第七章第4節宇宙航行教學設計：課題宇宙航行單元7學科物理年級高一教材分析本節課所采用的教材是人教版高中物理必修2第七章第4節的內容,本節重點講述人造衛星的發射原理，推導出第一宇宙速度,并介紹了第二、第三宇宙速度。人造衛星是萬有引力定律在天文學上應用的一個實例，是人類征服自然的見證，體現了知識的力量，是學生學習了解現代科技知識的一個極好素材。教材不但介紹了人造衛星中一些基本理論，更是在其中滲透了很多研究實際物理問題的物理方法。因此，本節課是“萬有引力定律與航天”中的重點內容，是學生進一步學習研究天體物理問題的理論基礎。另外，學生通過對人造衛星、宇宙速度的了解，也將潛移默化地產生對航天科學的熱愛，增強民族自信心和自豪感。教學目標與核心素養一、教學目標1.通過閱讀課本資料了解牛頓對人造衛星的猜想、外推的思路和思想，能寫出第一宇宙速度的推導過程。2.通過第一宇宙速度的推導總結，能說出人造地球衛星的原理及運行規律。3.通過閱讀教材第二部分，能夠介紹世界和我國航天事業的發展歷史，感知人類探索宇宙的夢想，激發愛國熱情，增強民族自信心和自豪感二、核心素養物理觀念：樹立宇宙太空運動觀念，知道三個宇宙速度的含義，會推導第一字宙速度，了解人造衛星發射的過程和原理。科學思維：體會在處理實際問題時，如何構建物理模型。科學探究：通過用萬有引力定律推導第一宇宙速度，培養運用知識解決問題的能力。科學態度與責任：關心我國航天事業的發展趨勢，形成為社會服務的意識。重點第一宇宙速度的推導。難點第一宇宙速度的推導；環繞速度與發射速度的區分教學過程教學環節教師活動學生活動設計意圖導入新課出示視頻：2024年我國登陸月球采月壤教師講解：2024年，中國嫦娥六號任務實現了世界首次月球背面采樣，共采集月壤1935.3克，這一成就標志著中國探月工程邁入新階段。嫦娥六號的成功不僅深化了人類對月球的認知，也為后續月球探測和資源利用奠定了基礎。那嫦娥六號是如何登上月球的呢？學生觀看視頻了解月壤的采為引出本節課題做鋪墊講授新課牛頓的設想演示實驗：探究速度和高度對落地點的水平距離的影響。選兩位同學做演示實驗，演示在不同在地面上方某一高度上用不同的初速度平拋出一物體，它們的落地點相同嗎？如果被拋出物體的速度相同高度不同，他們的落地點相同嗎？學生得出：速度越大，拋得越遠。高度越高，拋得越遠在1687年出版的《自然哲學的數學原理》中，牛頓設想：把物體從高山上水平拋出，速度一次比一次大，落地點也就一次比一次遠；拋出速度足夠大時，物體就不會落回地面，成為人造地球衛星。出示動畫：拋出速度足夠大時，物體就不會落回地面宇宙速度第一宇宙速度（1）萬有引力提供向心力思考并且計算：設地球質量為M，物體質量為m，拋出速度為v，它到地心的距離為R，萬有引力提供向心力，則求速度v?（2）向心力近似由重力提供思考討論：有人說，第一宇宙速度也可用參考答案：正確，因為在地面附近重力近似等于萬有引力即重力提供物體作圓周運動的向心力參考答案：不能這樣說。這是因為如果發射速度小于7.9km/s，炮彈將落到地面，而不能成為一顆衛星；發射速度等于7.9km/s，它將在地面附近作勻速圓周運動；要發射一顆半徑大于地球半徑的人造衛星，發射速度必須大于7.9km/s。可見，向高軌道發射衛星比向低軌道發射衛星要困難。（3）第一宇宙速度意義第一宇宙速度是人造衛星離開地球表面速度至少要達到7.9km/s，第一宇宙速度是最小的發射速度；在地面附近環繞地球作勻速圓周運動，速度增加半徑減小，所以第一宇宙速度是最大的環繞速度。在地面附近發射飛行器，如果速度等于7.9km/s，這一飛行器只能圍繞地球做圓周運動，還不能脫離地球引力的束縛，飛離地球實現星際航行。2、第二宇宙速度思考:若衛星的環繞速度大于7.9km/s，向心力會出現什么情況？向心力變大做離心運動，當飛行器的發射速度等于或大于11.2km/s時，它就會克服地球的引力，永遠離開地球。當飛行器的速度等于或大于11.2km/s時，它就會克服地球的引力，永遠離開地球。我們把11.2km/s叫作第二宇宙速度。注意：達到第二宇宙速度的飛行器還無法脫離太陽對它的引力。3、第三宇宙速度大小:v=16.7km/s當物體的速度等于或大于16.7km/s時，物體可以掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系以外的宇宙空間。我們把16.7km/s叫做第三宇宙速度。三、人造地球衛星牛頓雖然早就預言了人造地球衛星，但因發射需達到很大的速度，所以直到多級火箭的研制成功，才為人造地球衛星的發射創造了條件。出示圖片:第一顆人造地球衛星1957年10月，蘇聯發射第一顆人造地球衛星。開創了人類航天時代的新紀元。1970年4月24日，我國第一顆人造地球衛星“東方紅1號”發射成功，開創了中國航天史的新紀元。