2017-2018学年高一物理下学期第7周宇宙航行教学设计

《第七章万有引力与宇宙航行》教案学情分析最近几十年中国航天事业高速发展，创造了一个又一个世界奇迹，让国人自豪，让民族骄傲。

从1970年中国第一颗人造地球卫星东方红一号发射成功，到2019年长征五号重型火箭再一次发射成功，中国人正一步一步奔向太空，各项航天工程有序推进。

学生通过各种媒体耳熟能详，神舟载人飞船、嫦娥探月工程、天空实验室、北斗卫星导航系统、风云系列气象卫星······这一系列辉煌成就都已载入中国航天史册，为本章的学习铺垫好了家国情怀的情感基础，增强了学生的责任感和国家认同感，每一节的学习都为学生打开了一扇通往太空的大门，学生怀揣着对地球之外的宇宙世界无与伦比的期待，开启本章的学习。

一、认知基础高中之前，学生知道一些地心说、日心说等相关史实，对一些伟大的物理学家也有些了解，像牛顿、开普勒等，包括牛顿与苹果树的故事。

在本章之前，学生在必修1中学习过自由落体加速度g，知道自由落体加速度也叫重力加速度，海拔高度越高g越小，地球表面不同纬度g略有差异。

但是，学生并不知道自由落体加速度为什么不是定值，且有进一步探究的愿望。

通过对自由落体运动的学习，学生可以测定自由落体加速度，这为“地—月检验”和“称量”地球质量的学习奠定好了基础。

学生对重力有了一定的了解，知道重力的方向是竖直向下，但是却不清楚为什么重力的方向不指向地心。

在正确的认知下，学生带着一些疑问急需通过这一章的学习去解决。

在本章之前，学生在必修2中已经学会了如何描述圆周运动，建立起了一些基本物理概念，例如：线速度、角速度、周期、向心加速度、向心力等，掌握了圆周运动向心力表达式以及匀速圆周运动的方法，具备了推导太阳与行星间引力的知识基础。

学生对离心运动和近心运动及产生条件有了一定的认识，为研究人造地球卫星的多次变轨后达到预定轨道做好了知识储备。

本章在分析双星问题时，结合花样滑冰运动员在冰面上手拉手匀速圆周运动，学生能进一步加深对向心力表达式中半径r的理解。

高中高一下册物理教学设计：宇宙航行高中高一下册物理教学设计：宇宙航行精选2篇（一）教学目标:1. 了解宇宙航行的基本概念和发展历程；2. 掌握宇宙航行的基本原理和技术；3. 认识宇宙航行对人类社会发展的影响。

