1 Antecedentes del plan de estudios
1 Dirigido a estudiantes: estudiantes de secundaria rural.
2.Asignatura: Física de Secundaria.
3. Duración de la lección: 1 lección
4. Preparación del estudiante antes de la clase:
(1) Recordar las leyes del movimiento del lanzamiento horizontal y las leyes del movimiento de los planetas alrededor del sol, Las leyes del movimiento de los satélites alrededor de la Tierra.
(2) Previsualiza el texto y haz un plan.
(3) Búsqueda de conocimientos sobre navegación espacial
2 Concepto de diseño
La idea de esta sección es tomar a los estudiantes como cuerpo principal y promover el conocimiento, la capacidad y el carácter moral de los estudiantes se desarrollen integralmente y aprovechen al máximo las ventajas educativas de la física. La dificultad de este curso radica en la comprensión del principio del lanzamiento de un satélite artificial, por lo que en el diseño de enseñanza se adopta el método de indagación teórica: se destaca el papel principal de los estudiantes en el diseño, y la línea principal de cuestionamiento, pensamiento, inspiración. y la orientación se utiliza en clase para alentar a los estudiantes a pensar con audacia y participar activamente, lo que les permite dominar y adquirir conocimientos y métodos relevantes a través de su propio análisis e investigación.
3 Análisis de libros de texto
Los satélites son un ejemplo de la aplicación de la ley de la gravedad en la astronomía, un testimonio de la conquista humana de la naturaleza, una manifestación del poder del conocimiento y un Oportunidad para que los estudiantes aprendan y comprendan los conocimientos científicos y tecnológicos modernos. Excelente material. El libro de texto no sólo presenta algunas teorías básicas de los satélites artificiales, sino que también incorpora muchos métodos físicos para estudiar problemas físicos reales. Por lo tanto, este curso es el contenido clave de "Leyes de la gravedad universal y los vuelos espaciales" y es la base teórica para que los estudiantes sigan estudiando e investigando cuestiones astrofísicas. Además, la comprensión de los estudiantes sobre los satélites y la velocidad del universo desarrollará sutilmente su amor por la ciencia espacial y mejorará su confianza en sí mismos y su orgullo nacional.
4Análisis del estatus académico
Los estudiantes han dominado el conocimiento de las leyes del movimiento de Newton y del movimiento circular. Los estudiantes pueden utilizar este conocimiento y curiosidad sobre los misterios del universo para explorar el lanzamiento de satélites y la velocidad del universo. Los estudiantes pueden explorar los pensamientos de Newton asociando el tratamiento del movimiento de lanzamiento plano aprendido en el capítulo anterior. Un objeto que corre horizontalmente con el centro de la Tierra como sistema de referencia se puede descomponer en un movimiento de caída libre que apunta al centro de la Tierra y un movimiento circular uniforme alrededor del centro de la Tierra a partir del efecto de movimiento espacial. Estos dos submovimientos son movimientos de velocidad variable y requieren una fuerza dirigida hacia el centro de la Tierra para mantener sus respectivos estados de movimiento. Cuando la gravedad apunta exactamente al centro de la tierra, un objeto que se lanza horizontalmente no caerá, obteniendo así la primera velocidad cósmica. Basándonos en el conocimiento del movimiento circular, podemos saber que si la velocidad es mayor, se producirá un movimiento elíptico o se liberará de las limitaciones de la Tierra. De esta manera, la gente puede explorar los misterios del universo más lejos... Los estudiantes pueden encontrar dificultades al distinguir la velocidad orbital y la velocidad de lanzamiento de los satélites artificiales, y deben estar preparados para superar las dificultades.
5 Objetivos de Enseñanza
1. Conocimientos y habilidades
(1) Comprender los satélites terrestres artificiales.
(2) Dominar el significado físico de las tres velocidades cósmicas.
(3) deducirá la primera velocidad cósmica.
(4) Comprender la relación entre la velocidad lineal, la velocidad angular, el período y el radio de la órbita del satélite.
(5) Comprender brevemente la historia del desarrollo aeroespacial.
2. Proceso y métodos:
(1) Utilice la ley de la gravitación universal para alcanzar la primera velocidad cósmica para cultivar el razonamiento científico y las habilidades de exploración de los estudiantes.
(2) Al discutir la relación entre la velocidad lineal, la velocidad angular, el período y el radio orbital de la operación del satélite, los estudiantes pueden desarrollar su capacidad de utilizar el análisis del conocimiento para resolver problemas prácticos.
