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人造卫星的教学历来是高中物理教学的难点和重点。由于教学条件的限制,学生在学习中感觉很抽象,特别是对人造卫星的发射速度及环绕速度,同步卫星的发射及特点,宇宙速度问题等的理解。笔者学校一位老师对这一节课的教学,认为较为成功。现将教学过程和反思介绍如下,与大家探讨。
上课前,播放一段视频:一副美丽的海洋风景图,几只海鸥在碧波荡漾的大海上自由飞翔,一只小船在海水里乘风破浪的前行,背景音乐是电影“哥伦布”主题曲“Sailing(远航)”。学生们都被这优美的画面及音乐吸引了。
上课铃声响起,老师走上讲台。
教师:同学们,你们听到的歌曲好听吗?谁能说出这首歌的名字?
学生:歌曲很好听,但是不知道是什么歌……
教师:这首歌的名字叫sailing(远航),是电影“哥伦布”的主题曲。正如歌曲中所唱到的:“我在航行中乘风破浪,其中甘苦谁能说,为了靠近你, 为了自由。”其实学习知识的过程,也充满了艰辛和辛劳,为了学到真知我们也必须要像他那样乘风破浪,克服困难。今天就让我们带着哥伦布的精神一起来学习神秘而美丽的宇宙世界——人造卫星 宇宙速度。
展示多媒体录像。
音响里放出“东方红”的歌曲,画面里显示出中国发射第一颗人造卫星和中国人民欣喜若狂的感人场面(旁白:这是一首中国人非常熟悉的歌曲“东方红”。三十年前的某一次奏响,给了这只歌曲更新更深的含义,因为那次它唱响在整个浩瀚的宇宙。这雄浑的曲调来自于中国的第一颗人造卫星——东方红一号……)
教师:这是中国所发射的第一颗人造卫星——东方红一号。它的发射在我国发展史上具有重大的意义,极大地鼓舞了人民的士气,使得中国正式跨入世界大国的行列。(接着展示我国到目前为止所发射的几颗卫星图片:东方红卫星,返回式卫星,风云一号卫星……)到目前为止我们国家发射卫星的技术已经进入世界的前列。除了一般卫星的发射,我国还掌握了一颗多星,同步卫星,回收卫星等高尖端技术。那么卫星是怎样升上天空的,又是怎样围绕地球旋转的?(引入课题)
(反思:课题引入比较成功。首先以优美的画面及音乐吸引学生的注意;再从歌曲的歌词中找到鼓励学生的词语,从而对学生在这一章学习中可能存在的畏惧困难的情绪进行励志教育;接着从我国发射的第一颗人造卫星——东方红一号的介绍引入了本节课的课题,对学生进行了爱国主义教育。)
教师:这个问题古人也很感兴趣(展示图片“万户飞天”),图片上的这个人同学们认识吗?
学生:……
教师:他是明朝时期的万户,很想上天,所以把自己绑在一张板凳上,板凳四周绑着鞭炮,然后让人把这些鞭炮点燃。同学们猜想一下,会出现什么情况呢?
学生:……
教师:伴随着鞭炮的爆炸,他和凳子一起冲上了天空,他非常高兴自己终于能上天了,但是他只是想到如何上天,却没有想到如何下地,最后摔死了(学生笑)。尽管这是一次失败的实验,但是它让人们看到了人类上天的希望。此后经过大量的研究,人类实现了这个梦想,其理论奠基人便是伟大的物理学家牛顿。
展示牛顿的人造卫星设想图。
教师:请同学们自学教材上有关这个猜想的内容。
学生自学看书。
教师:请一个同学给大家叙述下牛顿的人造卫星猜想。
学生:……
教师:这位同学叙述得非常好,牛顿正是通过这样的猜想提出了人造卫星的模型。那么人造卫星围绕地球旋转时的运动物理量该怎样描述呢?
(反思:人造卫星模型的引入比较自然,用“万户飞天”的故事向学生展示了中国人的祖先对飞天的向往和对后人研究的启示。通过多媒体展示关于牛顿人造卫星模型的猜想,形象生动地引入人造卫星发射的原理。)
多媒体展示人造卫星绕地球旋转的模型。
教师:作圆周运动的物体必须要有外力来提供向心力,那么人造卫星作匀速圆周运动的向心力是什么力提供的呢?
学生:是地球对人造卫星的万有引力。
教师:回答得非常好。下面我们结合牛顿第二定律和万有引力定律来推导描述人造卫星作匀速圆周运动的各个物理量。
在黑板上推导描述人造卫星作匀速圆周运动的各个物理量。
教师:由这些表达式可知,不同轨道的人造卫星其运动的物理量是不同的,有什么规律吗?
通过学生的讨论,得出结论:人造卫星的轨道半径越大,其线速度、角速度、向心加速度越小,周期越大。
教师:人造卫星是怎样上天的呢?
多媒体展示人造卫星的发射过程。
教师:人造卫星发射上天必须要给卫星提供一个发射的初速度——人造卫星的发射速度。
多媒体展示人造卫星的三种发射速度及其意义。
(反思:这里的多媒体应用非常恰当。人造卫星的发射速度本来很不好讲,使用多媒体后,这个难点就被突破了。学生在观看人造卫星发射的全过程的同时就可以理解发射速度的意义。)
教师:人造卫星通过火箭的帮助升上了天空之后,它又会怎样围绕地球旋转呢?