教学准备:1. PowerPoint或其他媒体工具；2. 示意图或图片展示宇宙航行的相关知识；3. 相关的实验工具或模型。

教学过程:第一步: 引入 (5分钟)使用多媒体展示一些宇宙航行的图片和视频，引导学生进入学习状态，并激发学生对宇宙航行的兴趣。

第二步: 导入 (10分钟)通过讲述人类对宇宙探索的历史，介绍宇宙航行的起源和发展，包括火箭原理及发展、载人航天飞行和航天站等内容，以增强学生的背景知识。

第三步: 探究 (15分钟)1. 向学生提出以下问题：“为什么火箭能够在宇宙中飞行？”、“宇宙航行的基本原理是什么？”引导学生思考，并根据学生的回答进行讨论。

2. 展示火箭的结构和工作原理，解释推力产生的原理，并使用实验模型或示意图进行演示和说明。

第四步: 学习 (20分钟)1. 介绍宇宙航行中常用的推进器技术，如常压发动机、涡扇发动机、离子推进器等，并讲解其工作原理和应用场景。

2. 解释航天器的轨道选择和调整、速度和能量管理等关键技术，以及航天飞行中遇到的挑战和解决方法。

第五步: 实验 (20分钟)设计一个简单的实验，展示火箭发射和空间舱的设计与制造，例如使用烟花模型进行火箭发射的示范，或使用简易模型展示航天器的设计原理。

第六步: 拓展 (10分钟)讨论宇宙航行对人类社会发展的影响，包括科技创新、国际合作和人类想象力等方面，鼓励学生发表个人观点和意见。

第七步: 小结 (5分钟)总结本节课的重点内容，检查学生的理解和掌握情况，并解答他们的问题。

教学延伸:1. 鼓励学生自主了解更多有关宇宙航行的知识，并撰写研究报告或主题论文。

2. 组织学生参观航天科技展览或相关实验室，增强他们对宇宙航行的实际了解。

《宇宙航行》教学设计一、教材分析“宇宙航行”是人教版—普通高中《物理》教材·必修2—第六章“万有引力与航天”的第五小节。

主要介绍了万有引力定律的实践成就，及航天事业的发展及其巨大成果。

教材不但介绍了人造卫星中一些基本理论，更是在其中渗透了很多研究实际物理问题的物理方法。

因此，本节课是“万有引力与航天”中的重点内容，是学生进一步学习研究天体物理问题的理论基础。

人造卫星是万有引力定律在天文学上应用的一个实例，是学生学习、了解现代科技知识的一个极好素材。

通过对人造卫星原理、宇宙速度等宇宙航行知识的学习，学生不仅可以对万有引力定律有个更全面、更深入的认识，对人类进行宇宙航行有一个更为系统的了解，还有助于培养学生利用所学知识分析、解决实际问题的能力。

同时，也会让学生产生对航天科学的热爱，增强民族自豪感和自信心。

二、教学设计思路本节课是一节知识应用与扩展的课程，所以设计时注意加大知识含量，引起学生兴趣。

运用现代教育技术能够扩展可视性，精心挑选多媒体素材，重温火箭发射、变轨对接、太空活动、同步卫星、嫦娥奔月。

在每个环节，先用媒体让学生形成感性认知，以问题为中心，学生在观察与体验中思考，自觉地由浅入深，由感性到理性分层探索，再通过师生的讨论、分析、概括及应用，实现由感性认识上升为理性认识的飞跃。

同时注意方法的培养，让学生养成用万有引力是天体运动的向心力这一基本方法研究问题的习惯，避免套公式的不良习惯。

突出学生的主体作用，激励学生动脑、动口、动手，积极参与讨论，在探讨中培养团队合作精神、获取知识的同时，获得喜悦和成就感，在分析研究的过程中培养学生热爱祖国、热爱科学、热爱生活的情感。

四、教学过程教 学 流 程 设 计 说 明一、引入新课展示课题宇宙航行，背景图片：地球、卫星和广袤无垠的宇宙，令人无限遐想。

问1：看到课题，大家想到了什么，有什么想了解呢？学生会想到关于航天的各种情况：火箭发射、神舟十一号与天宫二号对接、太空漫步、人类登月、UFO 等等本节课，我们就来学习人类是如何走出地球、飞向宇宙，进行宇宙航行的。

《宇宙航行》教学设计一、设计思路以高中物理新课标的基本理念为指导方针，根据教材关于“宇宙航行”的教学内容和教学任务，以及高一学生的实际情况，利用现代多媒体教学仪器和素材，整合并改进教材的教学思路，采用问题链驱动，引导学生自主探究的教学策略。

