙速度。（物理觀念與應(yīng)用）2.了解萬有引力定律的建立過程，滲透科學(xué)規(guī)律發(fā)現(xiàn)過程中大膽猜想與嚴(yán)格求證的思維方法。（科學(xué)思維與創(chuàng)新）3.了解人造衛(wèi)星由思想實驗變?yōu)楝F(xiàn)實的過程，了解人類如何利用多級火箭克服地球引力實現(xiàn)宇宙航行的科學(xué)探究過程。（科學(xué)探究與實踐）4.了解人類對太空探索和我國在航空航天和宇宙探索方面的成就與進(jìn)展，認(rèn)識人類太空探索科學(xué)成就，感受人類對客觀世界不斷探究的精神和情感，激發(fā)愛科學(xué)、學(xué)科學(xué)、用科學(xué)的興趣。增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感與文化自信。（科學(xué)態(tài)度與責(zé)任）教學(xué)重點(diǎn)：萬有引力定律內(nèi)容及宇宙速度。教學(xué)難點(diǎn)：萬有引力定律的應(yīng)用教學(xué)方法：講授法、自主學(xué)習(xí)法、討論法、歸納法教學(xué)準(zhǔn)備：實驗器材：多媒體材料：PPT課件教學(xué)過程：一、導(dǎo)入新課：情景創(chuàng)設(shè)：展示“嫦娥奔月”等圖片，觀看嫦娥二號衛(wèi)星發(fā)射升空精彩的瞬間視頻，提問為什么人類能成功發(fā)射衛(wèi)星，為什么宇宙飛船能升空能繞地球旋轉(zhuǎn)?為何還能掙脫地球束縛飛向月球?引出新課二、新課講解：（一）萬有引力定律1.概念引入：使用PPT介紹人類對行星運(yùn)動的認(rèn)識歷程。地心說、日心說、開普勒行星運(yùn)動定律。歷史背景：學(xué)生講述開普勒發(fā)現(xiàn)行星運(yùn)動規(guī)律的歷史故事。開普勒是德國近代著名的天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家和哲學(xué)家。是繼哥白尼之后第一個站出來捍衛(wèi)太陽中心說、并在天文學(xué)方面有突破性成就的人物，被后世的科學(xué)史家稱為"天上的立法者"。同時他對光學(xué)、數(shù)學(xué)也做出了重要貢獻(xiàn)，是現(xiàn)代光學(xué)的奠基人。（2）信息速遞：結(jié)合PPT動畫演示開普勒行星運(yùn)動三大定律的基本內(nèi)容。2.科學(xué)探究（1）建立模型：把行星繞太陽的運(yùn)動簡化為勻速圓周運(yùn)動（2）理論探究：太陽與行星間的引力（勻速圓周運(yùn)動與牛頓運(yùn)動定律）（3）定律內(nèi)容：天地統(tǒng)一，得出萬有引力定律。內(nèi)容：自然界中任何兩個物體都相互吸引，引力的大小與兩個物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比，與它們之間的距離r的二次方成反比。公式：單位：質(zhì)量——Kg、距離——m、力——N比例系數(shù)G叫做引力常量，普遍適用。（4）活動討論：對萬有引力定律的理解（普遍性、相互性、獨(dú)立性宏觀性）3.鞏固練習(xí)：例題分析：估算太陽和地球間的萬有引力大小。已知太陽的質(zhì)量約為2.0×1030kg,地球的質(zhì)量約為6.0×1024kg,太陽和地球之間的平均距離約為1.5×1011m,太陽和地球間的萬有引力有多大?強(qiáng)調(diào)：引力在天體與天體間,天體與物體間比較顯著,但通常物體間的引力可忽略不計（課后自主驗證）。5.應(yīng)用拓展：萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的重要意義，進(jìn)一步展示了引力在宇宙中的普適性和重要性。（二）宇宙速度1.人造衛(wèi)星規(guī)律的探究（1）活動探究：人造衛(wèi)星發(fā)射原理探究，牛頓的“平拋石頭”思想實驗。學(xué)生上臺演示平拋物體（2）歷史背景：講述人類發(fā)射衛(wèi)星的歷史。