2024-2025學(xué)年高中物理第五章萬有引力定律及其應(yīng)用第2節(jié)萬有引力定律的應(yīng)用教案3魯科版必修2

PAGE8-萬有引力定律的應(yīng)用一、教學(xué)內(nèi)容分析“萬有引力定律的應(yīng)用”是魯科版<<物理(必修2)>>第五章其次節(jié),本節(jié)教學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)了萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用。通過對(duì)第一宇宙速度的計(jì)算、其次宇宙速度和第三宇宙速度的介紹以及預(yù)料未知天體等教學(xué)活動(dòng)，培育學(xué)生綜合應(yīng)用萬有引力定律、牛頓運(yùn)動(dòng)定律以及圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律等學(xué)問的實(shí)力。教學(xué)中不僅要關(guān)注學(xué)問與技能目標(biāo)的達(dá)成，而且應(yīng)滲透科學(xué)探討方法、思維方法以及問題解決的方法的教化，在實(shí)踐中體驗(yàn)解決問題的脈絡(luò)。二、學(xué)生學(xué)習(xí)狀況分析本節(jié)課是在學(xué)生學(xué)習(xí)了平拋運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)、萬有引力定律等內(nèi)容之后編排的，學(xué)生已具備了解決問題的基本工具。本節(jié)課是一節(jié)學(xué)問應(yīng)用與擴(kuò)展的課程，所以設(shè)計(jì)時(shí)留意加大學(xué)問含量，引起學(xué)生的學(xué)習(xí)愛好。同時(shí)留意方法的培育，讓學(xué)生養(yǎng)成用萬有引力是天體運(yùn)動(dòng)的向心力這一基本方法探討問題的習(xí)慣，避開套公式的不良習(xí)慣。圍繞第一宇宙速度的探討，讓學(xué)生形成較正確的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)圖景。三、設(shè)計(jì)思想美國(guó)教化家G.玻利亞指出，不要把你的全部秘訣一古腦地倒給學(xué)生，而要讓他們先猜想一番，引導(dǎo)他們獨(dú)立地思索，找出盡可能多的東西，然后再講給他們聽。在這種教化思想的啟發(fā)下，我以問題為中心的課堂教學(xué)模式教學(xué)。因此教學(xué)以建構(gòu)主義為指導(dǎo)思想，在每個(gè)環(huán)節(jié)，先用多媒體創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境，讓學(xué)生形成感性認(rèn)知，從學(xué)生的已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)動(dòng)身，然后通過設(shè)計(jì)有利于學(xué)生才智開的啟發(fā)性問題，激發(fā)學(xué)生的新奇心和求知欲，激勵(lì)學(xué)生大膽思索、主動(dòng)參加，引導(dǎo)學(xué)生探討溝通、通過自己的分析推導(dǎo)來駕馭并獲得相關(guān)的學(xué)問和方法，即課堂中通過創(chuàng)設(shè)問題情境→設(shè)疑→思索→啟發(fā)→引導(dǎo)，這樣一條主線。在設(shè)計(jì)中突動(dòng)身揮學(xué)生的主體作用。這是本課教學(xué)設(shè)計(jì)的基本理念。四、教學(xué)目標(biāo)1．了解人造衛(wèi)星的放射原理。2．知道三個(gè)宇宙速度的含義和數(shù)值，會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度。3．理解衛(wèi)星的線速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系。4．經(jīng)驗(yàn)探究人造衛(wèi)星由設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的過程，體會(huì)猜想、外推的科學(xué)方法，培育學(xué)生的科學(xué)思維。5.通過用萬有引力定律推導(dǎo)第一宇宙速度，提高學(xué)生運(yùn)用學(xué)過的學(xué)問分析和解決新問題的實(shí)力，培育學(xué)生科學(xué)探究實(shí)力。6.通過對(duì)衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的探討，幫助學(xué)生建立起關(guān)于各種人造地球衛(wèi)星運(yùn)行狀況的正確圖景。