本章小结优质课教案内容

教学基本信息

课题

授课教师

《追寻嫦娥一号的踪迹》单元复习

赵慧杰

学科

学段：必修2 年级

物理

高一

指导思想与理论依据

指导思想：学生物理学科核心素养的发展是一个自我建构、不断发展的过程。教师创设真实的物理情境，激发学生的学习动机和探究欲望，通过精心设计符合学生的认知特点、有利于学生讨论、探究的系列任务，着力提高学生分析综合能力及创造性地解决实际问题的关键能力，促进学生学科核心素养的全面发展。

理论依据：教学活动的设计基于学生原有的认识入手，以学生的认知发展过程为主线，用现代信息技术做支撑，在教师适时、适度的指导下，让学生一步步经历从简单到复杂的问题解决过程，逐步发展相应的物理学科核心素养。

教学背景分析

内容分析：《追寻嫦娥一号的踪迹》是教师通过创设真实的物理情境，整合天体运动单元的学习内容，设计合理的探究任务来引导学生自主、合作、探究学习，培养学生核心素养的章末复习教学案例。本案例是“曲线运动与万有引力定律”主题中利用现代信息技术手段设计的学习活动，体现了物理学习与现代信息技术的深度融合和学生学习方式的变化。活动目的是引导学生通过观看视频、模拟操作，与现代科技前沿联系，运用万有引力定律和圆周运动规律，交流、讨论、推理论证等过程，从“运动与相互作用的观念”与“功与能量的观念”探究嫦娥一号的发射及运行规律，建立航天器发射和运行的模型。本案例从嫦娥一号的实际情境分析，注重发展学生的建模能力、推理能力、探究和交流能力，将评价和学习过程紧密結合起来。

学情分析:学生已学习《天体运动》和《功与能量》的相关知识、技能和思想、方法。学生具备相关的航天知识，能够利用人造卫星的运动规律和功与机械能的定律解决物理问题。学生还不能灵活地、创造性地应用物理知识从实际的问题情景中提出问题、分析问题、解决问题。因此，教学中可以充分利用《追寻嫦娥一号的踪迹》的实例来帮助学生理解物理概念、规律，发展科学思维，提高探究能力，建立科学态度与责任，进而培养学生的核心素养。

教学目标及重难点

教学目标：

物理观念：1、观看“嫦娥一号”的视频，了解卫星发射的整个过程。

2、分析“嫦娥一号轨迹图”中关键点，知道各点的万有引力、加速度、速度等物理量间的意义和关系。

科学思维：通过从“运动与相互作用的观念”与“功与能量的观念”两个角度分析、建模、推理、论证等过程，探究“嫦娥一号”发射、变轨、转移、运行等环节中蕴含的物理规律。

科学态度与责任：认识到科学定律在嫦娥一号运动中的应用，关注我国和人类航天事业，增强民族自豪感，激发学生的爱国热情。

教学重难点：1、推导地球的第一宇宙速度，变轨阶段的天体运动规律，月球的第一宇宙速度。2、从“运动与相互作用的观念”与“功与能量的观念”分析嫦娥一号加速变轨和制动变轨的中的具体应用。3、阅读拉格朗日点的含义，并利用万有引力定律和圆周运动规律创造性地分析该点到月球的距离。

