高中物理《飛出地球去》教學設(shè)計

PAGEPAGE11 《飛出地球去》教學設(shè)計第一部分教學設(shè)計基本內(nèi)容一、教學內(nèi)容分析本節(jié)課選自《普通高中課程標準實驗教科書物理（必修2）》（滬科版）第5章“萬有引力與航天”中的第四節(jié)“飛出地球去.本節(jié)是在學生學習了牛頓運動定律、圓周運動、萬有引力定律的基礎(chǔ)上，利用萬有引力定律分析衛(wèi)星的發(fā)射和運行規(guī)律。本節(jié)內(nèi)容主要介紹了宇宙速度、人造地球衛(wèi)星、宇宙航天器等內(nèi)容，人們在應用萬有引力定律研究天體運動的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)人類的航天夢想，為科學研究、人類生活服務(wù)方面做出巨大的貢獻。本節(jié)屬于高考?？純?nèi)容，尤其是衛(wèi)星在軌運行時速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系問題，多以選擇題的形式出現(xiàn)，所占分值為6分，因此，該節(jié)內(nèi)容在整個高中物理階段都有重要的作用。二、教學對象分析授課班級為高一理科班的學生，他們已經(jīng)學完高中物理必修一和牛頓運動定律、圓周運動、萬有引力定律，這些都為本節(jié)課的學習奠定了堅實的知識基礎(chǔ)。但學生對人造衛(wèi)星的發(fā)射速度和運行速度不能理解和區(qū)分，對衛(wèi)星在軌運行時速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系問題，不能很好的運用牛頓運動定律、圓周運動、萬有引力定律進行分析并用來解決實際問題三、教學目標（一）知識與技能1.理解并記住第一、第二、第三宇宙速度的意義和數(shù)值，會熟練推導第一宇宙速度。2.掌握衛(wèi)星在軌運行時速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系。（二）過程與方法1、培養(yǎng)學生的觀察能力和分析推理能力。2、通過對第一宇宙速度的推導過程，進一步掌握運用萬有引力定律、圓周運動、牛頓第二定律分析和求解衛(wèi)星在軌運行時速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系的思路和方法。（三）情感、態(tài)度與價值觀1.通過介紹我國在航天方面取得的成就，激發(fā)學生的愛國熱情。2.感知人類探索宇宙的夢想，促使學生樹立獻身科學的人生價值觀。四、教學重點與難點（一）教學重點：1、對第一宇宙速度的推導過程和方法，了解第一宇宙速度的應用領(lǐng)域。2、衛(wèi)星在軌運行時速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系。（二）教學難點：1、地球衛(wèi)星的發(fā)射速度與運行速度的區(qū)別。2、萬有引力定律、圓周運動、牛頓第二定律分析和求解衛(wèi)星在軌運行時速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系的思路和方法。五、教學策略與教學方法創(chuàng)新選擇多媒體教室進行教學，利用多媒體課件。從嫦娥圖片、衛(wèi)星的發(fā)射視頻開始本節(jié)課的學習，激發(fā)學生的學習熱情。讓學生觀看牛頓衛(wèi)星動畫示意圖，教師引導分析當發(fā)射速度增加到7.9km/s時，人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功，引出第一宇宙速度，同時為記住第一宇宙速度等于7.9km/s打下基礎(chǔ)。再引導學生用兩種方法親歷第一宇宙速度知識的導出過程，一題多解，理解并記住第一宇宙速度的意義和數(shù)值，把握了重點，同時讓學生體驗成功的樂趣，這也是新課程改革的重要理念．設(shè)問：第一宇宙速度為什么是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，最大的運行速度？（本節(jié)的難點之一）激發(fā)學生的學習興趣與動機。讓學生觀看觀看人造地球衛(wèi)星運動動畫模擬圖，學生能很直觀的發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星在軌運行時速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系（本節(jié)的難點之二），然后通過理論推導得出衛(wèi)星在軌運行時速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系，從實踐和理論兩個方面得到衛(wèi)星在軌運行時速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系，這樣加深了學生對難點二的理解，從而突破了難點二，進而突破了難點一。安排一個針對訓練（練習一）讓學生自己探究問題，這樣可以使他們養(yǎng)成善于運用知識的習慣，再次加深對難點知識的理解。