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宇宙航行教學(xué)設計
作為一位優(yōu)秀的人民教師，通常會(huì )被要求編寫(xiě)教學(xué)設計，教學(xué)設計把教學(xué)各要素看成一個(gè)系統，分析教學(xué)問(wèn)題和需求，確立解決的程序綱要，使教學(xué)效果最優(yōu)化。寫(xiě)教學(xué)設計需要注意哪些格式呢？下面是小編收集整理的宇宙航行教學(xué)設計，歡迎閱讀，希望大家能夠喜歡。
一、設計思想
宇宙航行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(shí)際物理問(wèn)題的物理方法。因此，本節課是“萬(wàn)有引力定律與航天”中的重點(diǎn)內容，是學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習研究天體物理問(wèn)題的理論基礎。另外，學(xué)生通過(guò)對人造衛星、宇宙速度的了解，也將潛移默化地產(chǎn)生對航天科學(xué)的熱愛(ài)，增強民族自信心和自豪感。
學(xué)生已學(xué)過(guò)平拋運動(dòng)、勻速圓周運動(dòng)、萬(wàn)有引力定律等基本理論，具備了解決問(wèn)題的基本工具。
本節重點(diǎn)講述了人造衛星的發(fā)射原理，推導了第一宇宙速度，并介紹了第二、第三宇宙速度。人造衛星是萬(wàn)有引力定律在天文學(xué)上應用的一個(gè)實(shí)例，是人類(lèi)征服自然的見(jiàn)證，體現了知識的力量，是學(xué)生學(xué)習了解現代科技知識的一個(gè)極好素材。
本節課的難點(diǎn)在于對人造衛星原理的理解，因此教學(xué)設計上采用理論探究法，在設計中突出發(fā)揮學(xué)生的主體作用，課堂中通過(guò)設疑→思考→啟發(fā)→引導這樣一條主線(xiàn)，激發(fā)鼓勵學(xué)生的大膽思考、積極參與，讓學(xué)生通過(guò)自己的分析研究來(lái)掌握獲取相關(guān)的知識和方法。
二、教學(xué)目標
�。ㄒ唬┲R和能力目標
1．了解人造地球衛星的有關(guān)知識和航天發(fā)展史。
2．知道三個(gè)宇宙速度的含義和數值，會(huì )推導第一宇宙速度。
3．理解衛星的線(xiàn)速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系。
�。ǘ┻^(guò)程與方法目標
1．在學(xué)習牛頓對衛星發(fā)射的思考過(guò)程的同時(shí)，培養學(xué)生科學(xué)探索能力；培養學(xué)生在處理實(shí)際問(wèn)題時(shí)，如何構建物理模型的能力。
2．通過(guò)對衛星運行的線(xiàn)速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系的討論，培養學(xué)生運用知識分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
�。ㄈ┣楦袘B(tài)度與價(jià)值觀(guān)目標
1．通過(guò)展示人類(lèi)在宇宙航行領(lǐng)域中的偉大成就，激發(fā)學(xué)生學(xué)習物理的熱情。
2．通過(guò)介紹我國在航天方面的成就，激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國熱情，增強民族自信心和自豪感。
3．感知人類(lèi)探索宇宙的夢(mèng)想，促使學(xué)生樹(shù)立獻身科學(xué)的人生觀(guān)和價(jià)值觀(guān)。
三、教學(xué)重點(diǎn)
1．第一宇宙速度的推導。
2．衛星運行的線(xiàn)速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系。
四、教學(xué)難點(diǎn)
衛星的發(fā)射速度與運行速度的關(guān)系。
五、教學(xué)方法
探究、講授、討論。
六、教學(xué)準備
多媒體。
七、教學(xué)過(guò)程
�。ㄒ唬┮胄抡n
通過(guò)前面的學(xué)習我們知道了，人類(lèi)通過(guò)站在地球上的觀(guān)測，認識到了天體做什么樣的運動(dòng)，并進(jìn)一步弄清了天體為什么要做這樣的運動(dòng)。然而人類(lèi)并不滿(mǎn)足于只站在地球上探索宇宙的奧秘。本節課，我們就來(lái)學(xué)習人類(lèi)是如何走出地球，飛向宇宙，進(jìn)行宇宙航行的。（利用幻燈片，向學(xué)生展示一些航天類(lèi)的圖片，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣。）
�。ǘ┩七M(jìn)新課
牛頓的思考
探究：怎樣才能使得一個(gè)物體繞著(zhù)地球做圓周運動(dòng)？
先讓學(xué)生思考、討論，教師可根據學(xué)生情況引導學(xué)生思考。
我們知道，在地面上將一個(gè)物體水平拋出，若拋出時(shí)速度越大，則落地點(diǎn)距拋出點(diǎn)的水平距離越大。如果拋出速度很大時(shí)，我們還能將地面看作平面嗎？（不能）
