高中物理信息化教學(xué)設(shè)計
高中物理信息化教學(xué)設(shè)計5篇
物理學(xué)是研究物質(zhì)運動最一般規(guī)律和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的學(xué)科。作為自然科學(xué)的帶頭學(xué)科，物理學(xué)研究大至宇宙，小至基本粒子等一切物質(zhì)最基本的運動形式和規(guī)律，因此成為其他各自然科學(xué)學(xué)科的研究基礎(chǔ)。下面是小編為大家整理的高中物理信息化教學(xué)設(shè)計5篇，希望大家能有所收獲!
高中物理信息化教學(xué)設(shè)計1
《萬有引力定律》
教學(xué)目標(biāo)
知識目標(biāo)：
1、了解萬有引力定律得出的思路和過程。
2、理解萬有引力定律的含義并會推導(dǎo)萬有引力定律。
3、知道任何物體間都存在著萬有引力，且遵守相同的規(guī)律
能力目標(biāo)：
1、培養(yǎng)學(xué)生研究問題時，抓住主要矛盾，簡化問題，建立理想模型的處理問題的能力。
2、訓(xùn)練學(xué)生透過現(xiàn)象(行星的運動)看本質(zhì)(受萬有引力的作用)的判斷、推理能力
德育目標(biāo)：
1、通過牛頓在前人的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的思考過程，說明科學(xué)研究的長期性，連續(xù)性及艱巨性，滲透科學(xué)發(fā)現(xiàn)的方__教育。
2、培養(yǎng)學(xué)生的猜想、歸納、聯(lián)想、直覺思維能力。
教學(xué)重難點
教學(xué)重點：
月——地檢驗的推倒過程
教學(xué)難點：
任何兩個物體間都存在萬有引力
教學(xué)過程
(一) 引入：
太陽對 行星的引力是行星做圓周運動的向心力，這個力使行星不能飛離太陽;地面上的物體被拋出后總要落到地面上;是什么使得物體離不開地球呢?是否是由于地球?qū)ξ矬w的引力造成的呢?
若真是這樣，物體離地面越遠(yuǎn)，其受到地球的引力就應(yīng)該越小 ，可是地面上的物體距地面很遠(yuǎn)時受到地球的引力似乎沒有明顯減小。如果物體延伸到月球那里，物體也會像月球那樣圍繞地球運動。地球?qū)υ虑虻囊?，地球?qū)Φ孛嫔系奈矬w的引力，太陽對行星的引力，是同一 種力。你是這樣認(rèn)為的嗎?
(二)新課教學(xué)：
一.牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程
(引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材找出發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的思路)
假想——推導(dǎo)——實驗檢驗
(1) 牛頓對引力的思考
牛頓看到了蘋果落地發(fā)現(xiàn)了萬有引力，這只是一種傳說。但是，他對天體和地球的引力確實作過深入的思考。牛頓經(jīng)過長期觀察研究，產(chǎn)生如下的假想：太陽、行星以及離我們很遠(yuǎn)的恒星，不管彼此相距多遠(yuǎn)，都是互相吸引著，其引力隨距離的增大而減小，地球和其他行星繞太陽轉(zhuǎn)，就是靠劂的引力維持。同樣，地球不僅吸引地面上和表面附近的物體，而且也可以吸引很遠(yuǎn)的物體(如月亮)，其引力也是隨距離的增大而減弱。牛頓進(jìn)一步猜想，宇宙間任何物體間都存在吸引力，這些力具有相同的本質(zhì)，遵循同樣的力學(xué)規(guī)律，其大小都與兩者間距離的平方成反比。
(2) 牛頓對定律的推導(dǎo)
首先，要證明太陽的引力與距離平方成反比，牛頓憑著他對于數(shù)學(xué)和物理學(xué)證明的驚人創(chuàng)造才能，大膽地將自己從地面上物體運動中總結(jié)出來的運動定律，應(yīng)用到天體的運動上，結(jié)合開普勒行星運動定律，從理論上推導(dǎo)出太陽對行星的引力F與距離r的平方成反比，還證明引力跟太陽質(zhì)量M和行星質(zhì)量m的乘積成正比，牛頓再研究了衛(wèi)星的運動，結(jié)論是：
它們間的引力也是與行星和衛(wèi)星質(zhì)量的乘積成正比，與兩者距離的平方成反比。
(3)。牛頓對定律的檢驗
以上結(jié)論是否正確，還需經(jīng)過實驗檢驗。牛頓根據(jù)觀測結(jié)果，憑借理想實驗巧妙地解決了這一難題。
牛頓設(shè)想，某物體在地球表面時，其重力加速度為g，若將它放到月球軌道上，讓它繞地球運動時，其向心加速度為a。如果物體在地球上受到的重力F1，和在月球軌道上運行時受到的作用力F2，都是來自地球的吸引力，其大小與距離的平方成反比，那么，a和g之間應(yīng)有如下關(guān)系：
已知月心和地心的距離r月地是地球半徑r地的60倍，得。
從動力學(xué)角度得出的這一結(jié)果，與前面用運動學(xué)公式算出的數(shù)據(jù)完全一致，
牛頓證實了關(guān)于地球和物體間、各天體之間的引力都屬于同一種性質(zhì)力，都遵循同樣的力學(xué)規(guī)律的假想是正確的。牛頓把這種引力規(guī)律做了合理的推廣，在1687年發(fā)表了萬有引力定律?？梢杂孟卤韥肀磉_(dá)牛頓推證萬有引力定律的思路。
(引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)問題看書，教師引導(dǎo)總結(jié))
(1)什么是萬有引力?并舉出實例。
(2)萬有引力定律怎樣反映物體之間相互作用的規(guī)律?其數(shù)學(xué)表達(dá)式如何?