階段性總結(jié)三個宇宙速度，接著讓學生觀看三個宇宙速度的動畫演示，變抽象為形象，再次加深了學生對三個宇宙速度的理解記憶。學生自主學習課本99頁--101頁并思考兩個問題，通過小組討論、交流后讓學生展示，教師進行補充和點評，體現(xiàn)了以學生為主體、教師為主導的新課改理念。通過圖片介紹我國在航天方面取得的成就，激發(fā)學生的愛國熱情。讓學生自我進行課堂小結(jié)，師生共同補充完善，從而掌握本節(jié)的重、難點知識，并用它來解決實際問題。通過課后作業(yè)進一步鞏固本節(jié)學習的內(nèi)容，讓學生自己上網(wǎng)查閱了解航天知識，符合新課標的理念。通過課下觀看本節(jié)重點知識的微課、人造衛(wèi)星相關(guān)動畫進一步鞏固學習的內(nèi)容，增強學生的自學能力，也為下一節(jié)內(nèi)容中衛(wèi)星變軌問題打下基礎(chǔ)。第一宇宙速度觀看思考第一宇宙速度觀看思考討論歸納、完成公式推導根據(jù)推導結(jié)果完成討論題的關(guān)系討論分析完成公式推導數(shù)據(jù)的計算播放動畫指導點撥牛頓的設(shè)想播放動畫第一宇宙速度學生觀看不同發(fā)射速度應用鞏固結(jié)束提煉課題總結(jié)自主歸納開始圖片引入播放視頻學生觀看思考本節(jié)學習目標學生觀看思考教師解讀引入新課PPT展示指導點撥三個宇宙速度歸納小結(jié)播放動畫指導點撥學生觀看不同宇宙速度并思考理解記憶PPT展示指導點撥學生思考記憶為了和平與進步指導點撥自主學習，交流展示思考題課后延展微課動畫微課制作搜集動畫學生觀看本節(jié)重點知識微課學生觀看動畫第二部分教學過程設(shè)計思路及有效實施一．創(chuàng)設(shè)情境，引入新課教師：觀看嫦娥奔月圖片，引發(fā)學生思考這節(jié)課，本節(jié)課我們將學習三個宇宙速度、人造地球衛(wèi)星運行規(guī)律、宇宙航天器等內(nèi)容。播放視頻，展示人造衛(wèi)星的發(fā)射過程。設(shè)問：衛(wèi)星在地球上空繞行時遵循這什么樣的規(guī)律？衛(wèi)星是如何發(fā)射到地球上空的呢？【設(shè)計意圖：通過觀看圖片、視頻，激發(fā)學生主動探求知識的欲望，從而為下一步的教學活動奠定良好的基礎(chǔ)】二．第一宇宙速度1.設(shè)問：地面上的物體，怎樣才能成為人造地球衛(wèi)星呢？觀看動畫牛頓設(shè)想的人造衛(wèi)星原理圖，教師引導分析當衛(wèi)星發(fā)射速度增加到7.9km/s時，人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功?！驹O(shè)計意圖：通過觀看動畫，激發(fā)學生主動探求知識的欲望，引出第一宇宙速度，同時為記住第一宇宙速度等于7.9km/s打下基礎(chǔ)】2.推導第一宇宙速度（方法一）建立模型：衛(wèi)星在地球附近做勻速圓周運動，基本思路：萬有引力提供向心力所以當衛(wèi)星繞地球表面附近運行時，，=7.9km/s3.推導第一宇宙速度（方法二）建立模型：衛(wèi)星在地球附近做勻速圓周運動基本思路：重力提供向心力mg=mv2/rv=≈7.9km/s4.第一宇宙速度的定義：人造地球衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運動的速度叫做第一宇宙速度。也叫環(huán)繞速度。大小等于7.9km/s【設(shè)計意圖：通過教師的引導，讓學生通過小組合作探究、交流，親自動手分析計算第一宇宙速度大小，并用兩種方法推導，一題多解，開闊了思路，理解并記住第一宇宙速度的意義和數(shù)值，把握了重點，同時讓學生體驗成功的樂趣，這也是新課程改革的重要理念】過渡，設(shè)問：為什么第一宇宙速度是最小的發(fā)射速度，是最大的運行速度？引出衛(wèi)星在軌運行時速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系三.衛(wèi)星在軌運行時速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系1.師：播放動畫，展示人造衛(wèi)星運動示意圖，讓學生觀察衛(wèi)星在軌運行時速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系，然后展示觀察和思考的結(jié)果。2.環(huán)繞天體（人造衛(wèi)星）的繞行速度，角速度、周期與半徑的關(guān)系。①由得∴r越大，v越?、谟傻谩鄏越大，越小③由得∴r越大，T越大3.規(guī)律：第一宇宙速度是最小的發(fā)射速度，是最大的運行速度【設(shè)計意圖：讓學生觀看觀看人造地球衛(wèi)星運動動畫模擬圖，學生能很直觀的發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星在軌運行時速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系（本節(jié)的難點之二），然后通過理論推導得出衛(wèi)星在軌運行時速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系，從實踐和理論兩個方面得到衛(wèi)星在軌運行時速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系，這樣加深了學生對難點二的理解，從而突破了難點二，進而突破了難點一】4.