3.5 太空探索（选学） 教学设计-2025-2026学年高一上学期物理教科版必修第二册

该高中物理教学设计聚焦太空探索中万有引力与圆周运动规律，以万户飞天雕像图导入，引出克服地球引力的核心矛盾，串联人类早期探索、中国航天发展（神舟、天宫、嫦娥）及深空探测（祝融号）脉络，搭建从古至今的学习支架。 特色在于以时间脉络和图像史料（万户、神舟、天宫、祝融图）为线索，融合物理观念（统一航天任务的天体力学规律）与科学态度（家国情怀、民族自信），通过工程关联物理分析法解决认知误区，分层任务助力科学思维培养，为教师提供清晰教学脉络和素养融合策略。

教学设计 课程名称 太空探索（选学） 选用教材 高中物理教科版必修二 教学章节 第三章第五节 授课对象 高一学生 授课类型 新授课 授课学时 1课时（45分钟） 一、教学内容分析 本节课是万有引力整章收尾拓展选学内容，以人类太空探索时间脉络为主线，分为三大板块：第一板块人类早期太空探索里程碑，介绍阿波罗登月、人造卫星诞生，理解人类迈出地外探索第一步；第二板块我国航天完整发展脉络，从明代万户飞天的古代飞天尝试，到神舟载人飞船、太空出舱、天宫空间站、嫦娥探月工程，完整梳理中国航天从梦想走向现实的历程；第三板块深空探测展望，以祝融号火星车为代表，介绍行星探测、星际探索的未来方向。搭建 “人类全球航天历程→中国从古至今飞天追梦脉络→深空探测未来展望” 完整线索，融合历史、物理、工程、家国教育，让学生体会万有引力、圆周运动等基础物理是全部航天工程的底层支撑。 二、学情分析 1. 知识基础 学生已经完整掌握万有引力、人造卫星、三大宇宙速度全部动力学规律，清楚卫星轨道受力原理；听过神舟、嫦娥、祝融等航天名词，但不了解各项工程背后对应的物理知识；对万户飞天的历史意义、我国航天完整发展时间线认知零散。 2. 能力基础 学生能够用万有引力解释单一人造卫星运动，但缺少将航天工程与天体物理知识结合的综合联系能力；无法自主梳理古今、国内外航天事件的发展逻辑；缺少搜集、归纳航天史料的梳理整合能力。 3. 思维基础 学生存在多处顽固认知误区：古代万户飞天只是空想，没有科学价值；航天工程仅依靠火箭技术，和高中天体物理无关；载人飞船、空间站、月球探测器遵循完全不同的物理规律；太空探索只有科研价值，对民生没有帮助。 三、教学目标 1. 物理观念 建立太空探索完整物理观念：全部人造航天器、登月探测器、火星车轨道运动，均遵循万有引力与圆周运动规律；从古至今人类飞天探索的本质，都是克服地球引力、改变物体轨道速度；我国从古代飞天梦到现代空间站、火星探测，依托同一套天体力学基础；深空行星探测同样依靠万有引力计算轨道。 2. 科学思维 依托万户飞天雕像图建立古代飞天梦想物理溯源思维；借助神舟五号载人飞船图建立载人航天器轨道建模思维；利用天宫二号空间实验室图建立长期在轨空间站受力分析思维；结合祝融号火星车实物图建立深空行星探测轨道推演思维，实现古代梦想溯源、载人航天建模、空间站受力解读、深空探测规律延伸完整链条思维训练。 3. 科学探究 梳理全球登月、卫星发展历程，提炼背后共用的天体运动物理原理；梳理万户、神舟、天宫、嫦娥国内航天脉络，对比古今飞天实现手段的物理差异；结合祝融号火星探测任务，分析地火转移轨道受力规律；完整经历 “全球航天事件提取通用物理模型→中国古今飞天工程对比物理原理→深空探测任务推演轨道万有引力规律” 标准化史料探究梳理流程。 4. 