- 相關(guān)推薦
宇宙航行教學設計
作為一名專為他人授業(yè)解惑的人民教師，時常需要用到教學設計，教學設計要遵循教學過程的基本規(guī)律，選擇教學目標，以解決教什么的問題。那么大家知道規(guī)范的教學設計是怎么寫的嗎？以下是小編精心整理的宇宙航行教學設計，歡迎閱讀與收藏。
宇宙航行教學設計1
一、設計思想
宇宙航行不但介紹了人造衛(wèi)星中一些基本理論，更是在其中滲透了很多研究實際物理問題的物理方法。因此，本節(jié)課是“萬有引力定律與航天”中的重點內(nèi)容，是學生進一步學習研究天體物理問題的理論基礎。另外，學生通過對人造衛(wèi)星、宇宙速度的了解，也將潛移默化地產(chǎn)生對航天科學的熱愛，增強民族自信心和自豪感。
學生已學過平拋運動、勻速圓周運動、萬有引力定律等基本理論，具備了解決問題的基本工具。
本節(jié)重點講述了人造衛(wèi)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(wèi)星是萬有引力定律在天文學上應用的一個實例，是人類征服自然的見證，體現(xiàn)了知識的力量，是學生學習了解現(xiàn)代科技知識的一個極好素材。
本節(jié)課的難點在于對人造衛(wèi)星原理的理解，因此教學設計上采用理論探究法，在設計中突出發(fā)揮學生的主體作用，課堂中通過設疑→思考→啟發(fā)→引導這樣一條主線，激發(fā)鼓勵學生的大膽思考、積極參與，讓學生通過自己的分析研究來掌握獲取相關(guān)的知識和方法。
二、教學目標
�。ㄒ唬┲R和能力目標
1．了解人造地球衛(wèi)星的有關(guān)知識和航天發(fā)展史。
2．知道三個宇宙速度的含義和數(shù)值，會推導第一宇宙速度。
3．理解衛(wèi)星的線速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系。
�。ǘ┻^程與方法目標
1．在學習牛頓對衛(wèi)星發(fā)射的思考過程的同時，培養(yǎng)學生科學探索能力；培養(yǎng)學生在處理實際問題時，如何構(gòu)建物理模型的能力。
2．通過對衛(wèi)星運行的線速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系的討論，培養(yǎng)學生運用知識分析解決實際問題的能力。
（三）情感態(tài)度與價值觀目標
1．通過展示人類在宇宙航行領域中的偉大成就，激發(fā)學生學習物理的熱情。
2．通過介紹我國在航天方面的成就，激發(fā)學生的愛國熱情，增強民族自信心和自豪感。
3．感知人類探索宇宙的夢想，促使學生樹立獻身科學的人生觀和價值觀。
三、教學重點
1．第一宇宙速度的推導。
2．衛(wèi)星運行的線速度、角速度、周期與軌道半徑的`關(guān)系。
四、教學難點
衛(wèi)星的發(fā)射速度與運行速度的關(guān)系。
五、教學方法
探究、講授、討論。
六、教學準備
多媒體。
七、教學過程
（一）引入新課
通過前面的學習我們知道了，人類通過站在地球上的觀測，認識到了天體做什么樣的運動，并進一步弄清了天體為什么要做這樣的運動。然而人類并不滿足于只站在地球上探索宇宙的奧秘。本節(jié)課，我們就來學習人類是如何走出地球，飛向宇宙，進行宇宙航行的。（利用幻燈片，向?qū)W生展示一些航天類的圖片，以激發(fā)學生的學習興趣。）
（二）推進新課
牛頓的思考
探究：怎樣才能使得一個物體繞著地球做圓周運動？
先讓學生思考、討論，教師可根據(jù)學生情況引導學生思考。
我們知道，在地面上將一個物體水平拋出，若拋出時速度越大，則落地點距拋出點的水平距離越大。如果拋出速度很大時，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這個問題。（播放衛(wèi)星發(fā)射原理動畫，并向?qū)W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，成為一顆人造地球衛(wèi)星。
宇宙速度
探究：以多大的速度發(fā)射這個物體，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的衛(wèi)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，引力為其做圓周運動提供向心力。
代入數(shù)據(jù)得v=7．9/s
這就是物體在地面附近做勻速圓周運動的速度，叫做第一宇宙速度。
如果發(fā)射速度大于第一宇宙速度，結(jié)果會怎樣呢？
