高中物理《萬有引力與航天(1)》優(yōu)質(zhì)課教案、教學(xué)設(shè)計(jì)

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1、 1 《萬有引力與航天》高三復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì) （一） 設(shè)計(jì)思想 本講主要內(nèi)容就是《萬有引力》部分一輪復(fù)習(xí)。通過教學(xué)，給學(xué)生一個(gè)清晰的知識(shí)脈絡(luò)和模型， 使學(xué)生在面對(duì)高考試題時(shí)能高效入題，高效做題，高效得分。促進(jìn)學(xué)生熟練掌握， 并能減輕學(xué) 生學(xué)習(xí)的負(fù)擔(dān)，提高學(xué)習(xí)的效率。其次就是通過這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué) 生對(duì)航空、航天產(chǎn) 生更加濃厚的興趣和愛好。 （二） 教材分析 《萬有引力與航天》在高考試題中是一個(gè)必出的內(nèi)容。幾乎每年都以選擇題的形式出 現(xiàn)。 本專題的知識(shí)是以所學(xué)物理規(guī)律解決 ’天地”問題的典范。所以深刻理解萬有引力定 律及應(yīng)用的條件、范圍和思路，是這個(gè)單元教學(xué)的中

2、心。 在萬有引力的應(yīng)用上，主要有三方面，一是在地表面附近的應(yīng)用， g Mm =貨, 和G =Fn+mg （矢量相加），前者是在不考慮自轉(zhuǎn)影響時(shí)用（因?yàn)樵诘孛嫔系奈? R2 體隨，后者是在考慮地球自轉(zhuǎn)影響時(shí)用。二是在天上的應(yīng)用（以圓周運(yùn)動(dòng)為主），依據(jù) Mm 三是衛(wèi)星的發(fā)射與變軌的問題。 （三） 學(xué)情分析 經(jīng)過高二的學(xué)習(xí)之后，學(xué)生對(duì)萬有引力定律及其應(yīng)用有了一定的認(rèn)識(shí)，但由于時(shí)間較 長，學(xué)生不僅在知識(shí)上有所遺忘，更重要的是規(guī)律的生疏和方法經(jīng)驗(yàn)的缺失、遺忘，致使學(xué)生 對(duì)這部分知識(shí)又成陌路。所以在一輪復(fù)習(xí)時(shí)，回顧知識(shí)，用一些做過的問題作為引子，喚醒學(xué) 生記憶，并在此基礎(chǔ)上有針對(duì)性地加強(qiáng)

3、經(jīng)驗(yàn)、方法、模型的小結(jié)（針對(duì)考試），可更有效地提 升做題的效率。 （四） 教學(xué)目標(biāo) 1、知識(shí)與技能 （1））復(fù)習(xí)回顧《萬有引力》。 ⑵ ）小結(jié)回顧歸納萬有引力定律在實(shí)際中的應(yīng)用及典型模型，指出各類問題解決的 方法思路。提高學(xué)生做題的技巧和能力。 ⑶ ）通過適量練習(xí)，小結(jié)方法經(jīng)驗(yàn)，指出需要注意的事項(xiàng)。提高解題技巧和估算能力。 2、 過程與方法 （1） ）能夠應(yīng)用萬有引力定律解決簡單的引力計(jì)算問題。 （2） ）掌握計(jì)算天體質(zhì)量與密度方法。 （3））掌握天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律與宇宙速度的概念。 3、 情感、態(tài)度與價(jià)值觀 （1））航空與航天，是多少優(yōu)秀中華兒女的夢(mèng)想，通過學(xué)習(xí)掌握萬有引力