出示圖片:東方紅1號人造地球衛星出示圖片:科學家錢學森科學家錢學森被譽為“中國航天之父”為我國航天事業作出特殊貢獻.出示圖片:地球上衛星目前在軌有效運行的衛星有上千顆，其中的通信、導航、氣象等衛星已極大地改變了人類的生活。1、近地衛星：高度在400800km的衛星，地球半徑6370km忽略軌道半徑近似等于地球半徑，即貼2、地球同步衛星：位于地面上方高度約3600km周期與地球自轉周期相同。同步衛星的軌道，轉動方向，周期，高度，速度，加速度都是一定的。四、載人航天與太空探索出示圖片:蘇聯航天員加加林1961年4月12日，蘇聯航天員加加林進入了東方一號載人飛船。實現了人類進入太空的夢想。出示圖片:阿波羅11號飛船登月1969年7月16日9時32分，運載阿波羅11號飛船的土星5號火箭在美國卡納維拉爾角點火升空，拉開人類登月這一偉大歷史事件的帷幕。7月20日下午10時56分，指揮長阿姆斯特朗踏上月面并說出了那句載入史冊的名言：“對個人來說，這不過是小小的一步，但對人類而言，卻是巨大的飛躍。出示圖片:人類在月球上留下了自己的足跡。我國的航天成就出示圖片：楊利偉，2003年10月15日，中國神舟五號飛船第一次把航天員楊利偉送上太空。并且繞地球飛行14圈后安全降落。這標志著我國成為世界上能夠獨立開展載人航天活動的國家之一課堂練習第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度分別為7.9km/s、11.2km/s和16.7km/s。1970年4月我國第一顆人造地球衛星“東方紅1”成功發射，它的發射速度V應滿足()A.v<7.9km/sB.7.9km/s<v<11.2km/sC.11.2km/s<v<16.7km/sD.v>16.7km/s學生觀察思考掌握速度越大，落地點離山腳越遠，拋出速度足夠大時，物體就不會落回地面學生根據圓周運動的規律和萬有引力定律計算衛星的運行速度。學生思考討論推導第一宇宙速度學生理解并掌握學生思考討論學生思考學生閱讀課文說出第二宇宙速度和第三宇宙速度閱讀課文了解人造地球衛星學生閱讀課文并觀看圖片。學生練習以學過的平拋運動知識引入到人造地球衛星知識的學習，不但使學生了解科學探索的過程，更讓學生體會到尖端科學的最初設想都是從已知的簡單科學知識出發的。同時讓學生參與其中更加直觀和積極主動。建立學生清晰的物理分析思路。鍛煉學生的計算能力，掌握在地面附近重力近似等于萬有引力。小組討論培養學生的溝通協作能力解決問題的能力學生常常對環繞速度與發射速度不區分，因此對這部分的強調十分必要。了解發射速度大于7.9km/s軌跡是橢圓，等于或大于11.2km/s，永遠離開地球。鍛煉學生的自主學習能力掌握地球同步衛星的特點鍛煉學生的自主學習能力，讓學生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。鍛煉學生解決問題的能力課堂小結1.三個宇宙速度第一宇宙速度v1=7.9km/s；第二宇宙速度v2=11.2km/s；第三宇宙速度v3=16.7km/s。2.第一宇宙速度是最小的發射速度，最大的運行速度。3.人造地球衛星（1）近地衛星（2）同步衛星：相對于地面靜止，公轉周期和地球自轉周期相同的衛星，加速度，轉動方向，周期，離地高度，速度，軌道平面都是一定的。梳理自己本節所學知識進行交流根據學生表述，查漏補缺，并有針對性地進行講解補充。板書7.4宇宙航行一、牛頓的設想二、宇宙速度1.第一宇宙速度:v=7.9km/s（1）萬有引力提供向心力（2）向心力近似由重力提供（3）物理意義：最小的發射速度，最大的環繞速度2.第二宇宙速度大小：v=11.2km/s，克服地球的吸引。3.第三宇宙速度大小:v=16.7km/s，克服太陽的引力。三、人造地球衛星與載人航天1.人造衛星：（1）近地衛星（2）同步衛星2.載人航天評委點評：首先我要由衷的感謝老師代表評委老師們對我的課的進行點評，以及對各位老師對我的教學的肯定。老師對科學和科技研究的態度以及對教學語言等的嚴謹態度讓我感到敬佩。使我們年輕一代教師學習的榜樣，也是我們年輕人方向。評委組對我的教態和對公式推導的處理等的肯定，這是對我們年輕老師的鼓勵，也是促使我們對自己有更高的要求。我還有很多不足的地方，對第一宇宙速度以及環繞速度和最大環繞速度的語言描述不夠精準，對教材的解讀還不夠深入。我的內容單一不夠精彩，沒有考慮洱源一中學生的學情，在題目處理上還是不夠細致。以上就是評委老師對我的這節課的點評，我將采納評委老師的建議，不斷優化自己的教學方式和方法，不斷提高自己，做一名優秀的人民教師。自我教學反思：首先，在此我由衷的感謝各位評委老師的辛苦聆聽，同時感謝給我提供了這一次寶貴的機會。在這堂課中，我認真地反思了我的不足。1.在備課上對課程標準的解讀還不夠透徹，在以后的教學中這方面我要以更高的標準要求自己，課賽的最終的目的就是自我提高