早在16世紀道的牛頓就曾思考過(guò)這個(gè)問(wèn)題。（播放衛星發(fā)射原理動(dòng)畫(huà)，并向學(xué)生分析。）
從地球上最高的山峰上將物體水平拋出，速度越大，落地點(diǎn)就越遠。如果拋出的速度足夠大，物體就不在落回地面，它將繞地球運動(dòng)，成為一顆人造地球衛星。
宇宙速度
探究：以多大的速度發(fā)射這個(gè)物體，物體就剛好不落回地面，成為一顆繞地球表面做勻速圓周運動(dòng)的衛星呢？
1．第一宇宙速度
物體最終繞地球表面做勻速圓周運動(dòng)，引力為其做圓周運動(dòng)提供向心力。
代入數據得v=7.9/s
這就是物體在地面附近做勻速圓周運動(dòng)的速度，叫做第一宇宙速度。
如果發(fā)射速度大于第一宇宙速度，結果會(huì )怎樣呢？
2．第二宇宙速度
當拋出物體的速度繼續增大，地球引力將不足以為其做圓周運動(dòng)提供向心力，物體將會(huì )脫離地球引力，離開(kāi)地球。這個(gè)速度為v=11．2/s。我們把v=11.2/s叫做第二宇宙速度。如果發(fā)射速度大于第一宇宙速度，而小于第二宇宙速度，它繞地球運行的軌跡就不是圓，而是橢圓。
3．第三宇宙速度
物體脫離地球引力的束縛后，還會(huì )受到太陽(yáng)引力的束縛。若拋出的速度足夠大，物體還將脫離太陽(yáng)引力的束縛，飛向太陽(yáng)系之外的宇宙空間。這個(gè)速度v=16．7v/s。這個(gè)速度叫做第三宇宙速度。
衛星運行的線(xiàn)速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系。
探究：目前為止，人類(lèi)發(fā)射的人造地球衛星已經(jīng)有幾千顆了，這些衛星運行的快慢不同，那么衛星運行的快慢與什么因素有關(guān)呢？
學(xué)生可能的答案：質(zhì)量、軌道半徑……
我們將不同軌道上的衛星繞地球運動(dòng)都看成是勻速圓周運動(dòng)。
可得：
結論：線(xiàn)速度、角速度、周期都與衛星的質(zhì)量無(wú)關(guān)，僅由軌道半徑?jīng)Q定。
當衛星環(huán)繞地球表面運行時(shí)，軌道半徑最小為地球半徑（r=R），此時(shí)線(xiàn)速度最大，角速度最大，周期最小。則
=7.9/s
=1.24×10—3rad/s
=84in
即衛星繞地球運行的最大速度為7.9/s。
人造衛星的發(fā)射速度與運行速度
�。úシ沛隙鹨惶柊l(fā)射的模擬視頻，讓學(xué)生了解衛星發(fā)射的全過(guò)程，學(xué)生也將對發(fā)射速度和運行速度有一個(gè)了解。）
1．發(fā)射速度
發(fā)射速度是指衛星在地面附近離開(kāi)發(fā)射裝置的初速度，一旦發(fā)射后再無(wú)能量補充，要發(fā)射一顆人造地球衛星，發(fā)射速度不能小于第一宇宙速度。
2．運行速度
運行速度指衛星在進(jìn)入運行軌道后繞地球做圓周運動(dòng)的線(xiàn)速度。當衛星“貼著(zhù)”地面飛行時(shí)，運行速度等于第一宇宙速度，當衛星的軌道半徑大于地球半徑時(shí)，運行速度小于第一宇宙速度。
夢(mèng)想成真
學(xué)生先閱讀，然后教師簡(jiǎn)述補充。（借助于多媒體，一邊向學(xué)生展示，一邊介紹，注意情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān)目標的實(shí)現。）
其實(shí)早在六百多年前的明朝，一個(gè)名叫萬(wàn)戶(hù)的人就曾有“飛天”的壯舉，但最終未能成功，并為之付出了生命。萬(wàn)戶(hù)是世界上第一個(gè)利用火箭向太空搏擊的英雄。他的努力雖然失敗了，但他借助火箭推力升空的創(chuàng )想是世界上第一個(gè)，因此他被世界公認為“真正的航天始祖”，為了紀念這位世界航天始祖，世界科學(xué)家將月球上的一座環(huán)形火山命名為“萬(wàn)戶(hù)山”。
19世紀中葉，俄羅斯學(xué)者，齊奧爾科夫斯基，提出利用噴氣推進(jìn)的多級火箭，運載發(fā)射衛星。
1957年10月4日，世界上第一顆人造衛星成功在蘇聯(lián)發(fā)射成功。
1961年4月12日，世界上第一次載人飛行，蘇聯(lián)。
1969年7月16日，人類(lèi)第一次登上月球，美國。
1970年，中國第一顆人造衛星發(fā)射成功。
2003年10月15日，中國第一次載人飛行。
2007年，嫦娥一號成功發(fā)射。
然而人類(lèi)對宇宙的探索并不是一帆風(fēng)順的，無(wú)數探索者用自己的汗水和生命鋪設了人類(lèi)通往宇宙的道路。
1986年1月28日，美國，挑戰者號航天飛機升空后爆炸，七名宇航員遇難。
2003年2月1日，美國，哥倫比亞號航天飛機返航時(shí)爆炸，七名宇航員遇難。
�。ㄈ┱n堂小結
盡管人類(lèi)已經(jīng)跨入太空，登上月球，但是，相對于宇宙之宏大，地球和月亮不過(guò)是茫茫宇宙中的兩粒塵埃；相對于宇宙之久長(cháng)，人類(lèi)歷史不過(guò)是宇宙年輪上一道小小的刻痕。宇宙留給人們的思考和疑問(wèn)深邃而廣闊。宇宙有沒(méi)有邊界？有沒(méi)有起始和終結？地外文明在哪里？這些都是留給大家待以解決的問(wèn)題。
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