共1課時
5.宇宙航行中學數學人教2003課標版
1設計思想
1．教學主線設計
本節課是應用課，中學生已學過平拋運動、勻速圓周運動、萬有引力定理等基本理論，具備了解決問題的基本工具。所以在設計中突出發揮中學生的主體作用。課堂中通過設疑→思考→啟發→引導這樣一條主線，迸發鼓勵中學生的大膽思索、積極參與，讓中學生通過自己的剖析研究來把握獲取相關的知識和技巧。
2．教學媒體設計
通過多媒體講義，創設情景，迸發求知欲望；提高感性認識，將具象顯得具體，幫助中學生認識科學的本質及內涵。并借助講義板書相關內容，減小課堂容量。
2教學目標
（一）知識與技能
1．通過觀察思索、合作探究使中學生曉得人造月球衛星的發射原理；
2．通過閱讀、合理誘導與悉心研究使中學生把握三個宇宙速率，學會推論第一宇宙速率的兩個求解公式；
3．通過公式剖析、練習反饋使中學生把握用萬有引力定理和圓周運動知識求解有關衛星運動的基本問題。
（二）過程與技巧
1．通過對人造衛星的發射原理和第一宇宙速率公式推論的學習，使中學生經歷科學探究、分析、歸納的思維過程；
2．教育中學生在處理實際問題時，怎樣忽視次要誘因，捉住主要誘因，具象出數學模型。因而對中學生進行數學研究方式的培養。
（三）情感心態與價值觀
1．在主動學習合作探究過程中，體驗和諧、流暢、民主、愉悅的學習情景，在滿腔期許的探究中不斷獲得美的體會和成功的喜悅。
2．介紹我國航天事業的發展現況，迸發中學生的求知欲和熱愛科學的激情，提高民族自信心和自豪感，培養愛國熱情。
3教材剖析
人教版選修二第六章第五節《宇宙航行》重點述說了人造衛星的發射原理，推論了第一宇宙速率，介紹了三個宇宙速率的含意。本節內容是萬有引力定理在天體運動中的具體運用，是航天科學技術理論基礎。引導中學生運用科學的思維方式，探究人造衛星的發射原理，進行知識的正向遷移，順利、流暢地推論第一宇宙速率，有助于培養中學生的發散思維、邏輯思維和剖析推理的能力。另外，中學生通過對人造衛星、宇宙速率的了解，也將潛移默化地形成對航天科學的熱愛，提高民族自信心和自豪感。
4學情剖析
通過上面的學習，中學生已對平拋運動、曲線運動的特征、萬有引力定理已有一定的了解。在此基礎上，通過班主任合理誘導，根據遷移規律科學地設計問題情景，促使中學生探究，獲得新知。雖然中學生對天體運動的知識儲備不足，推測可能缺少科學性，抒發其實欠妥。但只要一直參與到學習情境中，五官體驗激活思維，大膽推測，勇于抒發，就都能獲得發展和提升。
5重點難點
重點：
1．人造衛星的發射原理，第一宇宙速率的推論；
2．衛星做圓周運動時，各運動量與軌道直徑r的關系。
難點：
1．衛星做圓周運動時，各運動量與軌道直徑r的關系；
2．人造衛星的運行速率與衛星發射速率的區別。
6教學打算
多媒體講義、投影儀、計算機
7教學方式
啟發探究式教學、多媒體輔助教學
8教學過程8.1第一學時教學活動活動1【導入】（一）創設情景，迸發情感
1．多媒體演示“神舟六號宇宙飛船發射、運行、返回”視頻剪輯。（播放同時可向中學生介紹、講解有關宇宙飛船發射、運行、返回等過程中的一些知識。）
2．班主任導出：（將音量調小，與教案播放同步）