1

教学方法及资源

教学方法：任务导向教学法，问题——启发式教学法，自主、合作、探究式教学法。

教学资源：PPT ，图片，动画模拟，小视频等。

教学流程示意

任务一：认识嫦娥一号轨道的关键点，及其在该点的力、加速度、速度的关系。

新课导入

提出问题：我国发射的首颗绕月人造卫星是哪颗？

新课讲授

教师通过幻灯片PPT展示嫦娥一号轨图、播放各阶段视频创设真实的物理情境，引导学生自主、合作、探究学习嫦娥一号运动的规律。

任务二：分析嫦娥一号在发射升空阶段的速度、受力、动能、势能的变化情况，

及最小发射速度的推导。

任务三：利用开普勒三定律推论、圆周运动规律等分析嫦娥一号绕地运行阶段。

任务四：利用离心运动的条件、天体运动规律分析嫦娥一号加速变轨阶段。

任务五：利用天体运动规律分析嫦娥一号地月转移阶段的拉格朗日点。

任务六：利用向心运动的条件、天体运动规律分析嫦娥一号制动变轨阶段。

任务七：嫦娥一号运行探测阶段，及撞月联想到“第一个登上月球的人”阿姆斯特朗，推导其离开月球的最小发射速度。

课堂小结

布置作业

2

教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

设置

意图

时间安排

千年来，“嫦娥奔月”的古老神话在百姓间广为流传，奔向遥远的月宫，成为人类孜孜以求的梦想。

【提问】我国发射的首颗绕月人造卫星是哪颗？

引入

新课

展示“嫦娥一号”探月轨道图

【播放视频】

“嫦娥一号”【发射升空阶段】

展示模拟动画

教师引导学生回答问题，描述和解释现象。速度大小

增大

受力情况分析

向上的推力、新课自身重力

。

讲授

动能变化

增大

，

重力势能变化

增大

，

机械能变化

增大

。

“嫦娥一号”的速度

【提问】：嫦娥一号的最小发射速度是多大？请推导。

【播放视频】

“嫦娥一号”【绕地运行阶段】

展示模拟动画

新课

讲授

教师引导学生分析、解释：

椭圆构建圆周运动模型

地球与嫦娥一号间的万有引力提供向心力。F万

=

F向

回答：“嫦娥一号”。完成填空：

（1）、在嫦娥一号探月卫星的轨迹中，

P

点是近地点，

A B C

点是远地点，

Q

点是近月点，

激发学生的探

D E F

点是远月点。

究欲望，引到（2）、嫦娥一号卫星绕地球绕行学生思考并完经过P点时，万有引力F1 = F2=F3，成学案，帮助加速度a1 = a2 = a3，在轨道

3

学生认识嫦娥3min 的速度最大；在绕月球绕行经过Q一号轨道的关点时，万有引力FI

=

FII

=

键点及在该点FIII，加速度

aI = aII = aIII，

在轨的力、加速度、道

III

的速度最大。

速度的关系。

学生解释、表达思维过程：

MMmF万G2

aG2

rr 学生观看视频，命名该阶段。

根据观察到的现象回答：嫦娥一号做加速运动，向上的推力大于自身重力，是超重现象。

推力大于重力，合力做正功，嫦娥一号的动能增大；嫦娥一号克服重力做功，重力势能增大；机械能也增大。

2Mmv第一宇宙速度7.9km/sG2m

RRvGMR

观看火箭发射嫦娥一号视频，激发学生的爱国热情。最小发射速度的推导，科学推理发展学生的逻辑思维能力。

5min v7.9km/s

学生观看视频，命名该阶段。

1、嫦娥一号做椭圆运动，地球在椭圆上的一个焦点；2、从地球到嫦娥一号的连线在相等的时间内扫过的面积相等；3、嫦娥一号半长轴的三次方与环绕周期的二次方的比值是一个常量，与地球质量有关。