(3) Al analizar y procesar satélites artificiales, el movimiento de los satélites alrededor de la Tierra se simplifica a un movimiento circular uniforme alrededor de la Tierra, y se cultiva la capacidad de los estudiantes para construir modelos físicos cuando se enfrentan a problemas prácticos.
3. Actitudes y valores emocionales:
(1) Inspirar el entusiasmo de los estudiantes por aprender física mostrando los grandes logros de la humanidad en el campo aeroespacial.
(2) Al presentar los logros de China en el sector aeroespacial, inspirar el entusiasmo patriótico de los estudiantes y mejorar la confianza en sí mismos y el orgullo nacional.
(3) Percibir el sueño del ser humano de explorar el universo, e instar a los estudiantes a establecer una visión de la vida y unos valores dedicados a la ciencia.
6 Estrategias y Medios
Método de enseñanza de investigación inspiradora, método de enseñanza de problemas y enseñanza asistida por multimedia.
7 Puntos clave y dificultades de enseñanza
1. Derivación de la primera velocidad cósmica
2. La diferencia entre la velocidad orbital y la velocidad de lanzamiento del satélite; .
8 Proceso de Enseñanza
(1) Crear situaciones, estimular emociones e introducir nuevas lecciones.
1. Muestre imágenes relacionadas de lanzamientos de satélites y astronautas chinos aterrizando en la luna.
2. De hecho, Newton propuso este punto de vista hace más de 300 años. En 1957, el 4 de junio de 2010, la Unión Soviética lanzó el primer satélite terrestre artificial del mundo, el Voyager 1. La humanidad comienza a entrar en la era espacial. La ley de la gravitación universal no sólo resuelve el problema de los planetas en el cielo, sino que también abre a las personas un camino teórico hacia el cielo. En esta lección, aprenderemos cómo los humanos salen de la Tierra, vuelan al universo y realizan navegación espacial.
(2) Satélite Terrestre Artificial
Actividades del estudiante: 1. Comunicación y exploración: ¿Cómo se mueven los objetos en círculos alrededor de la Tierra?
Actividades del profesor: 1. Inspeccione las aulas, guíe a los estudiantes para que piensen de acuerdo con su situación y recopile preguntas difíciles de los estudiantes.
Problema: Se lanza un objeto horizontalmente al suelo. Cuanto mayor sea la velocidad al lanzar, mayor será la distancia horizontal entre el punto de aterrizaje y el punto de lanzamiento. Si la velocidad de lanzamiento es muy alta, ¿se puede seguir considerando el suelo como una superficie plana? (No se puede) realizar un lanzamiento plano cuando la velocidad de lanzamiento en el suelo es baja, pero a medida que aumenta la velocidad, aumenta el desplazamiento horizontal del lanzamiento plano. Debido a que la Tierra es redonda (una esfera), el llamado "desplazamiento horizontal" en realidad se convierte en "longitud de arco". Si la velocidad vuelve a aumentar, la "longitud del arco" es igual a la "circunferencia", es decir, el objeto se mueve en círculo alrededor de la Tierra.
(3) La velocidad del universo
Actividades para estudiantes: Explore qué tan rápido se puede lanzar este objeto para que no vuelva a caer al suelo y se convierta en un movimiento circular uniforme. alrededor de la superficie del satélite terrestre.
1. La primera velocidad cósmica
Consejo del profesor: En circunstancias ideales, el radio mínimo de operación es un satélite artificial cerca de la Tierra, y su radio es aproximadamente igual al radio de la tierra. Este satélite se mueve con un movimiento circular uniforme alrededor de la superficie terrestre, pero ¿qué fuerza proporciona la fuerza centrípeta cuando el satélite se mueve con un movimiento circular? ¿Qué fuerzas actúan sobre el satélite en este momento? ¿Qué tipo de ecuaciones podemos escribir?
Actividades para estudiantes: (Actividad en grupo) Descubre la velocidad del satélite en este momento.
Ponga V = 7,9 kilómetros/segundo en los datos
El profesor luego explicó: La gravedad en el satélite cercano a la Tierra es la gravedad en la superficie, por lo que el satélite puede hacer movimientos centrípetos. fuerza en movimiento circular, o puede entenderse como proporcionar fuerza centrípeta a la gravedad. De esta manera obtenemos la velocidad de los satélites cercanos a la Tierra: la primera velocidad cósmica.
Ésta es la velocidad a la que un objeto se mueve en un movimiento circular uniforme cerca del suelo, y se llama primera velocidad cósmica.
Pensando: ¿Qué pasaría si la velocidad de lanzamiento fuera más rápida que la velocidad del primer universo?