自古以來飛天仍然是全人類的夢想，人類也因此作出了不懈的追求和巨大的犧牲。我國古時的萬戶就是其中一個，他當初將自己用47枚湖人捆綁，嘗試飛天，不幸打火后湖人爆燃，萬戶因此犧牲了。但是，一次次的失敗并沒有制止人類進行太空探求的活動。總算，人類第一顆人造衛星于1957年10月4日從前南斯拉夫升空，中國也于1970年發射了第一顆人造衛星。非常是2003年10月15日至16日，中國第一次實現載入航天，宇航員楊利偉搭乘“神舟五號”繞地飛行14圈，順利返回，圓了中國人渴望已久的飛天之夢。2005年10月12日，我國“神舟六號”又將兩名宇航員費俊龍、聶海勝送入太空，繞地飛行近五天五夜成功返回，實現了新的突破。所有那些都是每一個中國人的驕傲和自豪！
3．適時設疑：這么人類是如何把物體發射出去，送入太空的呢？
（讓中學生開始思索及交流）
4．出示課題：《宇宙航行》。
班主任題旨，推動中學生步入學習活動中。
活動2【活動】（二）觀察思索，合作探究
1.誘導觀察：
（1）講義動漫展示：在某一平臺上先后以不同水平速率拋出小球。
（2）班主任設疑：觀察和比較這四條軌跡，你能發覺哪些？
（3）師生小結：得出兩個推論，并在講義上出示：
①物體因為月球引力的作用均落回地面。
②物體的初速率越大，飛得越遠。
（2）放飛思維，大膽推測：
①教師設疑：從昨天的四條軌跡圖中，你就能聯想到哪些？
②課件展示牛頓構想，并用動漫動態演示：
忽視空氣阻力的影響，當拋出物體的初速率足夠大時，物體就永遠不會落到地面上來，它將圍繞月球運轉。
③教師追問：牛頓的構想可能嗎？（引導中學生進一步思維）
④師生小結：牛頓構想的運動是完全可能的。當物體的初速率足夠大時，物體將圍繞月球做勻速圓周運動，成為一顆人造月球衛星，簡稱人造衛星。
出示標題一：人造衛星──人造衛星所需的向心力由月球的萬有引力提供。
活動3【講授】（三）悉心研究，合理推論
1．設疑：要有足夠大的速率，能夠使拋出的物體成為人造衛星，這么這個速率多大呢？
出示標題二：宇宙速率（導向第二個研究內容。）
2．講義出示探究內容和已知條件：
已知月球和人造衛星質量分別為M和m，衛星到地心的距離為r,求衛星繞月球做圓周運動的速率v。
3．設疑：解題的思路和方式是哪些？
（班主任指出中學生不急于解題，先認清已知條件，找出解題思路，引導中學生自己得出：應當用人造衛星圍繞月球做圓周運動的向心力由月球的萬有引力提供來求解。）
4．推論衛星運行速率公式：
按照萬有引力和圓周運動規律，引導中學生剖析、研究，并自己獨立求出衛星運行速率
（請兩名中學生上黑板推論。班主任在中學生中觀察指導答疑，并就黑板上中學生的推論過程引導全班朋友進行評價，然后講義重現推論過程，幫助全體中學生達標。）
5．引導中學生對公式進行剖析:
設疑：不同的人造月球衛星，其線速率大小、角速率大小、周期與哪些誘因有關？有哪些樣的關系？
中學生思索討論交流得出推論第六宇宙速度，并在教案上出示：
不同的人造月球衛星，其線速率大小、角速率大小、周期均與軌道直徑r有關。人造衛星離地面越高，衛星環繞月球運動的線速率、角速率越小，周期T越大。
師生共同合作，利用講義，代入數據，得出第一宇宙速率v1=7.9km/s。并簡略說明其意義。（v1=7.9km/s是人造衛星在地面附近繞月球做勻速圓周運動所必須具有的速率，叫第一宇宙速率。）
設疑：①將衛星送入低軌道和送入高軌道哪一個更容易？為何？
②所須要的發射速率，哪一個更大？為何?
