7.4宇宙航行 课时教学设计 -2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

7.4宇宙航行 单元分课时备课表 年级 高一 科目 物理 备课时间 月 日 姓名 Xxx 单元课时 9 主讲人 xxx 本周第 2 课时： 1.本课时学习目标： (1) 了解人造地球卫星的最初构想， 会推导第一宇宙速度。 (2)知道同步卫星和其他卫星的区别， 会分析人造地球卫星的受力和运动情况并解决涉及人造地球卫星运动的较简单的问题。 (3)了解发射速度与环绕速度的区别和联系， 理解天体运动中的能量观。 (4)了解宇宙航行的历程和进展， 感受人类对客观世界不断探究的精神和情感。 2.本课时的基本知识： 本设计的内容包括三个方面：一是人类将人造卫星从幻想变为现实的历程，二是在教师讲授的基础上推导出第一宇宙速度的大小并了解第二、第三宇宙速度，三是了解同步卫星的特点。 本设计的基本思路是：由万户飞天和嫦娥奔月的传说以及嫦娥一号发射的画面，引发学生的学习兴趣。再通过学生已掌握的平抛运动知识，阐述牛顿所提出的猜想。然后，向学生讲述什么是第一宇宙速度，进一步提出问题：第一宇宙速度的大小为多少？学生通过讨论交流与计算，推导出第一宇宙速度的大小。再让学生用重力与近地卫星所受向心力的关系，再次推导第一宇宙速度的大小，加深对第一宇宙速度的理解，并在此基础上让学生了解第二、第三宇宙速度。最后，向学生介绍同步卫星，并总结其特点，再让学生计算出同步卫星轨道距地高度。 3. 本课时的教师活动： 【引入】播放航天视频 【复习提问】 万有引力提供向心力（含有线速度、角速度、周期）的方程。 设计意图：检查学生对知识的掌握情况，做课前评价，督促学生学习。 【新课教学】 【活动】1、宇宙速度 （1） 第一宇宙速度 【设问】你能计算出卫星绕地球表面飞行速度吗？ 逐级提问引导学生思考、探究、总结。最后得出第一宇宙速度的含义。 （2）第二、三宇宙速度 【引导和设问】地球发射卫星最大速度是多少呢？ 教师引导学生：从力与运动的关系去思考问题。并说明实际的运动轨迹要通过更严谨的数学推算得出。请有兴趣的同学参考牛顿《自然哲学的数学原理》 动画展示：卫星以不同发射速度发射时的运动情况 设计意图：通过该环节，培养学生在面对书中的结论时学会深入思考，发展学生思维的深刻性，激发学生的探究欲望，并通过讨论进一步加深对与力和运动关系的认识。通过动画形象生动的表现三个宇宙速度下物体的运动，使学生印象深刻。 【活动】2、人造卫星轨道 【引导和设问】动画，几条轨道中，哪个不是卫星轨道？ 设计意图：建立空间模型，提高科学思维能力，掌握向心力与圆心和圆轨道的关系。为同步卫星轨道的位置，设下伏笔? 【活动】3、地球同步卫星 播放动画讲解同步卫星的相关知识。 设计意图：通过学生的交流互动，教师的质疑启发，培养学生理论联系实际，探究问题学科素养。 【活动】4、卫星的发射过程分析 展示动画 【引导和设问】引导学生思考卫星发射的过程及原理。 设计意图：培养学生科学思维，建立空间模型和应用知识解决实际问题的能力。 【问题拓展】卫星回收过程线速度、轨道、及能量的变化。 设计意图：利用发散思维，培养学生主动探究问题的逻辑思维能力。 【活动】5、变轨的实质 【引导和设问】 （1） 离心运动、近心运动中速度的变化。 （2） 离心运动、近心运动提供的向心力与需要的向心力之间的关系。 （3） 卫星变轨后线速度、角速度、周期的变化。 设计意图：培养学生逻辑思维能力，推理论证、归纳总结能力。 【活动】6 嫦娥探月视频及轨道图片 设计意图：学生感受发射卫星的整体过程以及卫星被月球俘获过程，进一步理解卫星变轨的实质，有利于学生对理论知识的应用与空间模型的建立。 习题设置： 习题设置意图：进行课堂评价，体现“教”、“学”、“评”的一体化，检验学生的理解应用及对知识的掌握情况。 4. 本课时学生活动 学生活动：在教师引导下思考 学生活动：建立匀速圆周运动模型，利用合外力等于向心力列方程进行求解；从万有引力与重力的关系思考如何求出最小发射速度；总结第一宇宙速度的含义 学生活动：思考，交流，倾听。形成思维碰撞，通过教师的引导，学生间的相互补充，尝试用圆周运动中力的供需关系解释卫星运动的轨迹。了解第二宇宙速度和第三宇宙速度的含义。 学生活动：观察，思考 学生思考：地球同步卫星的含义，分析同步卫星的轨道特点，回答教师提出的阶进性问题。 学生总结：地球同步卫星的轨道特点。 学生活动：观察、思考 学生活动：思考、讨论、分析探究。 学生活动：观察、思考 5.本课时需渗透的核心素养以及渗透途径： 本节课时的设计重视“科学思维”素养的培养。 如， 关于宇宙速度的求解， 教材将其表述为：“我们可以从运动和受力分析入手，用万有引力定律和牛顿第二定律进行求解。”启发学生自