(3)萬有引力定律的適用條件是什么?
二.萬有引力定律
1、內(nèi)容:
自然界中任何兩個物體都是互相吸引的,引力的大小跟這兩個物體的質(zhì)量乘積成正比,跟它們的距離的二次方成反比;引力的方向沿著二者的連線。
2.公式：
3.各物理量的含義及單位：
F為兩個物體間的引力，單位：N.
m1、m2分別表示兩個物體的質(zhì)量，單位：kg
r為它們間的距離，單位：m
G為萬有引力常量：G=6.67×10-11 N·m2/kg2，單位：N·m2/kg2.
4.萬有引力定律的理解
①萬有引力F是因為相互作用的物體有質(zhì)量而產(chǎn)生的引力，與初中學(xué)習(xí)的電荷間的引力、磁極間的引力不同。
強調(diào)說明：
A.萬有引力的普遍性.萬有引力不僅存在于星球間，任何客觀存在的有質(zhì)量的物體間都存在這種相互吸引的力.
B.萬有引力的相互性.兩個物體相互作用的引力是一對相互作用的作用力與反作用力，它們大小相等，方向相反，分別作用在兩個物體上.
C.萬有引力的宏觀性.在通常情況下，萬有引力非常小，只有在質(zhì)量巨大的星球間或天體與天體附近的物體間，它的存在才有實際的物理意義.
D.萬有引力的獨立性.兩物體間的萬有引力只與它們本身的質(zhì)量有關(guān)，而與所在空間的性質(zhì)無關(guān)，也與周圍有無其他物體無關(guān).
② r為兩個物體間距離：
A、若物體可以視為質(zhì)點，r是兩個質(zhì)點間的距離。
B、若是規(guī)則形狀的均勻物體相距較近，則應(yīng)把r理解為它們的幾何中心的距離。
C、若物體不能視為質(zhì)點，則可把每一個物體視為若干個質(zhì)點的集合，然后按萬有引力定律求出各質(zhì)點間的引力，再按矢量法求它們的合力。
③ G為萬有引力常量，在數(shù)值上等于質(zhì)量都是1kg的兩物體相距1m時的相互作用的引力
隨堂練習(xí)：
1、探究：叫兩名學(xué)生上講臺做兩個游戲：一個是兩人靠攏后離開三次以上，二個是叫兩人設(shè)法跳起來停在空中看是否能做到。然后設(shè)問：既然自然界中任何兩個物體間都有萬有引力，那么在日常生活中，我們各自之間或人與物體之間，為什么都對這種作用沒有任何感覺呢?
具體計算：地面上兩個50kg的質(zhì)點，相距1m遠(yuǎn)時它們間的萬有引力多大?已知地球的質(zhì)量約為6.0×1024kg，地球半徑為6.4×106m，則這個物體和地球之間的萬有引力又是多大?(F1=1.6675×10-7N，F(xiàn)2=493N)
(學(xué)生計算后回答)
本題點評：由此可見通常物體間的萬有引力極小，一般不易感覺到。而物體與天體間的萬有引力(如人與地球)就不能忽略了。
2、要使兩物體間萬有引力減小到原來的1/4,可采用的方法是( )
A.使兩物體的質(zhì)量各減少一半,距離保持不變
B.使兩物體間距離增至原來的2倍,質(zhì)量不變
C.使其中一個物體質(zhì)量減為原來的1/4,距離不變
D.使兩物體質(zhì)量及它們之間的距離都減為原來的1/4
答案：ABC
3.設(shè)地球表面重力加速度為，物體在距離地心4R(R是地球的半徑)處，由于地球的作用而產(chǎn)生的加速度為g，則為( )
A. 1 B 1/9 C. 1/4 D. 1/16
提示：兩處的加速度各由何力而產(chǎn)生?滿足何規(guī)律?