学生不但需要理解及掌握关于“宇宙航行”的知识要点，还要具备运用已学过的知识，获取新知识，解决其他天体运动的物理问题的能力。

体会猜想，外推的科学方法，培养良好的科学思维。

二、前期分析1．学习任务本堂课是对万有引力定理的知识应用与拓展课。

主教材不但介绍了人造卫星中的一些基本理论，还渗透了很多研究实际物理问题的物理方法。

它是是学生进一步学习、研究、探索天体物理问题的理论基础。

让学生养成用万有引力是天体运动的向心力这一基本方法研究问题的习惯，避免套公式的不良习惯。

围绕第一宇宙速度的讨论，让学生形成较正确的卫星运动图景。

2．学习者在学习本节课之前，学生已经学过了平抛运动、匀速圆周运动的运动规律，具备了解决宇宙航行问题的知识基础。

对万有引力定律的内容及其在天文学上的应用也有了初步的认识，但对人造地球卫星的原理尚不清楚。

学生的思维方式尚处在由初中形象思维为主向高中抽象思维为主的过渡阶段，容易接受表象的知识，但对知识体系的条理性掌握、对易混淆知识的辨别能力还有所欠缺。

3．重点与难点重点：第一宇宙速度的推导；对人造地球卫星原理的理解；研究天体运动的基本思路与方法。

难点：第一宇宙速度是卫星发射的最小速度，是卫星环绕地球运行的最大速度；人造卫星的速度、周期的比较。

三、教学目标基于以上对教材及学生、学情的分析，按照新课标三维目标的要求，我将本节课的教学目标定位如下：知识与技能方面三个宇宙速度的数值及物理意义，会推导第一宇宙速度，了解人造地球卫星的原理及运行规律，对各种卫星的运行图景有个正确认识。

过程与方法方面经历探究人造卫星由设想变为现实的过程，体会猜想、外推的科学方法，培养学生的科学思维，并通过对卫星运行规律的分析探究，培养学生运用学过的知识解决问题、获取新知的能力。

讲练结合、视频展示【教学用具】教学平台【教学过程设计】教学环节和教学内容教师活动学生活动设计意图引入新课：播放“神舟”10号发射升空的视频剪辑录像。

媒体报导：12年朝鲜发射了“光明星3号”卫星，但发射失败，你能分析一下造成发射失败的可能原因吗？背景：牛顿提出一个著名的思想实验：从高山顶水平抛出一个铅球，当抛出速度足够大时，铅球将环绕地球运动，成为一个“小月亮”问题：牛顿思想的基础是什么？一．第一宇宙速度人造卫星就像一个小月亮，能在一定的轨道上绕地球运动。

为简化起见，假设卫星绕地球做匀速圆周运动。

问题：“什么力”提供卫播放视频引导学生理解牛顿猜想学生思考：可能是发射速度太小，也可能是……学生了解“牛顿的预言”学生思考：在地面上抛出速度较小时作平抛运动，但随着速度增大，平抛的水平位移增加，由于地球是圆形（球体），所谓的“水平位移”实际上就变成了“弧长”，如果速度再增加，“弧长”让学生真正感受科学让学生感受科学家的思想之伟大。

学习他们的科学的思维方法。

星作匀速圆周运动所需的向心力。

假设卫星地球和卫星的质量分别为M 与m ，卫星的轨道半径为r ，（如图所示）则卫星在轨道上的运行速度是多少？问题：若地球质量M 约为6×1024，地球平均半径为6400，人造卫星的半径约为地球半径即近地卫星，则其运动速度是多少？（6.67×10-11N ·m22）22Mm v G mrr =卫星运行速度GMv r =代入数据：7.9问题：近球卫星所受的万有引力即在地表所受的重力，则卫星可以做圆周运动的向心力也可理解为重力提供向心力。

从这要方向试求近地卫星的运行速度。

1．第一宇宙速度：物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，叫做第一宇宙速度，又叫环绕速度。

2．第一宇宙速度是发射速度中的最小值。

发射速度小于该值则物体定会因“平抛”而“落求解第一宇宙速度大小，并提出证明方法强调其是发射的最将等于“周长”即物体围绕地球作圆周运动。

高中物理宇宙航行教学设计
宇宙航行不但介绍了人造卫星中一些基本理论，更是在其中渗透了很多研究实际物理问题的物理方法。

下面店铺为你整理了高中物理宇宙航行教学设计，希望对你有帮助。

宇宙航行教学设计
宇宙航行教学反思
采用探究式、讨论式教学方法进行教学有以下几点优势：
1.拓展教材内容，增加教学容量。

新教材的编排与原教材相比，稍有变动，在“宇宙速度”讲解时引入了“发射速度”与“环绕速度”、“运行速度”的区别，在讲解卫星的变轨问题时，借助地球同步卫星的变轨发射讲解，拓展了教学内容。