幫助學(xué)生養(yǎng)成用萬有引力是天體運(yùn)動(dòng)的向心力這一基本方法探討問題的習(xí)慣，7.了解人類探究太空的過程，感受科技發(fā)展對(duì)人類進(jìn)步的巨大促進(jìn)作用，通過對(duì)我國(guó)航天事業(yè)發(fā)展史的了解，滲透愛國(guó)主義教化。8.感知人類探究宇宙的幻想及巨大成就，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的熱忱，促使學(xué)生樹立獻(xiàn)身科學(xué)的人生觀和價(jià)值觀。五、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：第一宇宙速度的推導(dǎo)；對(duì)人造地球衛(wèi)星原理的理解；探討天體運(yùn)動(dòng)的基本思路與方法。難點(diǎn)：第一宇宙速度是衛(wèi)星放射的最小速度，是衛(wèi)星環(huán)繞地球運(yùn)行的最大速度；人造衛(wèi)星的速度、周期的比較。六、教學(xué)過程設(shè)計(jì)教學(xué)步驟老師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖一、引入新課<一>、人造衛(wèi)星上天探究宇宙的奇妙，奔向廣袤而遙遠(yuǎn)的太空，是人類自古以來的幻想娥奔月”“神七問天”“神八與天宮一號(hào)對(duì)接”標(biāo)記著我國(guó)駕馭世界上最先進(jìn)的航天技術(shù)。2012年6月16日，我國(guó)又邁出了重要的一步，神舟九號(hào)勝利放射并勝利與天宮一號(hào)對(duì)接，下面我們就一起來回顧這一精彩瞬間。（播放神九放射視頻）那么，衛(wèi)星是如何上天的？是如何到達(dá)指定高度的？會(huì)掉下來嗎？是什么力使衛(wèi)星能繞地球飛行？…本節(jié)課我們就利用萬有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)的學(xué)問對(duì)宇宙航行做一個(gè)初步的了解和探討。學(xué)生回顧神九放射的過程，依據(jù)所學(xué)的平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)的學(xué)問，提出問題創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生愛好，引入課題二、推動(dòng)新課[思索與探討]（1）從空中由靜止釋放的物體，會(huì)因?yàn)榈厍虻奈浠氐孛?。?）同樣是受地球吸引的月球，為何它卻沒有落回地面上呢？課件展示月球與物體的數(shù)據(jù)比較項(xiàng)目物體月球初速度V=0m/sV=1km/s受力萬有引力萬有引力運(yùn)動(dòng)類型自由落體圓周運(yùn)動(dòng)學(xué)生經(jīng)溝通探討得出結(jié)論：物體能成為衛(wèi)星必需具備足夠大的速度[歷史探究]展示牛頓的人造衛(wèi)星原理圖牛頓人造衛(wèi)星原理圖牛頓人造衛(wèi)星原理圖[提出問題]（1）、如何讓衛(wèi)星或飛船獲得足夠大的初速度呢？火箭。課件展示我國(guó)長(zhǎng)征系列火箭圖片和神州六號(hào)的模擬放射過程（2）、必需給物體多大的速度，它才不會(huì)落回地面呢?[思索與探討]（1）衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心力的來源？萬有引力供應(yīng)向心力（2）設(shè)地球質(zhì)量為M，衛(wèi)星質(zhì)量為m，衛(wèi)星到地心距離為r，試導(dǎo)出環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度的表達(dá)式 （3）若地球質(zhì)量M＝5.98×1024kg，G＝6.67×10-11m3/kg·s2，地球半徑為R＝6.38×106m。求衛(wèi)星在近地軌道的運(yùn)行速度？MMRrm近地軌道：r＝R近地軌道：r＝R（4）由衛(wèi)星的速度公式 ，你能看出衛(wèi)星速度和什么有關(guān)嗎？