練習2.由于阻力人造衛(wèi)星的軌道半徑逐漸減小，下列說法正確的是：（ABC）A.運動速度變大.B.運動周期變小.C.需要向心力變大.D.向心加速度變小.四.第二宇宙速度——飛出地球的速度1.意義：在地球上發(fā)射航天器，它擺脫地球引力的束縛，不再環(huán)繞地球運動，成為太陽的“行星”所具備的相對地球表面的最小速度叫第二宇宙速度，也叫脫離速度。2.數(shù)值：11.2km/s。五．.第三宇宙速度——飛出太陽系的速度1.意義：在地球上發(fā)射航天器，它能擺脫太陽引力的束縛，不再環(huán)太陽運動，飛翔茫茫宇宙，所具備的相對地球表面的最小速度叫第三宇宙速度，也叫逃逸速度。2.數(shù)值：16.7km/s。六.三種宇宙速度1.①第一宇宙速度（地面附近的環(huán)繞速度）：v1=7.9km/s，人造衛(wèi)星在地面附近環(huán)繞地球作勻速圓周運動的速度。②第二宇宙速度（地面附近的逃逸速度）：v2=11.2km/s，使物體掙脫地球束縛，在地面附近的最小發(fā)射速度。③第三宇宙速度：v3=16.7km/s，使物體掙脫太陽引力束縛，在地面附近的最小發(fā)射速度。2.學生觀看三個宇宙速度的動畫演示。3.練習二人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，其速率（B）A、一定等于7.9km/sB、等于或小于7.9km/sC、一定大于7.9km/sD、介于7.9km/s~11.2km/s之間【設(shè)計意圖：階段性總結(jié)三個宇宙速度，接著讓學生觀看三個宇宙速度的動畫演示，變抽象為形象，再次加深了學生對三個宇宙速度的理解記憶】七．為了和平與進步1.自主學習課本99頁--101頁并思考以下問題：（1）.我國在航天領(lǐng)域取得了哪些成就？（2）.你在探索宇宙方面有哪些希望和幻想？2.過圖片、視頻介紹我國在航天方面取得的成就【設(shè)計意圖：學生自主學習并思考兩個問題，然后通過小組討論、交流后讓學生展示，教師進行補充和點評，體現(xiàn)了以學生為主體、教師為主導的新課改理念。通過圖片介紹我國在航天方面取得的成就，激發(fā)學生的愛國熱情。八．應用鞏固，加強理解練習3.求近地衛(wèi)星（運行軌道半徑等于地球半徑的衛(wèi)星）向心加速度最大值、向心力最大值、最大環(huán)繞速度、最大角速度、最小運行周期。解：所謂近地衛(wèi)星，是指在距地面的高度遠小于地球半徑軌道上運行的衛(wèi)星，此時R>>h，h≈0。令h=0得近地衛(wèi)星的幾個極值是：向心加速度最大值：（g為地面的重力加速度）向心力最大值：最大環(huán)繞速度：最大角速度：最小運行周期：【設(shè)計意圖：通過本題練習，加深對第一宇宙速度、衛(wèi)星在軌運行時速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系理解，從而達到把握重點，突破難點，為本節(jié)課的課題提煉做鋪墊】九．提煉課題1.三種宇宙速度①第一宇宙速度（地面附近的環(huán)繞速度）：v1=7.9km/s，人造衛(wèi)星在地面附近環(huán)繞地球作勻速圓周運動的速度。②第二宇宙速度（地面附近的逃逸速度）：v2=11.2km/s，使物體掙脫地球束縛，在地面附近的最小發(fā)射速度。③第三宇宙速度：v3=16.7km/s，使物體掙脫太陽引力束縛，在地面附近的最小發(fā)射速度。2.環(huán)繞天體（人造衛(wèi)星）的繞行速度，角速度、周期與半徑的關(guān)系。①由得∴r越大，v越?、谟傻谩鄏越大，越?、塾傻谩鄏越大，T越大【設(shè)計意圖：讓學生自我進行課堂小結(jié)，師生共同補充完善，使學生再次重溫本節(jié)的重、難點知識?！渴?課后延展，布置作業(yè)1.完成課后（1）.P102:1、3題（2）.P103：5、10題2.學生自己上網(wǎng)查閱了解航天知識3.課下觀看本節(jié)重點知識的微課、人造衛(wèi)星相關(guān)動畫.【設(shè)計意圖：通過課后作業(yè)進一步鞏固本節(jié)學習的內(nèi)容，讓學生自己上網(wǎng)查閱了解航天知識，符合新課標的理念。通過課下觀看本節(jié)重點知識的微課、人造衛(wèi)星相關(guān)動畫進一步鞏固學習的內(nèi)容，增強學生的自學能力，也為下一節(jié)內(nèi)容中衛(wèi)星變軌問題打下基礎(chǔ)】第三部分有效整合解析一.整合點診斷的思路和依據(jù)，解決辦法的選擇和思路1.整合點診斷的思路和依據(jù)本節(jié)課確定有六個整合點：（1）激發(fā)探究欲望，（2）理解第一宇宙速度，（3）掌握衛(wèi)星在軌運行時速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系，（4）加深對三個宇宙速度的理解記憶.