1、万有引力定律的应用一、教学内容分析“万有引力定律的应用”是鲁科版第五章第二节,本节教学内容体现了万有引力定律在天文学上的应用。通过对第一宇宙速度的计算、第二宇宙速度和第三宇宙速度的介绍以及预测未知天体等教学活动，培养学生综合应用万有引力定律、牛顿运动定律以及圆周运动规律等知识的能力。教学中不仅要关注知识与技能目标的达成，而且应渗透科学研究方法、思维方法以及问题解决的方法的教育，在实践中体验解决问题的脉络。二、学生学习情况分析本节课是在学生学习了平抛运动、匀速圆周运动、万有引力定律等内容之后编排的，学生已具备了解决问题的基本工具。本节课是一节知识应用与扩展的课程，所以设计时注意加大知识含量，引起
2、学生的学习兴趣。同时注意方法的培养，让学生养成用万有引力是天体运动的向心力这一基本方法研究问题的习惯，避免套公式的不良习惯。围绕第一宇宙速度的讨论，让学生形成较正确的卫星运动图景。三、设计思想美国教育家G.玻利亚指出，不要把你的全部秘诀一古脑地倒给学生，而要让他们先猜想一番，引导他们独立地思考，找出尽可能多的东西，然后再讲给他们听。在这种教育思想的启发下，我以问题为中心的课堂教学模式教学。因此教学以建构主义为指导思想，在每个环节，先用多媒体创设真实的问题情境，让学生形成感性认知，从学生的已有的认知结构出发，然后通过设计有利于学生智慧开的启发性问题，激发学生的好奇心和求知欲，鼓励学生大胆思考、积
3、极参与，引导学生讨论交流、通过自己的分析推导来掌握并获取相关的知识和方法，即课堂中通过创设问题情境设疑思考启发引导，这样一条主线。在设计中突出发挥学生的主体作用。这是本课教学设计的基本理念。四、教学目标1了解人造卫星的发射原理。 2知道三个宇宙速度的含义和数值，会推导第一宇宙速度。 3理解卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系。4经历探究人造卫星由设想变为现实的过程，体会猜想、外推的科学方法，培养学生的科学思维。5.通过用万有引力定律推导第一宇宙速度，提高学生运用学过的知识分析和解决新问题的能力，培养学生科学探索能力。6. 通过对卫星运动规律的研究，帮助学生建立起关于各种人造地球卫星运行状
4、况的正确图景。帮助学生养成用万有引力是天体运动的向心力这一基本方法研究问题的习惯，7.了解人类探索太空的过程，感受科技发展对人类进步的巨大促进作用，通过对我国航天事业发展史的了解，渗透爱国主义教育。8.感知人类探索宇宙的梦想及巨大成就，激发学生学习物理的热情，促使学生树立献身科学的人生观和价值观。五、教学重点和难点重点：第一宇宙速度的推导；对人造地球卫星原理的理解；研究天体运动的基本思路与方法。难点：第一宇宙速度是卫星发射的最小速度，是卫星环绕地球运行的最大速度；人造卫星的速度、周期的比较。六、教学过程设计教学步骤教师活动学生活动设计意图一、引入新课、人造卫星上天探索宇宙的奥秘，奔向广阔而遥远
5、的太空，是人类自古以来的梦想娥奔月”“神七问天” “神八与天宫一号对接”标志着我国掌握世界上最先进的航天技术。2012年6月16日，我国又迈出了重要的一步，神舟九号成功发射并成功与天宫一号对接，下面我们就一起来回顾这一精彩瞬间。（播放神九发射视频）那么，卫星是如何上天的？是如何到达指定高度的？会掉下来吗？是什么力使卫星能绕地球飞行？ 本节课我们就利用万有引力定律和圆周运动的知识对宇宙航行做一个初步的了解和研究。学生回顾神九发射的过程，根据所学的平抛运动、圆周运动的知识，提出问题创设情境，激发学生兴趣，引入课题二、推进新课思考与讨论（1）从空中由静止释放的物体，会因为地球的吸引而落回地面。（2）