2.提高学习兴趣，突出自主学习
本节课的内容与生活、科技息息相关，且可能会在将来的高考中有所涉及，对学生具有很大的吸引力。

加之让学生进行探究、讨论学习本节课，更加能够提高学生学习的积极性。

结论的得出是学生自己努力的结果，既突出了自主学习，又增强了学生的学习成就感，起到了积极作用。

3.改变知识获得的渠道，促进教师职能的转变
采用探究式、讨论式教学方法进行教学改变了以前学生被动获得知识的方式，变为学生通过在老师的指导下互相合作交流主动获得知识。

教师和学生的角色作用变得更加合理。

教师与学生之间是一种平等协作的关系，这也为建立和谐民主的教学氛围奠定了基础。

总而言之，本节课的教学设计有三个特点：
1、学生在课堂中占主体地位。

2、学生获得知识的方式得到转变。

3、教师的角色转变为学生学习的指导者和学习过程的组织者。

教学设计可得：这就是物体在地球附近绕地球做匀速圆周运动的必须具有的速度，叫作第一宇宙速度。

如果不知道地球的质量，但知道地球表面的重力加速度g ，如何求宇宙第一速度v ？物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动时，还可近似认为是重力来提供需要的向心力：由此可见：要发射一颗绕地球表面附近运行的人造卫星，发射速度必须等于7.9km/s 。

所以宇宙第一速度是最小的发射速度。

245.9810M kg =⨯2MmG mg R=2v mR =7.9/GMv km s R==飞行器沿椭圆轨道运动发射速度v越大，轨道的远地点离地球就越远。

当速度v >11.2km/s，飞行器将将脱离地球引力的束缚，永远离开地球，绕着太阳运动。

11.2km/s被称作第二宇宙速度，也称为逃逸速度。

当速度v >16.7km/s时，飞行器将脱离太阳引力束缚，飞到太阳系以外。

16.7km/s 被称为第三宇宙速度。

卫星的向心加速度、线速度、角速度、周期与轨道半径的关系是怎么样的呢？根据万有引力提供卫星绕地球运动的向心力，即有：GMmr 2＝ma n ＝m v 2r ＝mω2r ＝m 4π2T 2r (1)a n ＝GMr 2，r 越大，a n 越小． (2)v ＝ GMr，r 越大，v 越小． (3)ω＝ GMr 3，r 越大，ω越小． (4)T ＝2πr 3GM，r 越大，T 越大注意区分人造卫星的两个速度①发射速度：指将人造卫星送入预定轨道运行所必须具有的速度，卫星离地面越高，需要的发射速度越大．①绕行速度：指卫星在进入轨道后绕地球做匀速圆周运动的线速度．同步卫星具有什么样的特点呢？ (1)定轨道平面：所有地球同步卫星的轨道平面均在赤道平面内．。

一、教学目标（一）知识与技能教学设计6.5《宇宙航行》（1）知道人造地球卫星的运行原理，会运用万有引力定律和圆周运动公式分析解答有关卫星运行的原因；（2）掌握三个宇宙速度，会推导第一宇宙速度；（3）简单了解航天发展史。

（4）能用所学知识求解卫星基本问题。

（二）过程与方法（1）培养学生科学探索能力；（2）培养学生在处理实际问题时，如何构建物理模型的能力；（3）学习科学的思维方法培养学生归纳、分析和推导及合理表达能力。