4、从远地点到近地点，引力做正功，动能增大，重力势能减小，故近地点速度比远地点速度大。

3 利用开普勒三定律的推论和功与能力的角度分析“嫦娥一号”绕地运行阶段。

5min

教学环节

教师活动

学生活动

学生分析、讨论、交流：

在近地点加速，嫦娥一号所需要的向心力增大，嫦娥一号与地球间的万有引力不足以嫦娥一号所需要的向心力，“供小于需”，做离心运动。

嫦娥一号克服引力做功，速度减小；轨道半径增大，万有引力也减小，当嫦娥一号与地球间的万有引力等于嫦娥一号所需要的向心力，再次实现供需平衡，在新的轨道上做圆周运动。

简化问题、建立模型推导：

设置

意图

时间安排

【播放视频】

“嫦娥一号”【加速变轨阶段】

展示模拟动画

教师引导学生分析、解释：

1、在

点加速，为什么加速可以实现从低轨向高轨运动？

2、做

（离心运动或向心运动），为什么又能在高轨稳定运动？

新课3、嫦娥一号绕地球的运动可近讲授

似为匀速圆周运动，在轨道

上的周期T最长。请证明。

回顾：天体运动的规律：r越大，T增大，a、w、v减小。

【播放视频】

“嫦娥一号”【地月转移阶段】

展示模拟动画

教师引导学生画情境图。

地球质量为5.98×1024kg，半径为6.37×106m ，地球与月球的平均距离为3.84×108m，万有引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2。地球质量为M，新课半径为R，其中月球质量为M月讲授

=1/81M，半径为R月=1/4R。周期为T ：

教师启迪思维、引导学生分析、推理拉格朗日点距离月球多远？

解得：

r1+r2=3.84×108m

r2=6.5×107m

（r1=5r2

）

（课上不要求学生计算）

运用离心运动的条件、天体运动规律、功与能等分析“嫦娥一号”加速变轨阶段。引导学生巩固轨道半径与向心力、向心加速度、速度、角速度等物理量之间的2Mm2

关系。

G2mrrT通过解决新情3r可知，M为地球质境的问题，发T2GM展学生解决问量，半径r越大，周期T最长。

题的关键能学生运用规律解决实际问力。

题，提高推理及分析综合能力。

学生阅读拉格朗日点资料

（拉格朗日点为一个小物体在两个大物体的引力作用下在空间中的一点，在该点处，小物体相对于两大物体基本保持静止）。

以月球为研究对象：

8min 了解拉格朗日点的含义，利用万有引力定律和圆周运动规律创造性地分析该点到月球的距离。

引导学生解决2MM月2

复杂的天体运GM（rr）12月2（r1r2）动，提高学生T的分析、综合以小物体为研究对象：

能力，促进学2MmMm2

月G-Gmr1生核心素养的22rr2T1养成。

学生知道科学的发展是人类认识

世界和推动社会进步的强大动力，理解分析物理问题的基本思路和方法。

10min 4

教学环节

教师活动

学生活动

学生分析、讨论、交流：

设置

意图

时间安排

【播放视频】

“嫦娥一号”【制动变轨阶段】

展示模拟动画

新课

讲授

1、在

点减速，为什么减速可以实现从高轨向低轨运动？

2、做

（离心运动或向心运动），为什么又能在低轨稳定运动？

对比“嫦娥一在近地点减速，嫦娥一号所号”加速变轨需要的向心力减小，嫦娥一号与阶段，分析问地球间的万有引力大于以嫦娥一题，加强理解号所需要的向心力，“供大于需”，学生对离心运动、向心运做向心运动。

嫦娥一号受月球的引力做正动的原因及功，速度增大；轨道半径减小，应用。

万有引力也增大，当嫦娥一号与掌握卫星变地球间的万有引力等于嫦娥一号轨的实质及所需要的向心力，再次实现供需蕴含的思想平衡，在新的轨道上做圆周运动。

方法。

学生积极回答：

3min 【播放视频】

“嫦娥一号”【绕月探测阶段】

展示模拟动画

教师介绍“嫦娥一号”绕月探测工作一年多，完成使命新课后撞月，为我国后来“嫦娥系讲授

列卫星”作了大量的技术准备。

联系到“第一个登上月球的人”阿姆斯特朗，他后来返回地球，离开月球的最小速度是多大？

“第一个登上月球的人”阿姆斯特朗，

最小速度又叫月球的第一宇宙速度，请推导。

类比地球的第一宇宙速度进行推导、2计算月球的M月mv分析、讨论、推导：G

m2R月第一宇宙速5min R月度，提高学生在真实情境GM月G×1/81MR月下综合解决R月1/4R问题的能力。

GM2/92/9×7.9km/s

R1.76km/s1min 课堂教师引导学生回顾本节课内容，鼓励学生在课下继续探究嫦娥一号运动的问题。

小结

追寻嫦娥一号的踪迹 板书设计

1.

v增大，

F推>G。

2.