6、同样是受地球吸引的月球，为何它却没有落回地面上呢？课件展示月球与物体的数据比较项目物体月球初速度V=0m/sV=1km/s受力万有引力万有引力运动类型自由落体圆周运动学生经交流讨论得出结论：物体能成为卫星必须具备足够大的速度历史探索展示牛顿的人造卫星原理图牛顿人造卫星原理图提出问题（1）、如何让卫星或飞船获得足够大的初速度呢？火箭。课件展示我国长征系列火箭图片和神州六号的模拟发射过程（2）、必须给物体多大的速度，它才不会落回地面呢?思考与讨论（1）卫星做匀速圆周运动向心力的来源？万有引力提供向心力（2）设地球质量为M，卫星质量为m，卫星到地心距离为r，试导出环绕地球做匀速圆周运动的线速度的表达
7、式（3）若地球质量M5.981024kg ，G6.6710-11m3/kgs2，地球半径为R6.38106m。求卫星在近地轨道的运行速度？MRrm近地轨道：rR（4）由卫星的速度公式，你能看出卫星速度和什么有关吗？V只和轨道半径r有关，v课件展示在不同轨道上卫星运动的快慢1、宇宙速度（1）第一宇宙速度（环绕速度）：V7.9km/s含义：是地球卫星的最大运行速度，最小发射速度运行速度与发射速度的区别：V运行V发射（2）第二宇宙速度：（脱离速度）V11.2km/s卫星脱离地球束缚变成小行星的最小发射速度（3）第三宇宙速度：（逃逸速度）V16.7km/s卫星挣脱太阳束缚的最小发射速度课件展示：2、卫
8、星的运行速度，角速度，周期与半径的关系学生自主推导：分析比较V，w和T和什么有关、预测未知天体1、课件展示九大行星图，介绍九大行星的发现过程，让学生比较水、金、火、土、天王星与海王星、冥王星发现的不同之处。2、观看八大行星的报道，让学生对此提出看法分析比较数据得出结论学生观看和了解火箭的结构与发射过程学生思考与讨论，回答相应问题学生观看并与结论对比，获得感性认识区别两种速度，掌握第一宇宙速度的内涵具体感知三大宇宙速度的含义学生自主推导学生观看并提出看法具体给出月球和物体的数据，让学生从中找出不同点得出结论，培养学生的观察能力通过历史的探索让学生进一步认识卫星上天的原理，并感悟科学发展的漫长过程
9、通过介绍我国在航天领域的巨大成就，激发学生的爱国热情通过讨论与交流的方式逐步引导学生推导出第一宇宙速度，并学会这一思想方法，达到突破这一重难点的目的通过动画展示卫星在不同轨道的运动快慢，克服本节知识较为抽象的缺点通过多媒体教学联系开头观看的火箭发射过程，突破这一教学难点通过动画展示，引导学生掌握这一较为抽象的知识通过学生自主推导卫星的V，W和T的表达式，进一步掌握运用万有引力定律解决具体问题的能力让学生懂得理论来源于实践，反过来又可以指导实践，增强学生学习物理的兴趣课堂练习（1）人造卫星的天线偶然折断，天线将做（ ）A自由落体运动 B平抛运动C远离地球飞向太空 D继续和卫星一起沿轨道运动（2）
10、人造地球卫星以地心为圆心做匀速圆周运动，下列说法中正确的是（ ）A半径越大，速度越大，周期越小B半径越大，速率越小，周期越大C所有卫星的角速度相同，与半径无关D所有卫星的速率均相同，与半径无关（3）近地卫星的周期是多少？我们能否发射一颗周期为50min的卫星呢?学生自主完成课堂练习通过习题巩固前面所有的重点知识三、小结尽管人类已经跨入太空，登上月球，但是，相对于宇宙之宏大，地球和月亮不过是茫茫宇宙中的两粒尘埃；相对宇宙之久长，人类历史不过是宇宙年轮上一道小小的刻痕宇宙留给人们的思考深邃而广阔。宇宙有没有边界？有没有起始和终结？地外文明在哪里？爱因斯坦曾经说过:“一个人最完美和最强烈的情感来自面
11、对不解之谜。”你想加入破解他的行列吗？努力学习吧！七、教学反思 这一节重点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，本节课是第五章的重点内容，是学生进一步学习研究天体物理问题的理论基础。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，培养学生对科学的兴趣。八、点评这节课始终以学生为主体精心设计学习活动。没有让学生机械的记忆，而且给学生主动探索、自主学习的空间，通过学生的思考、动手、观察、讨论，激发学生的学习热情，使学生由被动接受知识转化为主动的获取知识，让学生真正学会如何学习，使学生的创新潜能得到最大发挥。