4、定律及其應(yīng)用， 促使學(xué)生熱愛航空航天事業(yè)，激發(fā)學(xué)生的深厚興趣，為我國航空航天事業(yè)貢獻(xiàn)力量。 ⑵ ）通過本單元教學(xué)，可以培養(yǎng)學(xué)生熱愛生活的態(tài)度和實(shí)事求是的精神， 培養(yǎng)學(xué)生唯 物史觀和探索宇宙興趣和愛好。 （五） 教學(xué)重難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn)： 萬有引力在天體運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用教 學(xué)難點(diǎn)：萬有引力與重力的關(guān)系應(yīng)用 （六） 教學(xué)方法 1、小結(jié)歸納、難點(diǎn)透析 ；2、例題歸類、方法點(diǎn)撥； 3、聯(lián)系實(shí)際、激發(fā)興趣。 （七） 教學(xué)手段 1、多媒體呈現(xiàn)主要內(nèi)容和主要過程； 2、板書內(nèi)容要點(diǎn)和演練過程。 （八） 教學(xué)過程 一復(fù)習(xí)回顧基本知識(shí) 【知識(shí)儲(chǔ)備】 1、開普勒行星運(yùn)動(dòng)第一定律： . 第二

5、定律： . 第三定律： . 2、 有兩個(gè)質(zhì)量均勻分布的小球， 質(zhì)量分別為 M和m，半徑為r，兩球間距離也為 r，則兩球之間的萬有引力為 。 3、 向心力計(jì)算公式 F = F = F= 。 二 用嫦娥奔月引入我們都有飛天的夢(mèng)想，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣引入課題。 【飛天夢(mèng)想】 夢(mèng)想實(shí)現(xiàn)第一步—— 衛(wèi)星發(fā)射： 利用探究一 引導(dǎo)學(xué)生掌握衛(wèi)星的發(fā)射原理 探究一： 已知地球質(zhì)量 M ， 地球半徑 R ， 萬有引力常量為 G ， 一物體靜置在地球表面的赤道上， 若由于地球自轉(zhuǎn)使物體對(duì)地球表面壓力恰好為零， 則地球自轉(zhuǎn)角速度為多少？ 物體的線速度 大小為多少？ 思考討論： 1、地

6、球衛(wèi)星隨軌道半徑的增加線速度大小、角速度、向心加速度大小、周期 怎樣變化？ 2 、一顆人造地球衛(wèi)星以速度 v 發(fā)射后，可繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)， 若使發(fā)射 速度變?yōu)?2v， 則該衛(wèi)星可能怎樣運(yùn)動(dòng)？ (提示 :發(fā)射地球衛(wèi)星的發(fā)射速度 范 圍是多少) 3、回憶地球同步衛(wèi)星特點(diǎn)？ 思考討論問題學(xué)生討論回答，教師總結(jié)。使學(xué)生掌握衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律 落實(shí)演練： 1 、關(guān)于地球衛(wèi)星下列說法正確的是 ( ) A. 地球衛(wèi)星的發(fā)射速度一定小于 7.9 km/s B. 地球衛(wèi)星在預(yù)定軌道上沒有加速度 C. 地球衛(wèi)星一定都處于赤道正上方，但不一定在同一圓周上 D. 所 有地球同步衛(wèi)星的向心

7、加速度大小、線速度大小、角速度和周期一定相等 2、如圖， A、B、C 是在地球大氣層外的圓形軌道上運(yùn)行的三顆人造地球衛(wèi)星， 下列說法 中正確的是 ( ) A ? B、C的線速度相等，且大于 A的線速度 B ? B、C的周期相等，且大于A的周期 C. B、C的向心加速度相等，且大于 A的向心加速度 D. 若C的速率增大可追上同一軌道上的 B 利用落實(shí)演練第二題引入改變衛(wèi)星軌道的方法 想實(shí)現(xiàn)第二步一一 飛向月球： 讓學(xué)生觀看嫦娥一號(hào)奔月的原理模型圖， 方法原理 探究二： 夢(mèng) 利用探究二引導(dǎo)學(xué)生掌握衛(wèi)星變軌問題的處理 利用落實(shí)演練檢查學(xué)生的掌握情況 4