V只和軌道半徑r有關(guān)，v∝課件展示在不同軌道上衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的快慢1、宇宙速度（1）第一宇宙速度（環(huán)繞速度）：V＝7.9km/s含義：是地球衛(wèi)星的最大運(yùn)行速度，最小放射速度運(yùn)行速度與放射速度的區(qū)分：VV運(yùn)行V放射（2）其次宇宙速度：（脫離速度）V＝11.2km/s衛(wèi)星脫離地球束縛變成小行星的最小放射速度（3）第三宇宙速度：（逃逸速度）V＝16.7km/s衛(wèi)星擺脫太陽束縛的最小放射速度課件展示：2、衛(wèi)星的運(yùn)行速度，角速度，周期與半徑的關(guān)系學(xué)生自主推導(dǎo)：分析比較V，w和T和什么有關(guān)分析比較V，w和T和什么有關(guān) <二>、預(yù)料未知天體1、課件展示九大行星圖，介紹九大行星的發(fā)覺過程，讓學(xué)生比較水、金、火、土、天王星與海王星、冥王星發(fā)覺的不同之處。2、觀看八大行星的報(bào)道，讓學(xué)生對(duì)此提出看法分析比較數(shù)據(jù)得出結(jié)論學(xué)生觀看和了解火箭的結(jié)構(gòu)與放射過程學(xué)生思索與探討，回答相應(yīng)問題學(xué)生觀看并與結(jié)論對(duì)比，獲得感性相識(shí)區(qū)分兩種速度，駕馭第一宇宙速度的內(nèi)涵詳細(xì)感知三大宇宙速度的含義學(xué)生自主推導(dǎo)學(xué)生觀看并提出看法詳細(xì)給出月球和物體的數(shù)據(jù)，讓學(xué)生從中找出不同點(diǎn)得出結(jié)論，培育學(xué)生的視察實(shí)力通過歷史的探究讓學(xué)生進(jìn)一步相識(shí)衛(wèi)星上天的原理，并感悟科學(xué)發(fā)展的漫長(zhǎng)過程通過介紹我國(guó)在航天領(lǐng)域的巨大成就，激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)熱忱通過探討與溝通的方式逐步引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)出第一宇宙速度，并學(xué)會(huì)這一思想方法，達(dá)到突破這一重難點(diǎn)的目的通過動(dòng)畫展示衛(wèi)星在不同軌道的運(yùn)動(dòng)快慢，克服本節(jié)學(xué)問較為抽象的缺點(diǎn)通過多媒體教學(xué)聯(lián)系開頭觀看的火箭放射過程，突破這一教學(xué)難點(diǎn)通過動(dòng)畫展示，引導(dǎo)學(xué)生駕馭這一較為抽象的學(xué)問通過學(xué)生自主推導(dǎo)衛(wèi)星的V，W和T的表達(dá)式，進(jìn)一步駕馭運(yùn)用萬有引力定律解決詳細(xì)問題的實(shí)力讓學(xué)生懂得理論來源于實(shí)踐，反過來又可以指導(dǎo)實(shí)踐，增加學(xué)生學(xué)習(xí)物理的愛好[課堂練習(xí)]（1）人造衛(wèi)星的天線偶然折斷，天線將做（）A．自由落體運(yùn)動(dòng)B．平拋運(yùn)動(dòng)C．遠(yuǎn)離地球飛向太空D．接著和衛(wèi)星一起沿軌道運(yùn)動(dòng)（2）人造地球衛(wèi)星以地心為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是（）A．半徑越大，速度越大，周期越小B．半徑越大，速率越小，周期越大C．全部衛(wèi)星的角速度相同，與半徑無關(guān)D．全部衛(wèi)星的速率均相同，與半徑無關(guān)（3）近地衛(wèi)星的周期是多少？我們能否放射一顆周期為50min的衛(wèi)星呢?學(xué)生自主完成課堂練習(xí)通過習(xí)題鞏固前面全部的重點(diǎn)學(xué)問三、小結(jié)盡管人類已經(jīng)跨入太空，登上月球，但是，相對(duì)于宇宙之宏大，地球和月亮不過是茫茫宇宙中的兩粒塵埃；相對(duì)宇宙之久長(zhǎng)，人類歷史不過是宇宙年輪上一道小小的刻痕……宇宙留給人們的思索深邃而廣袤。宇宙有沒有邊界？有沒有起始和終結(jié)？地外文明在哪里？愛因斯坦曾經(jīng)說過:“一個(gè)人最完備和最劇烈的情感來自面對(duì)不解之謎。”你想加入破解他的行列嗎？努力學(xué)習(xí)吧！七、教學(xué)反思

這一節(jié)重點(diǎn)講解并描述了人造衛(wèi)星的放射原理，推導(dǎo)了第一宇宙速度,并介紹了其次、第三宇宙速度。人造衛(wèi)星是萬有引力定律在天文學(xué)上應(yīng)用的一個(gè)實(shí)例，是人類折服自然的見證，體現(xiàn)了學(xué)問的力氣，是學(xué)生學(xué)習(xí)了解現(xiàn)代科技學(xué)問的一個(gè)極好素材。教材不但介紹了人造衛(wèi)星中一些基本理論，更是在其中滲透了許多探討實(shí)際物理問題的物理方法。因此，本節(jié)課是第五章的重點(diǎn)內(nèi)容，是學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)探討天體物理問題的理論基礎(chǔ)。另外