2. Segunda velocidad cósmica
Consejo del profesor: Cuando la velocidad de un objeto lanzado continúa aumentando, la gravedad de la Tierra no será suficiente para proporcionar fuerza centrípeta para su movimiento circular, y el objeto se moverá sin gravedad caso de salir de la tierra. Esta velocidad es v = 11,2 km/s. Llamamos a v = 11,2 km/s la segunda velocidad cósmica. Si la velocidad de lanzamiento es mayor que la primera velocidad cósmica y menor que la segunda velocidad cósmica, entonces su trayectoria alrededor de la Tierra no será un círculo, sino una elipse.
3. La tercera velocidad cósmica
Sugerencia del maestro: después de que un objeto se separa de la atracción gravitacional de la Tierra, también quedará limitado por la atracción gravitacional del Sol. Si la velocidad de lanzamiento es lo suficientemente grande, el objeto se liberará de la atracción gravitatoria del Sol y volará hacia el espacio exterior del sistema solar. Esta velocidad v = 16,7 km/s se llama tercera velocidad cósmica.
Profesores y estudiantes discutieron: la relación entre velocidad lineal, velocidad angular, período y radio de órbita de operación del satélite.
Actividad del estudiante: Explora cuántos satélites terrestres artificiales han lanzado los humanos hasta ahora. Estos satélites funcionan a diferentes velocidades, entonces, ¿qué factores están relacionados con la velocidad de los satélites?
Posibles respuestas de los alumnos: masa, radio de la órbita...
Consejo para el profesor: Consideramos el movimiento de los satélites alrededor de la Tierra en diferentes órbitas como un movimiento circular uniforme, basado en la fuerza. proporcionada por la gravedad.
El profesor escribió en la pizarra: La velocidad lineal, la velocidad angular y el período no tienen nada que ver con la masa del satélite y sólo están determinados por el radio orbital.
Resumen para profesores y alumnos: Cuando el satélite orbita la superficie terrestre, el radio mínimo de la órbita es el radio de la Tierra (r=R). En este momento, la velocidad lineal es la mayor y la velocidad angular es la. más grande y el período es el más pequeño.
El tiempo mínimo calculado es de 84 minutos.
Discusión profesor-alumno: La velocidad de lanzamiento y la velocidad de operación de los satélites artificiales
1. Velocidad de lanzamiento
La velocidad de lanzamiento se refiere a la velocidad inicial del satélite. dejando el lanzador y acercándose al suelo. Una vez lanzado, no hay energía que reponer. Al lanzar satélites terrestres artificiales, la velocidad de lanzamiento no puede ser inferior a la primera velocidad cósmica.
2. Velocidad de desplazamiento
La velocidad de funcionamiento se refiere a la velocidad lineal del satélite que se mueve alrededor de la Tierra después de entrar en órbita. Cuando el satélite vuela "cerca de la Tierra", su velocidad de funcionamiento es igual a la primera velocidad cósmica. Cuando el radio de la órbita del satélite es mayor que el radio de la Tierra, su velocidad de funcionamiento es menor que la primera velocidad cósmica.
(4) Conclusión:
Aunque los humanos han viajado al espacio y han aterrizado en la luna, en comparación con la grandeza del universo, la tierra y la luna son solo dos motas de polvo. en el vasto universo; en comparación con la longitud del universo, la historia humana es solo una pequeña muesca en los anillos de crecimiento del universo...
El universo ha dejado a las personas con pensamientos y preguntas profundos y amplios. ¿Tiene el universo límites? ¿Tiene un principio y un final? ¿Dónde están las civilizaciones extraterrestres? ……
(5) Actividades extraescolares:
1. Leer la página 76 del material extraescolar "Caminata Científica" y el libro de texto "Agujero Negro". Y recopile información sobre los "agujeros negros" de Internet.
2. Lea el "STS" en la página 77 del libro de texto sobre "La industria aeroespacial está cambiando la vida humana"
Ventajas:
El diseño de este sección está en línea con la nueva enseñanza Los requisitos de las normas han cambiado el modelo de enseñanza tradicional. El diseño es muy bueno.
El diseño didáctico es novedoso y puede reflejar plenamente los requisitos de contenido didáctico de este curso. La idea del diseño de la enseñanza incorpora plenamente los conceptos básicos de la física y el diseño de las actividades docentes refleja mejor los requisitos de los objetivos de la enseñanza. El proceso de enseñanza es fluido y lógico.
Desventajas:
Es difícil realizar el concepto de diseño.
Wei Jidong comentó sobre los antecedentes del plan de lección.
Algunas actividades estudiantiles se pueden agregar apropiadamente para permitirles participar más plenamente en la investigación y aprender de manera más independiente.