③在低軌道和高軌道運行的兩顆月球衛星哪一個運行速率大？
引導中學生從做功的角度，結合衛星的運行速率公式，思索剖析：
當衛星的軌道直徑越大時，衛星繞月球的運行速率越小，送入軌道須要消耗的能量越多，衛星發射時越難，發射速率必須越大，由此我們可以得出要將人造衛星送入軌道發射速率必須小于多少？
中學生剖析得出v≥7.9km/s
6．閱讀了解，獨立思索：
中學生通過閱讀，了解衛星的運行速率小于第一宇宙速率的三種可能。并由班主任引導得出第二、第三宇宙速率。
①課件展示第二、第三宇宙速率的值及含意。
②課件動態展示在第一宇宙速率及在此基礎上衛星發射速率不斷減小的過程中，運動軌跡由圍繞月球運動的圓周→橢圓→偏心率漸漸變小的橢圓→掙脫月球引力圍繞太陽運動→飛出太陽系的變化過程。
活動4【活動】（四）聯系實際，促使遷移
1．釋疑（前后呼應）：從牛頓提出設想到第一顆人造衛星上天，長達近三百年，這是為何？（中學生交流、討論:當時技術落后，不能達到。班主任肯定中學生回答的正確性。）
2．世界航天史和中國航天史（講義動態展示）：先進行自動播放（按鍵在月歷一側），播放完一遍后，再將動漫設定為手動播放。播放過程中可要求中學生注意我國在民航、航天領域所取得的一些巨大成績，同時也應實事求是地看見目前我國與傳統航天大國俄羅斯、俄羅斯之間仍存在較大的差距，因而進一步迸發中學生學習科學，熱愛科學的激情。）
活動5【練習】（五）練習反饋，拓展延展
例題1：“2003年10月15日9時，我國神舟五號宇宙飛船在蘭州衛星發射中心成功發射，把我國第一位航天員楊利偉送入太空。飛船繞月球飛行14圈后，于10月16日六時23分安全降落在寧夏主著陸場。”根據以上消息，近似地把飛船從發射到降落的全部運動看作繞月球的勻速圓周運動，試計算神舟五號繞月球飛行時距地面的高度（已知月球的質量為M=6.0×，月球的直徑R=6.4×103km）。
1．中學生獨立思索，估算周期T的大小并推導入高度與月球質量、半徑、周期等化學量之間的關系公式，代入相關數據進行估算得到結果。
2．班主任檢測，之后師生共同評價、指出問題。使中學生學因而用，把握正確的解題思路和技巧。
例題2：借助所學知識，推論第一宇宙速率另一表達式v1=。
請兩名中學生上黑板推論。班主任在中學生中觀察指導答疑，并就黑板上中學生的推論過程引導全班朋友進行評價，然后講義重現推論過程，幫助全體中學生達標。
活動6【活動】（六）情感激勵，課外探究
1．班主任結束語：
廣袤的宇宙如同一座豐富的寶藏，吸引著人類的眼神，激勵人們去探求其博大和神秘。目前，開發太空資源，開創空間產業，實現太空居住，已漸漸成為航天活動的主曲調。您想了解更多的航天知識嗎？想在航天方面發揮自己的能力嗎？請閱讀相關書目，上網搜集有關航天科學知識。只要我們努力學習，就一定能實現自己的理想。
2．課外探究參考題：
①人造衛星的種類和資料。
②同步衛星的含意及特性。
活動7【活動】（七）布置作業
1．閱讀了解書上P110的閱讀材料“黑洞”
2．P110—、6、7
活動8【活動】（八）板書設計
5.宇宙航行
課時設計課堂實錄
5.宇宙航行
1第一學時教學活動活動1【導入】（一）創設情景，迸發情感
1．多媒體演示“神舟六號宇宙飛船發射、運行、返回”視頻剪輯。（播放同時可向中學生介紹、講解有關宇宙飛船發射、運行、返回等過程中的一些知識。）
2．班主任導出：（將音量調小，與教案播放同步）