（三）情感态度与价值观介绍我国航天事业的发展现状，激发学习科学，热爱科学的激情，增强民族自信心和自豪感。

二、教具：多媒体课件、投影仪、计算机三、教学重点难点（1）第一宇宙速度的推导；（2）人造卫星运转的环行速度与卫星发射速度的区别；（3）卫星做圆周运动时，各物理量的关系。

四、教学方法启发探究式教学、多媒体辅助教学。

五、课前准备1.学生的学习准备：预习人造卫星的发射、第一宇宙速度的计算。

2.教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案。

六、教学过程（一）创设情境，激发情感，引入新课1.利用多媒体播放视频：（1）中国人的“飞天”梦想，（2）万户飞天（3）外国人的“飞天”梦想2.多媒体展示学习目标3.学生阅读“牛顿关于卫星的设想”问题情境：1.月球也要受到地球引力的作用,为什么月亮不会落到地面上来?2.若抛出物体的水平初速度足够大,物体将会怎样?试大胆猜想。

通过这些激发学生学习兴趣。

（二）教学过程一、宇宙速度1、多媒体动画演示：以逐渐增大的水平速度平抛物体看是否落回地面学生观察落地点的变化，落地点为什么会变化？2.牛顿的思考与设想：△抛出的速度v 越大时，落地点越远，速度不断增大，将会出现什么结果？△牛顿根据自己的设想草拟了一幅极富创意的人造卫星原理图。

△牛顿的设想由于受技术条件的限制，物体不可能达到这样的速度，但他的思想启发了后人，在太空探索中立了头功。

△动画展示牛顿的设想过程。

3.算一算:物体初速度达到多大时就可以成为一颗人造卫星呢?引导学生建模：设地球质量为M，半径为R。

宇宙航行教学设计-、设计思想本节内容是万有引力定律应用的重点内容，是匀速圆周运动和万有引力定律的结合。

在宇宙速度的教学部分，教师合理的为学生搭建台阶，学生建立物理模型应用已知的圆周运动和万有引力定律推导人造卫星的环绕速度，培养学生解决物理问题的能力。

本节课是“万有引力定律与航天”中的重点内容，是学生进一步学习、研究、探索天体物理问题的理论基础。

另外，学生通过对人类在宇宙航行领域中的伟大成就及我国在航天领域成就的了解，也将潜移默化地产生对航天科学的热爱，增强学生的民族自信心和自豪感。

二、教学目标(1)知道人造地球卫星的运行原理，会运用万有引力定律和圆周运动公式分析解答有关卫星运行的原因。

(2)掌握三个宇宙速度，会推导第一宇宙速度。

(3)理解卫星的运行速度、周期与半径的关系，了解同步卫星的特点。

建立起关于各种卫星运行状况的正确图景。

(4)了解人类探索太空的过程，感受科技发展对人类进步的巨大促进作用，通过对我国航天事业的了解，参透爱国主义教育。

三、教学方法多媒体辅助教学、启发式教学、“问题-探究式”教学。

四、教学重点(1)第一宇宙速度的推导，了解第二、第三宇宙速度。

(2)卫星运行速率与轨道半径之间的关系。

五、教学难点人造卫星运行速度与卫星发射速度的区别。

教学过程:一、创设情境，激发情感，引入新课利用多媒体观看“神七问天”教师：卫星是如何上天的？是如何到达指定高度的？会掉下来吗？是什么力使卫星能绕地球飞行？本节课，我们就来学习人类如何走出地球，飞上宇宙，进行宇宙航行的。

二、新课教学1、引导学生猜想、提出“牛顿的设想”。

教师：我们知道，地球对周围的一切物体都有引力的作用，因此我们抛出的物体会落回地面，在地面抛出一个物体，抛出的速度越大，落地点与抛出点的水平距离越大。

地球可近似看成个球体，如果抛出的速度很大，地面还能看成是水平面吗？学生：不能？应是球面。

教师：如果不断增大抛出的速度，可能出现什么现象？牛顿说过“没有大胆的猜测就没有伟大的发现”。