8、# “嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星沿地月轉(zhuǎn)移軌道直奔月球，在距月球表面 200 km 的P點(diǎn)進(jìn)行第一 次變軌后被月球捕獲， 先進(jìn)入橢圓軌道I繞月飛行，如圖所示. 之后，衛(wèi)星在P點(diǎn)又經(jīng)過兩次 變軌，最后在距月球表面 100 km 的圓形軌道川上繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng). 對(duì)此，下列說法 正確的是（）（多選） A.衛(wèi)星在軌道川上運(yùn)動(dòng)到 P點(diǎn)的加速度大于沿軌道 I運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的加速度 B.衛(wèi)星在軌道川上運(yùn)動(dòng)到 P點(diǎn)的速度大于沿軌道 I運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的速度 # # C. 衛(wèi)星在軌道川上運(yùn)動(dòng)的速度小于月球的第一宇宙速度 D. 衛(wèi)星在軌道川上運(yùn)動(dòng)周期比在軌道 I上 ，短

9、 落實(shí)演練: 3、（多選）如圖所示，發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí)，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道 1，然后經(jīng)點(diǎn)火，使其沿橢圓軌道 2運(yùn)行，最后再次點(diǎn)火， 將衛(wèi)星送入同步軌道 3 .軌道1、2相切于Q 點(diǎn)，軌道2、3相切于P點(diǎn)（如圖所示） 則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道正常運(yùn)行時(shí)（ 利用落實(shí)演練檢查學(xué)生的掌握情況 學(xué)生個(gè)別回答 ） A. 飛船在軌道 I上運(yùn)動(dòng)時(shí)的機(jī)械能小于在軌道 n上運(yùn)動(dòng)時(shí)的機(jī)械能 B. 飛船在軌道 n上由 P點(diǎn)向Q點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度逐漸增大， 機(jī)械能也增大 C. 飛船沿不同軌道經(jīng)過 P點(diǎn)時(shí)的加速度均相同 P D. 飛船沿不同軌道經(jīng)過 P點(diǎn)時(shí)的速度均相同

10、 夢(mèng)想實(shí)現(xiàn)第三步一一 探測(cè)月球: 利用探究三 引導(dǎo)學(xué)生掌握應(yīng)用萬有引力等于向心力求解中心天體質(zhì)量和密度的方法 探究三： 一探測(cè)器繞半徑為 R的月球飛行，圓形軌道半徑為 r,環(huán)繞飛行周期為 T°（引力常 量G已知） 1. 試計(jì)算月球的質(zhì)量和平均密度？ 2. 如果該探測(cè)器在月球表面飛行， 月球的平均密度為多少？ 思考討論： 4 、 你還能想到那些求解天體質(zhì)量的方法？ 比如已知環(huán)繞某星球飛行衛(wèi)星的線速度大小 v 和軌道半徑 r ， 能求出該星球質(zhì)量 嗎？ 思考討論 4 引導(dǎo)學(xué)生自己總結(jié)應(yīng)用萬有引力等于向心力和萬有引力等于重力求解中心天體質(zhì)量 的方法 用投影儀投影學(xué)生總結(jié)結(jié)果

11、落實(shí)演練： 4 、已知地球質(zhì)量大約是月球質(zhì)量的 81 倍， 球、月球自轉(zhuǎn)的影響，由以上數(shù)據(jù)可推算出 A. 地球的平均密度與月球的平均密度之比約為 B. 地球表面與月球表面重力加速度之比約為 地球半徑大約是月球半徑的 4 倍 . 不考慮地 （） 9 : 8 9 : 4 C. 靠近地球表面與靠近月球表面沿圓軌道運(yùn)行的航天器的周期之比約為 8: 9 D. 靠近地球表面與靠近月球表面沿圓軌道運(yùn)行的航天器線速度之比約為 81 : 4 5 、（多選） 下列幾組數(shù)據(jù)能求出地球質(zhì)量的是 （引力常量 G 已知）（ ） A. 地球繞太陽運(yùn)動(dòng)的周期和地球中心到太陽中心的距離 B. 月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期和月球中心到地球中心的距離 C月球繞地球運(yùn)動(dòng)的線速度和月球中心到地球中心的距離 D. 月球繞地球運(yùn)動(dòng)的角速度和月球中心到地球中心的距離 課堂小結(jié)】 總結(jié)本節(jié)課的重點(diǎn)知識(shí)和處理方法 【布置作業(yè)】 6