2．第二宇宙速度
當拋出物體的速度繼續(xù)增大，地球引力將不足以為其做圓周運動提供向心力，物體將會脫離地球引力，離開地球。這個速度為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，還會受到太陽引力的束縛。若拋出的速度足夠大，物體還將脫離太陽引力的束縛，飛向太陽系之外的宇宙空間。這個速度v=16．7v/s。這個速度叫做第三宇宙速度。
衛(wèi)星運行的線速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系。
探究：目前為止，人類發(fā)射的人造地球衛(wèi)星已經(jīng)有幾千顆了，這些衛(wèi)星運行的快慢不同，那么衛(wèi)星運行的快慢與什么因素有關(guān)呢？
學生可能的答案：質(zhì)量、軌道半徑……
我們將不同軌道上的衛(wèi)星繞地球運動都看成是勻速圓周運動，則有
可得：
結(jié)論：線速度、角速度、周期都與衛(wèi)星的質(zhì)量無關(guān)，僅由軌道半徑?jīng)Q定。
當衛(wèi)星環(huán)繞地球表面運行時，軌道半徑最小為地球半徑（r=R），此時線速度最大，角速度最大，周期最小。則
=7．9/s
=1．24×10-3rad/s
=84in
即衛(wèi)星繞地球運行的最大速度為7．9/s。
人造衛(wèi)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，讓學生了解衛(wèi)星發(fā)射的全過程，學生也將對發(fā)射速度和運行速度有一個了解。）
1．發(fā)射速度
發(fā)射速度是指衛(wèi)星在地面附近離開發(fā)射裝置的初速度，一旦發(fā)射后再無能量補充，要發(fā)射一顆人造地球衛(wèi)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(wèi)星在進入運行軌道后繞地球做圓周運動的線速度。當衛(wèi)星“貼著”地面飛行時，運行速度等于第一宇宙速度，當衛(wèi)星的軌道半徑大于地球半徑時，運行速度小于第一宇宙速度。
夢想成真
學生先閱讀，然后教師簡述補充。（借助于多媒體，一邊向?qū)W生展示，一邊介紹，注意情感態(tài)度與價值觀目標的實現(xiàn)。）
其實早在六百多年前的明朝，一個名叫萬戶的人就曾有“飛天”的壯舉，但最終未能成功，并為之付出了生命。萬戶是世界上第一個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，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，世界科學家將月球上的一座環(huán)形火山命名為“萬戶山”。
19世紀中葉，俄羅斯學者，齊奧爾科夫斯基，提出利用噴氣推進的多級火箭，運載發(fā)射衛(wèi)星。
1957年10月4日，世界上第一顆人造衛(wèi)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，人類第一次登上月球，美國。
1070年，中國第一顆人造衛(wèi)星發(fā)射成功。
20xx年10月15日，中國第一次載人飛行。
20xx年，嫦娥一號成功發(fā)射。
然而人類對宇宙的探索并不是一帆風順的，無數(shù)探索者用自己的汗水和生命鋪設了人類通往宇宙的道路。
1986年1月28日，美國，挑戰(zhàn)者號航天飛機升空后爆炸，七名宇航員遇難。
20xx年2月1日，美國，哥倫比亞號航天飛機返航時爆炸，七名宇航員遇難。
（三）課堂小結(jié)
盡管人類已經(jīng)跨入太空，登上月球，但是，相對于宇宙之宏大，地球和月亮不過是茫茫宇宙中的兩粒塵埃；相對于宇宙之久長，人類歷史不過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深邃而廣闊。宇宙有沒有邊界？有沒有起始和終結(jié)？地外文明在哪里？這些都是留給大家待以解決的問題。
宇宙航行教學設計2
一、教材分析
《宇宙航行》系新課程人教版必修2第七章第五節(jié)，重點講述了人造衛(wèi)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(wèi)星是萬有引力定律在天文學上應用的一個實例，是人類征服自然的見證，體現(xiàn)了知識的力量，是學生學習了解現(xiàn)代科技知識的一個極好素材。教材不但介紹了人造衛(wèi)星中一些基本理論，更是在其中滲透了很多研究實際物理問題的物理方法。因此，本節(jié)課是“萬有引力定律與航天”中的重點內(nèi)容，是學生進一步學習研究天體物理問題的理論基礎。另外，學生通過對人造衛(wèi)星、宇宙速度的了解，也將潛移默化地產(chǎn)生對航天科學的熱愛，增強民族自信心和自豪感。