圖片展示各種人造衛(wèi)星（3）規(guī)律探尋：學(xué)生觀察幾顆不同軌道衛(wèi)星運(yùn)行數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)人造衛(wèi)星運(yùn)行運(yùn)動學(xué)規(guī)律（衛(wèi)星繞地運(yùn)轉(zhuǎn)軌道半徑越大，速度越小、角速度越小、周期越大）。2.宇宙速度：結(jié)合PPT動畫推導(dǎo)第一宇宙速度具體數(shù)值，注意區(qū)分發(fā)射速度與運(yùn)行速度。第一宇宙速度：人造地球衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動所必須具有的最低發(fā)射速度，也是最大的運(yùn)行速度。第二宇宙速度：當(dāng)發(fā)射速度大于11.2km/s時，衛(wèi)星將脫離地球的吸引，繞太陽運(yùn)動。第三宇宙速度：當(dāng)發(fā)射速度大于16.7km/s時，衛(wèi)星將脫離太陽的吸引，進(jìn)入銀河系。3.拓展航天應(yīng)用：學(xué)生分組上臺展示我國航天科技發(fā)展情況。（1）人造衛(wèi)星:通過學(xué)生討論探究同步衛(wèi)星的運(yùn)行及軌道特點(diǎn)、培養(yǎng)學(xué)生的語言表達(dá)能力和歸納能力。（2）載人航天（3）深空探測了解我國航天發(fā)展情況，增強(qiáng)愛國情懷。4.太空中的失重：自主學(xué)習(xí)太空失重知識，嘗試設(shè)計一種在宇宙飛船上進(jìn)行微重力失重條件下的實驗方案。5.鞏固練習(xí)：例題分析：鞏固第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星最大的運(yùn)行速度。衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)使人們可以更順利地到達(dá)目的地，我國“北斗三號”導(dǎo)航系統(tǒng)的收官之星是地球靜止軌道衛(wèi)星，其軌道半徑約為地球半徑的7倍，則該地球靜止軌道衛(wèi)星（）A．發(fā)射速度一定大于11.2km/s B．線速度一定小于7.9km/sC．軌道可能是橢圓 D．可以經(jīng)過蘇州正上空強(qiáng)調(diào)：地球同步衛(wèi)星是相對地面靜止的衛(wèi)星，衛(wèi)星的運(yùn)行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同，運(yùn)行軌道為位于地球赤道平面上的圓形軌道，運(yùn)行周期與地球自轉(zhuǎn)周期相等。人造衛(wèi)星隨著軌道半徑增大，線速度減小，因此靜止軌道衛(wèi)星線速度一定小于7.9km/s。三、課堂小結(jié)：知識梳理：總結(jié)萬有引力定律內(nèi)容及宇宙速度。重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)：強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究和歸納推理的重要性?？梢龑?dǎo)學(xué)生回顧是否達(dá)到本節(jié)的核心素養(yǎng)目標(biāo)。四、課后練習(xí)及作業(yè)布置：1.2020年中國計劃發(fā)射火星探測器，探測器發(fā)射升空后首先繞太陽轉(zhuǎn)動一段時間再調(diào)整軌道飛向火星?；鹦翘綔y器的發(fā)射速度（）A．等于7.9km/sB．大于7.9km/s且小于11.2km/sC．大于11.2km/s且小于16.7km/sD．大于16.7km/s2.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自行研制開發(fā)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，建成后的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)包括5顆同步衛(wèi)星和多顆其他地球其他人造衛(wèi)星組網(wǎng)而成。關(guān)于這些衛(wèi)星，以下說法正確的是()A．5顆同步衛(wèi)星的軌道半徑不都相同B