第三章 第四节 宇宙速度与航天(教学设计)2023-2024学年高中物理必修第二册同步核心辅导与测评（粤教版）.docx

第三章第四节宇宙速度与航天(教学设计)2023-2024学年高中物理必修第二册同步核心辅导与测评（粤教版）

科目

授课时间节次

--年—月—日（星期——）第—节

指导教师

授课班级、授课课时

授课题目

（包括教材及章节名称）

第三章第四节宇宙速度与航天(教学设计)2023-2024学年高中物理必修第二册同步核心辅导与测评（粤教版）

教材分析

“第三章第四节宇宙速度与航天(教学设计)2023-2024学年高中物理必修第二册同步核心辅导与测评（粤教版）”主要围绕宇宙速度的概念、计算方法以及其在航天领域的应用展开。本节课内容紧密结合实际，以我国航天事业为背景，引导学生理解宇宙速度的物理意义，掌握第一、第二、第三宇宙速度的计算方法，以及它们在航天发射中的应用。本节课旨在培养学生的科学素养和实际应用能力，为后续学习打下坚实基础。

核心素养目标分析

本节课的核心素养目标主要包括：物理观念与应用、科学思维与创新、科学态度与责任。通过探究宇宙速度与航天的关系，学生将形成对物理规律的认识，提升应用物理知识解决实际问题的能力；在分析宇宙速度的计算过程中，发展逻辑思维与科学推理能力；同时，通过学习我国航天事业的发展，激发学生的爱国情怀，培养其追求真理、勇于探索的科学精神。

学习者分析

1.学生已经掌握了力学基础知识，包括速度、加速度的概念，以及基本的运动学方程。在之前的课程中，学生也学习了万有引力定律和卫星运动的基本原理，为理解宇宙速度奠定了基础。

2.学生对宇宙探索和航天科技通常有较高的兴趣，他们具备一定的逻辑推理能力，能够通过实验和观察来理解物理概念。然而，学生的学习风格各不相同，有的学生偏好直观的学习方式，而有的则喜欢抽象的理论推导。

3.学生在学习宇宙速度时可能遇到的困难和挑战包括：对宇宙速度概念的理解，尤其是第一、第二、第三宇宙速度的区别和联系；计算宇宙速度时的数学运算能力；将理论应用到具体航天场景中的能力。此外，对于物理基础较弱的学生，理解万有引力与宇宙速度的关系也可能是一个挑战。

教学资源

-硬件资源：多媒体教室、投影仪、计算机

-软件资源：物理模拟软件、PPT演示文稿

-课程平台：学校在线学习管理系统

-信息化资源：数字教材、网络物理教育资源

-教学手段：小组讨论、问题驱动、实验演示

教学过程

1.导入新课

-今天我们将学习第三章第四节“宇宙速度与航天”。请大家回想一下，我们在上一节课学习了什么内容？（学生回答：万有引力定律和卫星运动。）

-非常好。那么，你们知道卫星是如何围绕地球运动的吗？这就涉及到了我们今天要学习的宇宙速度。那么，什么是宇宙速度呢？接下来，我们就来探究这个问题。

2.宇宙速度的概念

-首先，请大家打开课本，翻到第54页，我们来看一下宇宙速度的定义。（学生翻书）

-请一位同学朗读一下宇宙速度的定义。（学生朗读）

-根据定义，我们知道宇宙速度是使物体能够克服地球引力，进入太空运动的速度。那么，宇宙速度有几个？分别是什么？（学生回答：三个，第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度。）

3.第一宇宙速度的计算

-接下来，我们来计算第一宇宙速度。请大家看课本第55页的公式（1）。（学生看公式）

-第一宇宙速度的计算公式是：\[v_1=\sqrt{\frac{GM}{R}}\]

-其中，\(G\)是万有引力常数，\(M\)是地球的质量，\(R\)是地球的半径。现在，请大家用计算器计算一下第一宇宙速度的数值。（学生计算）

-请一位同学分享一下你的计算结果。（学生分享计算结果）

4.第一宇宙速度的应用

-我们已经知道了第一宇宙速度的计算方法，那么它有什么应用呢？请大家看课本第56页的图3-14。（学生看图）

-从图中可以看出，第一宇宙速度是卫星绕地球运行的最小速度。如果卫星的速度小于第一宇宙速度，它将无法克服地球引力，会落回地面。

-现在，请大家分组讨论一下，如果我们要发射一颗卫星，需要考虑哪些因素？（学生讨论）

-好的，请大家分享一下你们的讨论结果。（学生分享讨论结果）

5.第二宇宙速度和第三宇宙速度

-除了第一宇宙速度，还有第二宇宙速度和第三宇宙速度。请大家看课本第57页，了解它们的定义和应用。

-第二宇宙速度是指物体脱离地球引力，进入太阳系运动的速度。它的计算公式是：\[v_2=\sqrt{\frac{2GM}{R}}\]

-第三宇宙速度是指物体脱离太阳系，进入宇宙空间的速度。它的计算公式是：\[v_3=\sqrt{\frac{2GM_{太阳}}{R_{太阳}}}\]

-现在，请大家用计算器分别计算第二宇宙速度和第三宇宙速度的数值。（学生计算）

-请一位同学分享一下你的计算结果。（学生分享计算结果）

6.宇