二、教學目標
（一）知識與技能
�。�1）知道人造地球衛(wèi)星的運行原理，會運用萬有引力定律和圓周運動公式分析解答有關(guān)衛(wèi)星運行的原因；
�。�2）掌握三個宇宙速度，會推導第一宇宙速度；
�。�3）簡單了解航天發(fā)展史。
�。�4）能用所學知識求解衛(wèi)星基本問題。
（二）過程與方法
�。�1）培養(yǎng)學生科學探索能力；
�。�2）培養(yǎng)學生在處理實際問題時，如何構(gòu)建物理模型的能力；
�。�3）學習科學的思維方法培養(yǎng)學生歸納、分析和推導及合理表達能力。
�。ㄈ┣楦袘B(tài)度與價值觀
介紹我國航天事業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，激發(fā)學習科學，熱愛科學的激情，增強民族自信心和自豪感。
課時安排：一節(jié)課
教具：多媒體課件(flash 8制作)、投影儀、計算機
三、設計理念
學科教學活動以學生為主體，促進學生知識、能力、品德三維一體的全面發(fā)展，這是本課件設計的基本理念。學生已學過平拋運動、勻速圓周運動、萬有引力定律等基本理論，具備了解決問題的基本工具。本節(jié)課的難點在于對人造衛(wèi)星原理的理解，因此教學設計上采用理論探究法：在設計中突出發(fā)揮學生的主體作用，課堂中通過設疑→思考→啟發(fā)→引導這樣一條主線，激發(fā)鼓勵學生的大膽思考、積極參與，讓學生通過自己的分析研究來掌握獲取相關(guān)的知識和方法。
四、教學重點、難點
�。�1）第一宇宙速度的推導；
�。�2）人造衛(wèi)星運轉(zhuǎn)的環(huán)行速度與衛(wèi)星發(fā)射速度的區(qū)別；
�。�3）衛(wèi)星做圓周運動時，各物理量的關(guān)系。
五、教學方法
啟發(fā)探究式教學、多媒體輔助教學。
六、教學準備：
多媒體制作，月球繞地球轉(zhuǎn)動演示儀、投影儀、計算機。
七、教學過程
（一）創(chuàng)設情境，激發(fā)情感，引入新課
1．利用多媒體播放視頻：（1）人造衛(wèi)星發(fā)射，（2）人造衛(wèi)星在圓形軌道上的運行。
2．演示月亮繞地球轉(zhuǎn)動。
提出問題：拋出的石頭會落地，為什么衛(wèi)星、月亮沒有落下來？衛(wèi)星、月亮沒有落下來必須具備什么條件？
（二）人造地球衛(wèi)星
1．拋物演示實驗：學生觀察落地點的變化，落地點為什么會變化？
2．牛頓的思考與設想：
△拋出的速度v越大時，落地點越遠，速度不斷增大，將會出現(xiàn)什么結(jié)果？
△牛頓根據(jù)自己的設想草擬了一幅極富創(chuàng)意的人造衛(wèi)星原理圖。
△牛頓的設想由于受技術(shù)條件的限制，物體不可能達到這樣的速度，但他的思想啟發(fā)了后人，在太空探索中立了頭功。
△動畫展示牛頓的設想過程。
引出人造地球衛(wèi)星（簡稱人造衛(wèi)星）的概念。
�。ㄈ┯钪嫠俣�
1、問題的提出：人造衛(wèi)星為什么不掉下來，人造衛(wèi)星的線速度有多大。進行提示想想雜技水流星，水到了最高點為什么不掉來，一起探索原因，直到得出結(jié)論。圍繞線速度問題，讓學生猜測高軌道還是低軌道的人造衛(wèi)星線速度更大。
問題
猜測
如何驗證
利用這樣的教學設計，力求真正的體現(xiàn)學生的主體地位和老師的主導作用。強調(diào)學生自己探究、自行分析的能力，得出結(jié)論：
2GMGMmvvm由此解出2rrr學生證實了剛才的猜測，在這一基礎上，讓同學們自己研究ω 、T和半徑r的關(guān)系，每位同學都能找到：
GM，隨著半徑增大，ω減小3
r3rT2，隨著半徑增大，T變大
GM
接下去的任務就是如何導出第一宇宙速度，在點評公式時，提示學生，半徑是不是有什么特殊的情況，運行的最小半徑為多少？讓學生以小組為單位進行探究。在理想情況下，運行的半徑最小就是靠近地面的人造衛(wèi)星，半徑近似等于地球半徑，也就是最大的線速度，學生得出：
24可以近似認為r=R，將此代入，地球質(zhì)量為5.89×10Kg，6-1122半徑為R=6.37×10m，G=6.67×10N·m/Kg
1124GM6.67105.8910vm/s=7.9Km/s 16R6.3710
v=7.9km/s是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運動所必須具有的速度，叫第一1宇宙速度。
