宇宙航行教学设计

结论都是由学生在学习小组中探究得到，学生的自信心得到极大的满足，更主要使他们从被动接受变为主动索取。
利用第一宇宙速度是近地环绕速度的特点和地面附近重力近似等于万有引力来进行学生间的智力竞赛。
理论
探究
由
提出问题
（1）将卫星送入低轨道和送入高轨道哪一个更容易？为什么？
（2）所需要的发射速度，哪一个更大？为什么？
（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。
情感态度
与价值观
（1）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；
（2）感知人类探索宇宙的梦想，促使学生树立献身科学的人生价值观。
教学重点
（1）第一宇宙速度的推导；来自百度文库
（2）人造卫星运转的环行速度与卫星发射速度的区别；
3、进行推测并引入牛顿人造卫星发射原理。
4、并引入人造卫星的概念。
利用前面所学的物体做匀速园周运动的受力特点
运行的最小半径为多少？最大的线速度？让学生以小组为单位进行探究。在理想情况下，运行的半径最小就是靠近地面的人造卫星，半径近似等于地球半径，也就是最大的线速度，学生得出：
可以近似认为r=R，将此代入，地球质量为5.89×1024Kg，半径为R=6.37×106m，G=6.67×10-11N·m2/Kg2
请同学们利用前面所学习的天体运行的知识来定量的推导出它们与什么因素有关呢？
1、小组间进行合作学习。
2、分组汇报学习的结果。
采用任务驱动法，进入本节课探究活动的主题。让学生自己利用已学的知识进行分析、归纳、总结，并结合刚才视频中的信息来初步判断自己的结论。
续上
3、师生共同来总结：（板书）
通过各小组内的讨论和各小组间的相互辩论可以发现出现问题的同学的症结所在，不仅让学生获取了正确的知识同时让学生在解决问题的过程中产生了成功的快感。
以兴趣入手
激发求知欲
提出
问题
抛出去的石头会落向地面，为什么卫星发射出去后不落回地面呢？物体要想成为卫星的条件是什么呢？
学生先进行猜测—合作—交流。
培养学生思考、合作学习、探究学习的能力
理论
探究
1、汇报合作结果，并简要说出依据。
2、教师引导学生回顾平抛运动，并做抛物实验，观察落地点与抛出速度之间的关系。
学以
致用
展示各种卫星的图片，和学生一起讨论有关卫星的轨道和同步卫星的相关知识。并用动画展示同步卫星的运行和近地卫星的区别
梦想
成真
本节课的最后，播放了一段嫦娥奔月的视频，和宇航员在月球上的足迹图片。预计不久的将来，哪个国家也将登上月球，同学们高呼“中国”，那么我们现在能做些什么呢？让同学感想到：我们是祖国的未来的希望，现在需要努力学习科学文化知识，将来为祖国的航天事业做贡献。要培养学生坚韧不拨、勇于探索、协力合作的科学精神以及严谨求实、谦虚谨慎、勇于质疑科学态度；也要培养学习者热爱科学、热爱祖国的情感；努力学习、振兴中华的责任感。
第六章 万有引力与航天
第五节《宇宙航行》
（一）课标要求
认识发现万有引力定律的重要意义，体会科学定律对人类探索未知世界的作用。
（二）教学背景分析
本节讲述了人造卫星的发射原理，推导了第一宇宙速度，并介绍了第二、第三宇宙速度。人造卫星是万有引力定律在天文学上应用的一个实例，是人类征服自然的见证，体现了知识的力量，是学生学习了解现代科技知识的一个极好素材。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“万有引力定律与航天”中的重点内容，是学生进一步学习天体物理问题的理论基础。另外，学生通过对人造卫星的了解，也将潜移默化地产生对航天科学的热爱，增强民族自信心和自豪感。
（3）卫星做圆周运动时，各物理量的关系；
（4）同步卫星的特点。
教学难点
（1）人造卫星运转的环行速度与卫星发射速度的区别；
（2）卫星做圆周运动时，各物理量的关系。
（四）教学流程图
（五）教学过程
环节
教学内容
设计意图
情景
引入
用图片和视频展示我国航天发展的历史，第一颗人造卫星发射成功的报道，第一个宇航员杨利伟，第一个宇航员太空行走视频。
（3）发射速度和卫星绕地旋转的速度是不是同一速度？发射速度大说明什么？卫星运转速度大又说明什么？
我们刚研究过，当卫星的轨道半径越大时，卫星绕地球旋转时的速度越小，卫星发射时越难，送入轨道需要消耗的能量越多，发射的速度必须越大，由此我们可以得出要将人造卫星送入轨道的发射速度必须大于多少？学生分析得出v≥7.9km/s。
代入数值得v=7.9km/s
v1=7.9km/s是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，叫第一宇宙速度（环绕速度）。（板书）
提出问题利用上节课所学知识我们是不是有其它能计算第一宇宙速度的方法呢？请同学们独立思考并来回答看谁思考的快？
培养学生的表达能力，并利用以学知道进行迁移顺利进入所学知识
教学活动以学生为主体，学生已学过平抛运动、匀速圆周运动、万有引力定律等基本理论，具备了解决问题的基本工具。本节课的难点在于对人造卫星原理的理解，因此教学设计上采用理论探究法：在设计中突出发挥学生的主体作用，课堂中通过设疑→思考→启发→引导→讨论→总结这样一条主线，激发鼓励学生的大胆思考、积极参与，让学生通过自己的分析研究来掌握获取相关的知识和方法。
总结：第一宇宙速度是发射卫星所需的最小速度，是所有环绕地球运行卫星的最大速度。
引导：发射速度越大，人造卫星就进入更高的轨道，当速度大到某一值时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运动我们把这个速度叫第二宇宙速度（脱离速度），它的大小为v2=11.2km/s。
同时分析飞到太阳系以外的宇宙空间，速度必须等于或大于16.7km/s，这个速度叫第三宇宙速度（逃逸速度）。
（三）教学目标及教学重点、难点
教
学
目
标
知识与
技能
（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）掌握同步卫星的相关知识；
（4）简单了解航天发展史。
过程与
方法
（1）培养学生科学探索能力；
（2）培养学生在实际问题时，如何构建物理模型的能力；
用动画展示牛顿卫星发射原理和三个宇宙速度，并强调它们都是发射速度。
仍然采用小组共同学习的方式，这一部分知识的理解是个难点。学生对在轨道上的速度大小比较可能比较容易，但对发射速度可能不好理解，因为没讲功和能所以提到重力做功不合适，但可以举物理的上抛来类比。
小组合作探究
既然刚才我们已经知道了要想使物体成为卫星，需要使它具有很大的速度，同时我们也知道地球的卫星有许多，卫星的体积，质量和运行的轨道半径也是各不相同，那么它们运行的线速度、角速度、周期、向心加速度等与什么因素有关呢？