Ek增大, Ep增大。

地月转移

拉格朗日点：

MM月2GM月2（r1r2）T

（r1r2）2一、

四、

2发射升空

3.

第一宇宙速度（最小发射速度）

Mmv2vGMG2mR

v7.9km/s

RR

绕地1.

椭圆轨道

二、

运行

2.

面积规律

TMmMm2

G2-G月mr12r1r2Tr2=6.5×107m

（r1=5r2）

制动

2.

GMmmv

向心运动

2RR2变轨

1.

近月点减速

3

3.

轨道规律：ak

（常数与中心天体有关）

五、24.

简化为圆周运动：F万=F向

5

加速

1.

近地点加速

2.

GMmmv

离心运动

2RR232

绕月月球的第一宇宙速度（最小发射速度）GM月m

R月2三、

变轨

六、

探测

r2

3.

GMmm

T2rGMr2

Tmv2R月G×1/81M1/4R

可知，M为地球质量，r越大，T增大。

4.

r越大，T增大，a、w、v减小。

R月2/9GM月R月GM2/9×7.9km/sR

1.76km/s1.

教师设计“嫦娥一号与运动”天体运动单元复习导学案，较好地把零碎的知识点串起来, 突破传统单元复习教学预习环节中知识点罗列模式的弊端。教学从“嫦娥一号运动的真实物理情境”出发，整合天体运动单元的学习内容包括开普勒定律及其推论、万有引力定律、天体运动规律以及人造卫星发射等知识和匀速圆周运动单元的学习内容包括圆周运动的基本物理量概念、指向圆心的合力完全提供向心力的匀速圆周运动、向心运动以及离心运动的供需关系，可谓知识面覆盖全。

2.

教师和学生尊重“真实物理情境”，多次体会、感受、分析生活实例现象中研究对教学特点

象的运动过程和状态。教师引导学生通过抓住主要因素忽略次要因素，合理建构物理模型，经历处理信息、提出问题、作出假设、科学推理、科学论证、得出结论、表达交流、反思评价等过程，学习物理观念、发展科学思维、形成科学态度和责任，形成核心素养。

3.

教师引导学生依次观看6个阶段的视频，从“运动与相互作用”、“功与能量”两个角度并进行解释、交流、合作、讨论、探究环节分析“嫦娥一号”运动的真实物理情境。激发学生学习兴趣，提高学生探索热情，同时巩固学生学习内容，促进学生物理学科核心素养的发展。

4.

课堂关注效果监测，学生有更多的展示空间。事实再一次证明，当给学生足够的信任和适度的自由，学生讲带给我们无限的惊喜。

6

追寻嫦娥一号的踪迹

一、

4.

v增大，

F推>G。

5.

Ek增大, Ep增大。

地月转移

拉格朗日点：

MM月2

GM月（r1r2）2（r1r2）TGMmMm2

-G月mr122r1r2T2四、

2发射6.

第一宇宙速度（最小发射速度）

升空

Mmv2vGMG2mR

v7.9km/s

RR

5.

椭圆轨道

绕地6.

面积规律

二、

运行

7.

轨道规律：a3

k

（常数与中心天体有关）

五、

r3

GMr2=6.5×107m

（r1=5r2）

制动变轨

3.

近月点减速

4.

GMmmv

向心运动

2RR2T2

绕月8.

简化为圆周运动：F万=F向

加速

5.

近地点加速

6.

GMmmv

离心运动

2RR2月球的第一宇宙速度（最小发射速度）GM月m

R月2三、

变轨

六、

探测

m2

7.

GMmmrT22rT2v2R月G×1/81M1/4R

可知，M为地球质量，r越大，T增大。

8.

r越大，T增大，a、w、v减小。

R月2/9GM月R月GM2/9×7.9km/sR

1.76km/s

7