《人造卫星宇宙速度》教学案例

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  我是一名来自一线的高中物理教师,几年来的教学实践中深深感受到当前教学中更新教学观念,丰富教学内容,提高教学质量,培养学生综合素质的迫切性和重要性。为此,我尝试应用多种教学媒体于课堂上,下面就我在讲解《人造卫星宇宙速度》这节课时提几点认识,以供同仁们参考、指正:
  高一物理第六章第五节《人造卫星宇宙速度》重点讲述了人造卫星的发射原理,推导了第一宇宙速度,介绍了三个宇宙速度的含义。本节内容是万有引力定律在天体运动中的具体运用,是航天科学技术理论基础。引导学生运用科学的思维方法,探究人造卫星的发射原理,进行知识的正向迁移,顺利、流畅地推导第一宇宙速度,有助于培养学生的发散思维、逻辑思维,发展分析推理的能力。另外,学生通过对人造卫星、宇宙速度的了解,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。
  学情分析:高一学生热爱科学,学习积极性较高。我与同学们之间的关系较为和谐融洽,课堂气氛活跃,敢于交流、讨论,发表自己的观点、看法。
  通过前面的学习,学生已对曲线运动的特点、万有引力定律已有一定的了解。在此基础上,通过我的合理诱导,按照迁移规律科学地设计问题情境,促进学生探究,获得新知。
  学习目标:
  1、理解人造卫星发射原理,会推导第一宇宙速度,了解三个宇宙速度的含义。
  2、学习科学的思维方法,发展思维的独立性,提高发散思维能力、分析推理能力和合理表达的能力。
  3、在主动学习合作探究过程中,体验和谐、流畅、民主、愉悦的学习情境,在满怀热望的探究中不断获得美的感受和成功进步。
  4、迸发学习科学,热爱科学的激情,油然产生民族自信心和自豪感。
  设计理念:教学活动中,以学生为主体,我顺其自然,尊重学生的身心发展和认知规律,适时诱导、点拨,促进学生知识、能力、品德三维一体的全面发展。
  教学媒体设计:自制多媒体课件,插入与课文内容相关的动画文体,创设情境,激发热望,增强感性认识,将抽象变得具体,帮助学生认识科学的本质及内涵。并利用课件板书相关内容,增大课堂容量。
  教学过程:
  一、创设情境,激发情意
  1、课件展示美丽的夜空景色,出示卫星发射的资料图片,并配以优美乐曲。
  2、教师导入(与课件播放同步):
  每个人都有着愿望或梦想。就像画面中的小女孩,仰望美丽灿烂的苍穹,一定浮想联翩。也许还曾梦想着插上翅膀,飞向天空。其实,做着飞天之梦的人,从古到今,又何止万千?我国古代的万户就是其中一个,他曾经将自己用47枚火箭捆绑,尝试飞天,不幸点火后火箭爆炸,万户为此牺牲了。然而,一次次的失败并没有阻止人类进行太空探索的活动。终于,人类第一颗人造卫星于1957年10月4日从前苏联升空,中国也于1970年发射了第一颗人造卫星。特别是去年10月15日至16日,中国第一次实现载入航天,宇航员杨利伟乘坐“神舟五号”绕地飞行14圈,顺利返回,圆了中国人盼望已久的飞天之梦,这是每一个中国人的骄傲和自豪!
  3、适时设疑:那么人类是怎样把物体发射出去,送入太空的呢?
  4、出示课题:《人造卫星,宇宙速度》。
  音乐声止,学生已产生求知欲,教师设问,引领学生进入学习活动中。
  二、观察思考,合作探究
  (一)诱导观察:1、课件动画展示在高山上以不同初速度抛出同一物体得到的四条轨迹。
  2、教师设疑:观察和比较这四条轨迹,你能发现什么?
  3、师生小结:得出两个结论,并在课件上出示:①物体由于地球引力的作用均落回地面。②物体的初速度越大,飞得越远。
  (二)积极思维,大胆猜想
  1、教师设疑:从刚才的四条轨迹图,你还能联想到什么?
  2、课件展示牛顿设想,并用动画描绘:忽略空气阻力的影响,当抛出物体的初速度足够大时,物体就永远不会落到地面上来,它将围绕地球绕转。
  3、教师追问:牛顿设想的运动可能吗?
  4、师生小结:牛顿设想的运动是完全可能的。当抛出物体的初速度足够大时,物体将围绕地球做匀速圆周运动,成为一颗人造地球卫星,简称人造卫星。(出示标题一:人造卫星)人造卫星所需的向心力由地球的万有引力提供。
  (三)精心研究,合理推导:
  1、设疑:要有足够大的速度,才能使抛出的物体成为人造卫星,那么这个速度多大呢?
  出示标题二:宇宙速度。导向第二个研究内容。
  2、课件出示探究内容和已知条件:已知地球和人造卫星质量分别为M和m,卫星到地心的距离为r,求卫星绕地球做圆周运动的运相速度v。
  3、设疑:解题的思路和方法是什么?
  4、推导卫星运行速度公式:
  5、理性分析,感性感知:学生在教师的引导下得出:卫星运行速度与轨道半径的平方根成反比。并通过课件动画感受轨道半径不同,卫星运行速度的不同。
  四、联系实际,运用迁移:
  1、设问:从牛顿提出设想到第一颗人造卫星上天,历时近三百年,这是为什么?
  2、展示神舟五号载人飞船发射到返回着陆的全程录相。
  五、阅读了解,独立思维:
  1、设疑:当卫星的运行速度大于第一宇宙速度,卫星又会怎样运动呢?
  2、学生阅读:学生通过阅读了解,当卫星的运行速度大于第一宇宙速度的三种可能。课件展示,并由教师引导得出第二、第三宇宙速度的含义。
  六、练习反馈:(略)
  七、拓展延伸:将天体运动的椭圆轨道近似为圆。则所有环绕天体围绕中心天体做圆周运动的向心力,均由中心天体的万有引力提供。
  课后反思:本堂课教学活动中,始终以学生为主体精心设计学习活动,创设教学情境,调动学生情意,及时把握时机,启发、诱导、点拨,促进学生大胆猜想,独立思维,探索研究,经历体验与牛顿原始研究人造卫星发射原理相似的“再发现”过程。合作交流的过程中推导第一宇宙速度,了解三个宇宙速度的含义。学生始终处于情境当中,自觉体验,思维感悟,质疑解题,获得了知识、能力的发展。然而学无止境,教也无涯,教学中也存在许多不足:如学生发言和板演的不妥之处没有及时适当地指出来,情境的创设和点拨不够到位,反馈应用缺乏层次性,不能适应不同程度的学生,对学生的创造性思维能力和创新精神培养不够等。
  总之,我坚信只要坚持不懈将多种教学媒体应用于物理教学的实际中,激发学生的学习、求知、探索的兴趣,使他们积极主动地探索知识,必将有利于培养学生的各种能力,提高学生的综合素质,从而真正促进学生的全面发展。
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