自古以來飛天仍然是全人類的夢想，人類也因此作出了不懈的追求和巨大的犧牲。我國唐代的萬戶就是其中一個，他當初將自己用47枚尼克斯捆綁，嘗試飛天，不幸打火后湖人爆燃，萬戶因此犧牲了。但是第六宇宙速度，一次次的失敗并沒有制止人類進行太空探求的活動。總算，人類第一顆人造衛星于1957年10月4日從前南斯拉夫升空，中國也于1970年發射了第一顆人造衛星。非常是2003年10月15日至16日，中國第一次實現載入航天，宇航員楊利偉搭乘“神舟五號”繞地飛行14圈，順利返回，圓了中國人渴望已久的飛天之夢。2005年10月12日，我國“神舟六號”又將兩名宇航員費俊龍、聶海勝送入太空，繞地飛行近五天五夜成功返回，實現了新的突破。所有那些都是每一個中國人的驕傲和自豪！
3．適時設疑：這么人類是如何把物體發射出去，送入太空的呢？
（讓中學生開始思索及交流）
4．出示課題：《宇宙航行》。
班主任題旨，推動中學生步入學習活動中。
活動2【活動】（二）觀察思索，合作探究
1.誘導觀察：
（1）講義動漫展示：在某一平臺上先后以不同水平速率拋出小球。
（2）班主任設疑：觀察和比較這四條軌跡，你能發覺哪些？
（3）師生小結：得出兩個推論，并在講義上出示：
①物體因為月球引力的作用均落回地面。
②物體的初速率越大，飛得越遠。
（2）放飛思維，大膽推測：
①教師設疑：從昨天的四條軌跡圖中，你就能聯想到哪些？
②課件展示牛頓構想，并用動漫動態演示：
忽視空氣阻力的影響，當拋出物體的初速率足夠大時，物體就永遠不會落到地面上來，它將圍繞月球運轉。
③教師追問：牛頓的構想可能嗎？（引導中學生進一步思維）
④師生小結：牛頓構想的運動是完全可能的。當物體的初速率足夠大時，物體將圍繞月球做勻速圓周運動，成為一顆人造月球衛星，簡稱人造衛星。
出示標題一：人造衛星──人造衛星所需的向心力由月球的萬有引力提供。
活動3【講授】（三）悉心研究，合理推論
1．設疑：要有足夠大的速率，能夠使拋出的物體成為人造衛星，這么這個速率多大呢？
出示標題二：宇宙速率（導向第二個研究內容。）
2．講義出示探究內容和已知條件：
已知月球和人造衛星質量分別為M和m，衛星到地心的距離為r,求衛星繞月球做圓周運動的速率v。
3．設疑：解題的思路和方式是哪些？
（班主任指出中學生不急于解題，先認清已知條件，找出解題思路，引導中學生自己得出：應當用人造衛星圍繞月球做圓周運動的向心力由月球的萬有引力提供來求解。）
4．推論衛星運行速率公式：
按照萬有引力和圓周運動規律，引導中學生剖析、研究，并自己獨立求出衛星運行速率
（請兩名中學生上黑板推論。班主任在中學生中觀察指導答疑，并就黑板上中學生的推論過程引導全班朋友進行評價，然后講義重現推論過程，幫助全體中學生達標。）
5．引導中學生對公式進行剖析:
設疑：不同的人造月球衛星，其線速率大小、角速率大小、周期與哪些誘因有關？有哪些樣的關系？
中學生思索討論交流得出推論，并在教案上出示：
不同的人造月球衛星，其線速率大小、角速率大小、周期均與軌道直徑r有關。人造衛星離地面越高，衛星環繞月球運動的線速率、角速率越小，周期T越大。
師生共同合作，利用講義，代入數據，得出第一宇宙速率v1=7.9km/s。并簡略說明其意義。（v1=7.9km/s是人造衛星在地面附近繞月球做勻速圓周運動所必須具有的速率，叫第一宇宙速率。）
設疑：①將衛星送入低軌道和送入高軌道哪一個更容易？為何？
②所須要的發射速率，哪一個更大？為何?