（5）介紹我國在航天方面取得的成就，（6）讓學生自己上網(wǎng)查閱了解航天知識，課下觀看本節(jié)重點知識的微課、人造衛(wèi)星相關(guān)動畫。本節(jié)課的目的是讓學生理解并記住第一、第二、第三宇宙速度的意義和數(shù)值，會熟練推導第一宇宙速度。掌握衛(wèi)星在軌運行時速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系。知道人造地球衛(wèi)星的發(fā)射速度與運行速度的區(qū)別，理解第一宇宙速度是最小的發(fā)射速度，是最大的運行速度。了解我國在航天領(lǐng)域取得了哪些成就。如果在課堂上純粹通過老師講解，學生很難把知識理解透徹，所以我借助信息技術(shù)手段來突破本節(jié)課的重點和難點。本節(jié)課的教學內(nèi)容中讓學生理解并記住第一、第二、第三宇宙速度的意義和數(shù)值，會熟練推導第一宇宙速度。掌握衛(wèi)星在軌運行時速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系是教學的重點。知道人造地球衛(wèi)星的發(fā)射速度與運行速度的區(qū)別，理解第一宇宙速度是最小的發(fā)射速度，是最大的運行速度是教學的難點。而利用現(xiàn)代信息技術(shù)可以變抽象為直觀、形象，變不易觀察為易見且科學的優(yōu)勢?？梢杂行黄平虒W重點和難點。2.解決辦法的選擇和思路根據(jù)普通高中物理課程標準、本節(jié)課的教學目標及教學重點和難點，本課確定了六個整合點：整合點一：從嫦娥圖片、衛(wèi)星的發(fā)射視頻開始本節(jié)課的學習，激發(fā)學生的學習熱情。整合點二：讓學生觀看牛頓衛(wèi)星動Flash畫示意圖，教師引導分析當發(fā)射速度增加到7.9km/s時，人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功，引出第一宇宙速度，同時為記住第一宇宙速度等于7.9km/s打下基礎(chǔ)。再引導學生用兩種方法親歷第一宇宙速度知識的導出過程，一題多解，理解并記住第一宇宙速度的意義和數(shù)值，把握了重點。整合點三：讓學生觀看觀看人造地球衛(wèi)星運動Flash動畫模擬圖，學生能很直觀的發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星在軌運行時速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系（本節(jié)的難點之二），然后通過理論推導得出衛(wèi)星在軌運行時速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系，從實踐和理論兩個方面得到衛(wèi)星在軌運行時速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系，這樣加深了學生對難點二的理解，從而突破了難點二，進而突破了難點一。整合點四：階段性總結(jié)三個宇宙速度，讓學生觀看三個宇宙速度的Flash動畫演示，變抽象為形象，加深了學生對三個宇宙速度的理解記憶。整合點五：學生自主學習課本99頁--101頁，用白板思考兩個問題，通過小組討論、交流后讓學生展示。再通過圖片、視頻介紹我國在航天方面取得的成就，達到激發(fā)學生的愛國熱情。整合點六：讓學生自己上網(wǎng)查閱了解航天知識。通過課下觀看本節(jié)重點知識的微課、人造衛(wèi)星相關(guān)Flash動畫進一步鞏固學習的內(nèi)容，增強學生的自學能力，也為下一節(jié)內(nèi)容中衛(wèi)星變軌問題打下基礎(chǔ)。二.整合效果反思1.成功之處（1）本節(jié)課充分利用信息技術(shù)的優(yōu)勢，發(fā)揮了“整合”的優(yōu)勢，使在傳統(tǒng)教學中教師通堂講授、學生被動接受知識的現(xiàn)象得以解決。教師通過播放視頻和動畫讓學生認真觀察，老師引導學生分析，切實體現(xiàn)學生是課堂的主體。學生學得輕松，有效完成了教學目的，提高理科學生的學習效率。（2）有效利用Flash動畫的控件功能可以重播、暫停、慢放、分步慢放，避免了實際航天器難于觀察的缺點，使學生能夠觀察航天器的模擬運動，便于學生構(gòu)建運動模型，從而能夠運用理論知識分析航天器的運動，從而總結(jié)出航天器的運動規(guī)律。（3）讓學生觀看觀看人造地球衛(wèi)星運動動畫模擬圖，學生能很直觀的發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星在軌運行時速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系（本節(jié)的難點之二），然后通過理論推導得出衛(wèi)星在軌運行時速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系，從實踐和理論兩個方面得到衛(wèi)星在軌運行時速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系，這樣學生容易理解難點二，從而