科学态度与责任 感受明代万户敢于以身试验的探索精神，树立中华飞天梦想的历史底蕴；全面认识我国航天从无到有、多领域全面突破的伟大成就，增强民族航天自信；明白万有引力、圆周运动等高中基础物理是航天工程的核心理论支撑，培养脚踏实地学好物理、助力我国深空探索事业的责任感，树立持续探索宇宙、勇于追梦的科学品格。 四、教学重难点 重点 中国航天完整发展脉络：万户飞天、神舟载人、天宫空间站、嫦娥探月、火星探测 所有航天任务统一依托万有引力、天体圆周运动规律 难点 建立 “古代飞天尝试 — 现代航天工程” 统一的物理底层逻辑 结合航天工程实例，关联前序天体运动、万有引力全部知识 五、教学方法 时间脉络史料讲授法：按照古代 — 近代 — 现代梳理中外航天事件； 工程关联物理分析法：每一项航天任务对应万有引力、卫星轨道知识； 小组分享归纳法：学生列举身边航天相关民生应用； 家国情怀拓展法：依托中国航天里程碑渗透民族自信教育； 图像解读梳理法：四张代表性航天图片分段梳理发展阶段。 六、教学资源 教科版必修第二册物理课本；万户飞天雕像图、神舟五号载人飞船图、天宫二号空间实验室图、祝融号火星车实物图；中外航天发展时间轴 PPT；航天工程与天体物理关联思考题单；我国航天成就拓展短视频；多媒体课件、黑板、小组分享记录纸。 七、教学设计 教学环节 教师活动 学生活动 环节一 万户飞天雕像图导入，追溯中华千年飞天梦想（6 分钟） 展示万户飞天雕像图 抛出导入问题：六百多年前万户尝试火箭飞天，如今神舟、嫦娥实现飞天梦想，二者背后共同的物理阻碍是什么？引导学生说出地球万有引力束缚；顺势引出本节课主线：人类全球航天历程、中国航天完整发展、深空探测未来展望。 组织同桌两人交流一分钟，梳理 “克服地球引力” 是古今飞天共同核心难题。 观看万户飞天雕像图，知晓中华民族飞天梦拥有悠久历史；明白航天探索的核心物理矛盾是地球引力，带着航天工程与物理关联的学习目标进入新课。 环节二 神舟五号飞船图，梳理中国载人航天里程碑（11 分钟） 展示神舟五号载人飞船图 讲解 2003 年我国首次载人航天突破，后续延伸太空出舱、太空授课；结合前一节人造卫星知识，说明飞船绕地轨道依靠万有引力充当向心力；同步随堂提问：神舟飞船轨道越高，运行速度如何变化？和地面发射难度有什么关系？ 布置四人小组讨论任务：口述神舟飞船运行对应的天体物理规律，对比万户古代尝试与现代载人航天的实现差异，限时三分钟。 观看神舟五号载人飞船图，能关联人造卫星、第一宇宙速度知识点解释飞船轨道运动；分清古代火箭尝试与现代航天完整工程的技术、物理条件差距。 环节三 天宫二号空间站图，拓展长期在轨空间实验室（13 分钟） 展示天宫二号空间实验室图 介绍我国自主建造长期在轨空间站，说明空间站持续圆周运动的受力条件；过渡到嫦娥探月工程，月球绕地、探测器登月轨道均遵循万有引力；再展示祝融号火星车实物图 解读地火转移轨道，行星间引力控制探测器抵达火星；统一归纳：载人飞船、空间站、月球 / 火星探测器全部依托本章天体力学规律。 观看天宫二号空间实验室图、祝融号火星车实物图，能分别对应卫星、天体轨道知识点解释空间站、深空探测任务；完整串联我国载人、探月、探火三大航天板块。 环节四 航天关联习题分享，课堂总结布置分层任务（10 分钟） · 出示古今飞天物理对比、空间站轨道规律、火星探测受力三道思考题；带领学生复盘万户古代飞天、神舟载人、天宫空间站、祝融深空探测四大板块；整合四张配图梳理本节课全部内容，梳理古代飞天史料图、载人航天工程图、空间站轨道图、火星深空探测图四大板块考点；点明所有航天任务底层均为万有引力、圆周运动。 · 独立完成三道航天物理思考题，能统一用天体力学解释各类航天设备；整合四张配图对应的万户飞天雕像图、神舟五号载人飞船图、天宫二号空间实验室图、祝融号火星车实物图全部知识点，纠正 “航天和高中天体物理无关”“不同航天器受力规律完全不同” 两类认知误区；记录分层课后任务。 环节五 课堂总结、分层课后任务（3 分钟） · 整合四张配图梳理课堂主线：万户飞天雕像图追溯中华民族千年飞天梦想，核心难题是地球万有引力→神舟五号载人飞船图实现近地载人轨道飞行，对应人造卫星圆周运动规律→天宫二号空间实验室图建成长期在轨大型航天器，拓展高轨道空间站受力模型→祝融号火星车实物图开展地火深空行星探测，将万有引力规律延伸至太阳系行星之间，完整覆盖古代梦想、载人航天、空间站、深空探测四大板块。 · 梳理全课框架：1. 古代飞天：万户火箭尝试；2. 中国载人航天：神舟飞船、太空出舱；3. 空间站、嫦娥探月；4. 深空探测：祝融火星车；统一底层原理：万有引力提供天体圆周运动向心力；黑板同步思维导图，古今航天统一物理规律、深空探测轨道两大要点重点标注。 · 布置分层课后任务：基础任务列举三项中国航天成就并写出对应物理原理；提升任务简述神舟飞船绕地运动的动力学方程；拓展任务搜集祝融号火星探测的轨道相关资料。 整合四张配图全部知识点，梳理完整从古至今、从近地到深空的航天发展脉络，规划课后任务完成顺序。 环节六 课堂收尾（2 分钟） · 回扣开篇万户飞天雕像图总结：从古代飞天幻想到现代火星探测，千百年太空探索的背后，全是本章学习的万有引力、圆周运动物理规律，学好基础物理，是未来深空探索的根基。 完整回顾中国航天发展脉络、各类航天器统一天体力学原理，理清 “古代飞天提出引力难题→载人航天实现近地轨道飞行→空间站长期在轨运行→火星探测器开展深空行星探测” 完整梳理思路。 八、板书设计 九、课程思政 本节课依托万户飞天雕像图、神舟五号载人飞船图、天宫二号空间实验室图、祝融号火星车实物图四组教材素材，沿着明代万户以身试验追逐飞天梦想、我国神舟系列突破载人航天、自主建成天宫空间站、祝融号实现火星着陆深空探测的时间脉络开展教学，培养学生从古物史料挖掘物理探究初心、从航天工程实物关联天体动力学基础规律、辩证看待古代梦想与现代科技传承发展的人文科研品格；六百多年前万户敢于冲破束缚试验火箭飞天，彰显中华民族与生俱来的探索未知、追逐星空的精神；我国从零起步，先后突破载人、出舱、空间站、月球、火星探测一系列核心航天技术，全部依靠自主研发，打破国外技术垄断，充分体现新时代大国航天成就，极大增强学生民族科技文化自信；从万户到祝融，跨越千年的飞天梦想依靠万有引力、圆周运动等基础物理逐步落地，引导学生认识基础物理是航天事业的底层支撑，激励学生脚踏实地学好物理，传承探索精神，未来助力我国星际深空探测事业发展。 十、教学反思和修改 · 教学反思：本节课借助四张核心配图完成太空探索人文拓展教学，史料分享参与度较高，但学生存在两处典型顽固误区：一是认为航天工程只依靠火箭技术，和高中万有引力、卫星轨道知识无关；二是觉得空间站、火星探测器受力规律和普通近地卫星完全不同，无法提炼统一底层物理模型；同时部分学生不能自主把航天事件和前序天体运动公式对应关联。 · 修改措施：课前印制中国航天成就与天体物理对应预习单；课堂增加航天工程物理原理匹配、古今飞天对比辨析抢答练习；延长四人小组航天图片史料解读、轨道规律关联讨论时长，逐组核对航天器统一受力模型；课后配套航天工程物理关联梳理作业，严格规范航天与天体物理结合、统一万有引力规律双重认知训练。 学科网（北京）股份有限公司 $