多媒体展示人造卫星的几种运行轨道:极地卫星,赤道卫星,任意卫星轨道。
教师:通过刚才的动画,同学们可以看到:不管什么卫星都必须在以地心为圆心的轨道上运动,这是为什么?
学生:因为人造卫星作匀速圆周运动的向心力为万有引力所提供,而万有引力的方向是指向地心的。
教师:回答得非常好。正是因为万有引力的作用,人造卫星必须围绕地心旋转。我们试想,可不可以发射一颗平行于某个纬度圈(赤道除外)的人造卫星?
学生:不能 ,因为此时它的向心力没有指向地心。
教师:回答得非常正确。发射的卫星根据其用途不同可以有很多的种类。下面介绍一种非常重要的卫星——地球同步卫星。
多媒体展示地球同步卫星动画,显示其相对地球静止的运行原理,并在黑板上演算人造地球同步卫星的线速度、角速度、离地面的高度。
教师:通过计算可知,地球同步卫星离地面的高度是很高的,因此发射同步卫星的难度比一般卫星要大得多。下面一起来看看地球同步卫星的发射过程。
视频展示地球同步卫星的发射过程。
教师:地球同步卫星的一个很重要的应用就是能实现全球同步通讯。人类是怎样利用同步卫星实现全球通讯的?
动画展示利用地球同步卫星实现全球通讯的原理。
教师:大家可以看到,要实现全球通讯,必须发射三个地球同步卫星才行。
(反思:多媒体的应用把传统的难题解决了。它通过形象生动的动画把人造卫星的运行轨道,同步卫星的原理解释得很清楚,特别是对实现全球通讯的解释很是经典,这些都是传统的教学模式所不能解决的。)
视频播放阿波罗登月,神舟五号的发射,嫦娥计划,最后图片展示美国挑战者号的失败。
教师:同学们,人类在探索宇宙的历程中,有成功的喜悦,也有失败的悲哀,甚至要付出宝贵的生命,但是不管怎样的困难都不能阻止我们探索自然的步伐。美国总统里根曾经说:“英雄之所以被称之为英雄,并不在于他人赞颂的言辞,而在于他们始终如一地、锲而不舍地对神奇而美妙的宇宙进行探索,去实践真正的生活乃至贡献出生命的精神。我们已经失去了“挑战者号”,但是不能失去挑战的勇气和信心”。
(反思:本节课结束语的设计让人回味无穷,对学生进行励志教育起到了很大作用。)
(栏目编辑 罗琬华)
上课前,播放一段视频:一副美丽的海洋风景图,几只海鸥在碧波荡漾的大海上自由飞翔,一只小船在海水里乘风破浪的前行,背景音乐是电影“哥伦布”主题曲“Sailing(远航)”。学生们都被这优美的画面及音乐吸引了。
上课铃声响起,老师走上讲台。
教师:同学们,你们听到的歌曲好听吗?谁能说出这首歌的名字?
学生:歌曲很好听,但是不知道是什么歌……
教师:这首歌的名字叫sailing(远航),是电影“哥伦布”的主题曲。正如歌曲中所唱到的:“我在航行中乘风破浪,其中甘苦谁能说,为了靠近你, 为了自由。”其实学习知识的过程,也充满了艰辛和辛劳,为了学到真知我们也必须要像他那样乘风破浪,克服困难。今天就让我们带着哥伦布的精神一起来学习神秘而美丽的宇宙世界——人造卫星 宇宙速度。
展示多媒体录像。
音响里放出“东方红”的歌曲,画面里显示出中国发射第一颗人造卫星和中国人民欣喜若狂的感人场面(旁白:这是一首中国人非常熟悉的歌曲“东方红”。三十年前的某一次奏响,给了这只歌曲更新更深的含义,因为那次它唱响在整个浩瀚的宇宙。这雄浑的曲调来自于中国的第一颗人造卫星——东方红一号……)
教师:这是中国所发射的第一颗人造卫星——东方红一号。它的发射在我国发展史上具有重大的意义,极大地鼓舞了人民的士气,使得中国正式跨入世界大国的行列。(接着展示我国到目前为止所发射的几颗卫星图片:东方红卫星,返回式卫星,风云一号卫星……)到目前为止我们国家发射卫星的技术已经进入世界的前列。除了一般卫星的发射,我国还掌握了一颗多星,同步卫星,回收卫星等高尖端技术。那么卫星是怎样升上天空的,又是怎样围绕地球旋转的?(引入课题)
(反思:课题引入比较成功。首先以优美的画面及音乐吸引学生的注意;再从歌曲的歌词中找到鼓励学生的词语,从而对学生在这一章学习中可能存在的畏惧困难的情绪进行励志教育;接着从我国发射的第一颗人造卫星——东方红一号的介绍引入了本节课的课题,对学生进行了爱国主义教育。)
教师:这个问题古人也很感兴趣(展示图片“万户飞天”),图片上的这个人同学们认识吗?