③在低軌道和高軌道運行的兩顆月球衛星哪一個運行速率大？
引導中學生從做功的角度，結合衛星的運行速率公式，思索剖析：
當衛星的軌道直徑越大時，衛星繞月球的運行速率越小，送入軌道須要消耗的能量越多，衛星發射時越難，發射速率必須越大，由此我們可以得出要將人造衛星送入軌道發射速率必須小于多少？
中學生剖析得出v≥7.9km/s
6．閱讀了解，獨立思索：
中學生通過閱讀，了解衛星的運行速率小于第一宇宙速率的三種可能。并由班主任引導得出第二、第三宇宙速率。
①課件展示第二、第三宇宙速率的值及含意。
②課件動態展示在第一宇宙速率及在此基礎上衛星發射速率不斷減小的過程中，運動軌跡由圍繞月球運動的圓周→橢圓→偏心率漸漸變小的橢圓→掙脫月球引力圍繞太陽運動→飛出太陽系的變化過程。
活動4【活動】（四）聯系實際，促使遷移
1．釋疑（前后呼應）：從牛頓提出設想到第一顆人造衛星上天，長達近三百年，這是為何？（中學生交流、討論:當時技術落后，不能達到。班主任肯定中學生回答的正確性。）
2．世界航天史和中國航天史（講義動態展示）：先進行自動播放（按鍵在月歷一側），播放完一遍后，再將動漫設定為手動播放。播放過程中可要求中學生注意我國在民航、航天領域所取得的一些巨大成績，同時也應實事求是地看見目前我國與傳統航天大國俄羅斯、俄羅斯之間仍存在較大的差距，因而進一步迸發中學生學習科學，熱愛科學的激情。）
活動5【練習】（五）練習反饋，拓展延展
例題1：“2003年10月15日9時，我國神舟五號宇宙飛船在蘭州衛星發射中心成功發射，把我國第一位航天員楊利偉送入太空。飛船繞月球飛行14圈后，于10月16日六時23分安全降落在寧夏主著陸場。”根據以上消息，近似地把飛船從發射到降落的全部運動看作繞月球的勻速圓周運動，試計算神舟五號繞月球飛行時距地面的高度（已知月球的質量為M=6.0×，月球的直徑R=6.4×103km）。
1．中學生獨立思索，估算周期T的大小并推導入高度與月球質量、半徑、周期等化學量之間的關系公式，代入相關數據進行估算得到結果。
2．班主任檢測，之后師生共同評價、指出問題。使中學生學因而用，把握正確的解題思路和技巧。
例題2：借助所學知識，推論第一宇宙速率另一表達式v1=。
請兩名中學生上黑板推論。班主任在中學生中觀察指導答疑，并就黑板上中學生的推論過程引導全班朋友進行評價，然后講義重現推論過程，幫助全體中學生達標。
活動6【活動】（六）情感激勵，課外探究
1．班主任結束語：
廣袤的宇宙如同一座豐富的寶藏，吸引著人類的眼神，激勵人們去探求其博大和神秘。目前，開發太空資源，開創空間產業，實現太空居住，已漸漸成為航天活動的主曲調。您想了解更多的航天知識嗎？想在航天方面發揮自己的能力嗎？請閱讀相關書目，上網搜集有關航天科學知識。只要我們努力學習，就一定能實現自己的理想。
2．課外探究參考題：
①人造衛星的種類和資料。
②同步衛星的含意及特性。
活動7【活動】（七）布置作業
1．閱讀了解書上P110的閱讀材料“黑洞”
2．P110—、6、7
活動8【活動】（八）板書設計
Tags：宇宙,航行,優秀,教學設計,內容