第七章 万有引力与宇宙航行 教案- 高一下学期物理人教版（2019）必修第二册.docx

《第七章 万有引力与宇宙航行》教案 学情分析 　最近几十年中国航天事业高速发展，创造了一个又一个世界奇迹，让国人自豪，让民族骄傲。从1970年中国第一颗人造地球卫星东方红一号发射成功，到2019年长征五号重型火箭再一次发射成功，中国人正一步一步奔向太空，各项航天工程有序推进。学生通过各种媒体耳熟能详，神舟载人飞船、嫦娥探月工程、天空实验室、北斗卫星导航系统、风云系列气象卫星······这一系列辉煌成就都已载入中国航天史册，为本章的学习铺垫好了家国情怀的情感基础，增强了学生的责任感和国家认同感，每一节的学习都为学生打开了一扇通往太空的大门，学生怀揣着对地球之外的宇宙世界无与伦比的期待，开启本章的学习。 　　一、认知基础 　　高中之前，学生知道一些地心说、日心说等相关史实，对一些伟大的物理学家也有些了解，像牛顿、开普勒等，包括牛顿与苹果树的故事。 　　在本章之前，学生在必修1中学习过自由落体加速度g，知道自由落体加速度也叫重力加速度，海拔高度越高g越小，地球表面不同纬度g略有差异。但是，学生并不知道自由落体加速度为什么不是定值，且有进一步探究的愿望。通过对自由落体运动的学习，学生可以测定自由落体加速度，这为“地—月检验”和“称量”地球质量的学习奠定好了基础。学生对重力有了一定的了解，知道重力的方向是竖直向下，但是却不清楚为什么重力的方向不指向地心。在正确的认知下，学生带着一些疑问急需通过这一章的学习去解决。 　　在本章之前，学生在必修2中已经学会了如何描述圆周运动，建立起了一些基本物理概念，例如：线速度、角速度、周期、向心加速度、向心力等，掌握了圆周运动向心力表达式以及匀速圆周运动的方法，具备了推导太阳与行星间引力的知识基础。学生对离心运动和近心运动及产生条件有了一定的认识，为研究人造地球卫星的多次变轨后达到预定轨道做好了知识储备。本章在分析双星问题时，结合花样滑冰运动员在冰面上手拉手匀速圆周运动，学生能进一步加深对向心力表达式中半径r的理解。在生活中的圆周运动部分，通过学习汽车过拱形桥的失重现象，将地球看作一个巨大拱形桥，介绍了航天器中失重现象。但是，学生对航天器中失重现象为什么是完全失重，也只是初步认识，需要本章进一步学习，深化理解，提升认知。 　　学生在高中地理《宇宙中的地球》一章中，学习了“地球为什么会存在生命”。从地理学科的角度分析了存在生命的外部条件是安全和稳定，安全是指太阳系中八大行星“各行其道”，轨道具有共面性、近圆性、同向性；存在生命的内部条件是日地距离适中、自转和公转周期适中、质量和体积适中。地理中这部分内容与开普勒第一定律、高中阶段行星轨道按照圆轨道近似处理、赤道处的临界问题等存在交叉融合，能促进学生理解本章内容。 　　2012年神舟九号和天宫一号交会对接，宇航员刘洋做了几个演示实验：动力学方法测质量、单摆运动、水膜水球的演示，这些实验学生有些能理解，有些还不清楚；长征五号重型火箭，学生知道它的运载能力大，却并不知道发射人造地球卫星、火星探测器等需要多大的发射速度，这些都需要学习本章内容来理解。 　　二、认知特点 　　高中学习内容与初中相比有一些新特点，例如，知识容量大，学科内容深，综合性、逻辑性、系统性较强，定理和定律更加抽象，对学生记忆理解、归纳总结、演算推理、空间想象等能力要求较高。例如，匀变速直线运动、平抛运动、圆周运动，都是学生生活中常见的运动，而天体的运动，虽然学生在电视等媒体上看到过卫星的发射、看到过动画演示卫星的运动，但是本部分内容仍需要学生有较强的空间想象能力，仍然是学生学习的难点。 　　必修1中一直研究直线运动，运动与相互作用的关系在学生脑海根深蒂固，虽然必修2中前两章抛体运动和圆周运动已经将直线运动跨越到曲线运动，已经明确了曲线运动与相互作用的关系，但是研究从日常生活中常见的宏观物体过渡到宇宙天体还是有一些障碍的。学生学习知识的过程中，需要继续提高观察能力、理解能力和分析综合能力，提高独立学习能力，在知识建构的过程中，提高认知水平。 　　1．高一学生具有较强的观察力和一定的理解力。观察力已经非常接近成人的水平，观察的目的性更明确，持久性更强，视觉和听觉的感受性甚至超过了成人。以科学漫步“人类对行星运动规律的认识”学习为例，学生能概括总结出每一位科学家的主要观点，能知道“行星逆行”“本轮”“均轮”“偏心点”“偏心等距点”等概念，但是学生不理解这些概念，以及这些晦涩难懂的概念是如何促进开普勒得出正确的行星运动规律。包括理解“8′的误差也许正是因为行星的运动并非匀速圆周运动”，认知水平不同的学生不一定都能想到这是因为行星轨道是椭圆而非圆。抽象概念的理解、观察的深刻性还有待在学习中提高，这些决定了学生如何“水到渠成”般的理解开普勒得出行星运动定律的过程，加深对行星运动定律内容的理解，降低学习的