学生:……
教师:他是明朝时期的万户,很想上天,所以把自己绑在一张板凳上,板凳四周绑着鞭炮,然后让人把这些鞭炮点燃。同学们猜想一下,会出现什么情况呢?
学生:……
教师:伴随着鞭炮的爆炸,他和凳子一起冲上了天空,他非常高兴自己终于能上天了,但是他只是想到如何上天,却没有想到如何下地,最后摔死了(学生笑)。尽管这是一次失败的实验,但是它让人们看到了人类上天的希望。此后经过大量的研究,人类实现了这个梦想,其理论奠基人便是伟大的物理学家牛顿。
展示牛顿的人造卫星设想图。
教师:请同学们自学教材上有关这个猜想的内容。
学生自学看书。
教师:请一个同学给大家叙述下牛顿的人造卫星猜想。
学生:……
教师:这位同学叙述得非常好,牛顿正是通过这样的猜想提出了人造卫星的模型。那么人造卫星围绕地球旋转时的运动物理量该怎样描述呢?
(反思:人造卫星模型的引入比较自然,用“万户飞天”的故事向学生展示了中国人的祖先对飞天的向往和对后人研究的启示。通过多媒体展示关于牛顿人造卫星模型的猜想,形象生动地引入人造卫星发射的原理。)
多媒体展示人造卫星绕地球旋转的模型。
教师:作圆周运动的物体必须要有外力来提供向心力,那么人造卫星作匀速圆周运动的向心力是什么力提供的呢?
学生:是地球对人造卫星的万有引力。
教师:回答得非常好。下面我们结合牛顿第二定律和万有引力定律来推导描述人造卫星作匀速圆周运动的各个物理量。
在黑板上推导描述人造卫星作匀速圆周运动的各个物理量。
教师:由这些表达式可知,不同轨道的人造卫星其运动的物理量是不同的,有什么规律吗?
通过学生的讨论,得出结论:人造卫星的轨道半径越大,其线速度、角速度、向心加速度越小,周期越大。
教师:人造卫星是怎样上天的呢?
多媒体展示人造卫星的发射过程。
教师:人造卫星发射上天必须要给卫星提供一个发射的初速度——人造卫星的发射速度。
多媒体展示人造卫星的三种发射速度及其意义。
(反思:这里的多媒体应用非常恰当。人造卫星的发射速度本来很不好讲,使用多媒体后,这个难点就被突破了。学生在观看人造卫星发射的全过程的同时就可以理解发射速度的意义。)
教师:人造卫星通过火箭的帮助升上了天空之后,它又会怎样围绕地球旋转呢?
多媒体展示人造卫星的几种运行轨道:极地卫星,赤道卫星,任意卫星轨道。
教师:通过刚才的动画,同学们可以看到:不管什么卫星都必须在以地心为圆心的轨道上运动,这是为什么?
学生:因为人造卫星作匀速圆周运动的向心力为万有引力所提供,而万有引力的方向是指向地心的。
教师:回答得非常好。正是因为万有引力的作用,人造卫星必须围绕地心旋转。我们试想,可不可以发射一颗平行于某个纬度圈(赤道除外)的人造卫星?
学生:不能 ,因为此时它的向心力没有指向地心。
教师:回答得非常正确。发射的卫星根据其用途不同可以有很多的种类。下面介绍一种非常重要的卫星——地球同步卫星。
多媒体展示地球同步卫星动画,显示其相对地球静止的运行原理,并在黑板上演算人造地球同步卫星的线速度、角速度、离地面的高度。
教师:通过计算可知,地球同步卫星离地面的高度是很高的,因此发射同步卫星的难度比一般卫星要大得多。下面一起来看看地球同步卫星的发射过程。
视频展示地球同步卫星的发射过程。
教师:地球同步卫星的一个很重要的应用就是能实现全球同步通讯。人类是怎样利用同步卫星实现全球通讯的?
动画展示利用地球同步卫星实现全球通讯的原理。
教师:大家可以看到,要实现全球通讯,必须发射三个地球同步卫星才行。
(反思:多媒体的应用把传统的难题解决了。它通过形象生动的动画把人造卫星的运行轨道,同步卫星的原理解释得很清楚,特别是对实现全球通讯的解释很是经典,这些都是传统的教学模式所不能解决的。)
视频播放阿波罗登月,神舟五号的发射,嫦娥计划,最后图片展示美国挑战者号的失败。
教师:同学们,人类在探索宇宙的历程中,有成功的喜悦,也有失败的悲哀,甚至要付出宝贵的生命,但是不管怎样的困难都不能阻止我们探索自然的步伐。美国总统里根曾经说:“英雄之所以被称之为英雄,并不在于他人赞颂的言辞,而在于他们始终如一地、锲而不舍地对神奇而美妙的宇宙进行探索,去实践真正的生活乃至贡献出生命的精神。我们已经失去了“挑战者号”,但是不能失去挑战的勇气和信心”。
(反思:本节课结束语的设计让人回味无穷,对学生进行励志教育起到了很大作用。)
(栏目编辑 罗琬华)