所以這些結(jié)論都是由學生在學習小組中探究得到，學生的自信心得到極大的滿足，更主要使他們從被動接受變?yōu)橹鲃铀魅。箤W生樂學，好學。
學生思考：
�。�1）將衛(wèi)星送入低軌道和送入高軌道哪一個更容易？為什么？
�。�2）所需要的發(fā)射速度，哪一個更大？為什么？
�。�3）發(fā)射速度和衛(wèi)星繞地旋轉(zhuǎn)的速度是不是同一速度？發(fā)射速度大說明什么？衛(wèi)星運轉(zhuǎn)速度大又說明什么？
從能的角度，圓周運動的公式引導學生分析二者的不同。
學生思考：
我們剛研究過，當衛(wèi)星的軌道半徑越大時，衛(wèi)星繞地球旋轉(zhuǎn)時的速度越小，衛(wèi)星發(fā)射時越難，送入軌道需要消耗的能量越多，發(fā)射的速度必須越大，由此我們可以得出要將人造衛(wèi)星送入軌道的發(fā)射速度必須大于多少？學生分析得出v≥7.9km/s引導：發(fā)射速度越大，人造衛(wèi)星就進入更高的軌道，當速度大到某一值時，衛(wèi)星就會脫離地球的引力，不再繞地球運動我們把這個速度叫第二宇宙速度，它的大小為v=11.2km/s。
2同時分析飛到太陽系以外的宇宙空間，速度必須等于或大于16.7km/s，這個速度叫第三宇宙速度。
動畫展示三個宇宙速度
（四）讓學生具有振興中華的使命感與責任感
本節(jié)課的最后，播放了一段美國登月的.視頻，讓學生發(fā)現(xiàn)一些奇妙的物理現(xiàn)象，引導學生發(fā)現(xiàn)月球的背景是什么顏色，宇航員行走的模樣等等，預計不久的將來，哪個國家也將登上月球，同學們高呼“中國”，那么我們現(xiàn)在能做些什么呢，讓同學感想到：我們是祖國的未來的希望，現(xiàn)在需要努力學習科學文化知識，將來為祖國的航天事業(yè)做貢獻。要培養(yǎng)學生堅韌不撥、勇于探索、協(xié)力合作的科學精神以及嚴謹求實、謙虛謹慎、勇于質(zhì)疑科學態(tài)度；也要培養(yǎng)學習者熱愛科學、熱愛祖國的情感；努力學習、振興中華的責任感。這些策略在本案例中得到了體現(xiàn)。
�。ㄎ澹┚毩暦答�，拓展延伸：
［題1］“20xx年10月15日9時，我國神舟五號宇宙飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，把我國第一位航天員楊利偉送入太空。飛船繞地球飛行14圈后，于10月16日6時23分安全降落在內(nèi)蒙古主著陸場�！备鶕�(jù)以上消息，近似地把飛船從發(fā)射到降落的全部運動看作繞地球的勻速圓周運動，試估算神舟五號繞地球飛行時距地面的高度（已243知地球的質(zhì)量為M =6.0×10Kg，地球的半徑R =6.4×10Km）。
1、學生獨立思考，計算周期T的大小并推導出高度與地球質(zhì)量、半徑、周期等物理量之間的關(guān)系公式，代入相關(guān)數(shù)據(jù)進行計算得到結(jié)果。
2、教師檢查，然后師生共同評價、指出問題。使學生學以致用，掌握正確的解題思路和方法。
［題2］金星的半徑是地球的0.95倍，質(zhì)量是地球的0.82倍，金星表面的自由落體加速度是多大？金星的第一宇宙速度是多大？
1、教師點撥引導學生通過聯(lián)想得出解題的兩種方法，將計算結(jié)果與正確結(jié)果進行比較。
2、拓展：將天體運動的橢圓軌道近似為圓。所有環(huán)繞中心天體做圓周運動所需向心力，均由中心天體的萬有引力提供。
�。┬〗Y(jié)與作業(yè)布置
1．閱讀教科書上P76的科學漫步“黑洞”
2．上網(wǎng)查閱：
�。�1）人造衛(wèi)星的種類
�。�2）同步衛(wèi)星的含義及特點
八、綜合評價：
這節(jié)課始終以學生為主體精心設計學習活動。沒有讓學生機械的記憶，而且給學生主動探索、自主學習的空間，通過學生的思考、動手、觀察、討論，激發(fā)學生的學習熱情，使學生由被動接受知識轉(zhuǎn)化為主動的獲取知識，讓學生真正學會如何學習，使學生的創(chuàng)新潛能得到最大發(fā)揮。
【宇宙航行教學設計】相關(guān)文章：
《宇宙的未來》教學設計05-27
《宇宙的邊疆》教學設計06-03
宇宙之旅教學設計06-01
地球的宇宙環(huán)境教學設計06-09
課文《宇宙的另一邊》教學設計范文04-09
探索宇宙教學反思04-04
《宇宙生命之謎》 教學反思02-28
《宇宙生命之謎》教學反思（精選5篇）10-24
《宇宙的另一邊》教學反思03-30
《宇宙的另一邊》教學反思08-24