答案：D
三.引力恒量的測定
牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，卻沒有給出引力恒量的數(shù)值。由于一般物體間的引力非常小，用實驗測定極其困難。直到一百多年之后，才由英國的卡文迪許用精巧的扭秤測出。
(1)用扭秤測定引力恒量的方法
卡文迪許解決問題的思路是：將不易觀察的微小變化量，轉(zhuǎn)化為容易觀察的顯著變化量，再根據(jù)顯著變化量與微小量的關(guān)系，算出微小變化量。
問：卡文迪許扭秤實驗中如何實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)化?
測引力(極小)轉(zhuǎn)化為測引力矩，再轉(zhuǎn)化為測石英絲扭轉(zhuǎn)角度，最后轉(zhuǎn)化為光點在刻度尺上移動的距離(較大)。根據(jù)預(yù)先求出的石英絲扭轉(zhuǎn)力矩跟扭轉(zhuǎn)角度的關(guān)系，可以證明出扭轉(zhuǎn)力矩，進(jìn)而求得引力，確定引力恒量的值。
卡文迪許在測定引力恒量的同時，也證明了萬有引力定律的正確性。
(四)、小結(jié)
本節(jié)課重點學(xué)習(xí)了萬有引力定律的內(nèi)容、表達(dá)式、理解以及簡單的應(yīng)用重點理解定律的普遍性、普適性，對萬有引力的性質(zhì)有深層的認(rèn)識
對萬有引力定律的理解應(yīng)注意以下幾點：
(1) 萬有引力的普遍性。它存在于宇宙中任何有質(zhì)量的物體之間，不管它們之間是否還有其他作用力。
(2) 萬有引力恒量的普適性。它是一個僅和m、r、F單位選擇有關(guān)，而與物體性質(zhì)無關(guān)的恒量。
(3) 兩物體間的引力，是一對作用力和反作用力。
(4) 萬有力定律只適用于質(zhì)點和質(zhì)量分布均勻球體間的相互作用。
課后習(xí)題
課本71頁：2、3
板書
萬有引力定律
1、萬有引力定律的推導(dǎo)：
2、萬有引力定律
①內(nèi)容：自然界中任何兩個物體都是相互吸引的，引力的大小跟這兩個物體的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比。
②公式：
G是引力常量，r為它們間的距離
③各物理量的含義及單位：
④萬有引力定律發(fā)現(xiàn)的重要意義：
3.引力恒量的測定
4.萬有引力定律的理解
①萬有引力F是因為相互作用的物體有質(zhì)量而產(chǎn)生的引力，與初中學(xué)習(xí)的電荷間的引力、磁極間的引力不同。
強調(diào)說明：
A.萬有引力的普遍性.萬有引力不僅存在于星球間，任何客觀存在的有質(zhì)量的物體間都存在這種相互吸引的力.
B.萬有引力的相互性.兩個物體相互作用的引力是一對相互作用的作用力與反作用力，它們大小相等，方向相反，分別作用在兩個物體上.
C.萬有引力的宏觀性.在通常情況下，萬有引力非常小，只有在質(zhì)量巨大的星球間或天體與天體附近的物體間，它的存在才有實際的物理意義.
D.萬有引力的獨立性.兩物體間的萬有引力只與它們本身的質(zhì)量有關(guān)，而與所在空間的性質(zhì)無關(guān)，也與周圍有無其他物體無關(guān).
② r為兩個物體間距離：
A、若物體可以視為質(zhì)點，r是兩個質(zhì)點間的距離。
B、若是規(guī)則形狀的均勻物體相距較近，則應(yīng)把r理解為它們的幾何中心的距離。
C、若物體不能視為質(zhì)點，則可把每一個物體視為若干個質(zhì)點的集合，然后按萬有引力定律求出各質(zhì)點間的引力，再按矢量法求它們的合力。
③ G為萬有引力常量，在數(shù)值上等于質(zhì)量都是1kg的兩物體相距1m時的相互作用的引力
高中物理信息化教學(xué)設(shè)計2
《萬有引力理論的成就》
教學(xué)目標(biāo)
1、知識與技能
(1)了解地球表面物體的萬有引力兩個分力的大小關(guān)系，計算地球質(zhì)量;
(2)行星繞恒星運動、衛(wèi)星的運動的共同點：萬有引力作為行星、衛(wèi)星圓周運動的向心力，會用萬有引力定律計算天體的質(zhì)量;
(3)了解萬有引力定律在天文學(xué)上有重要應(yīng)用。
2.過程與方法：
(1)培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)數(shù)據(jù)分析找到事物的主要因素和次要因素的一般過程和方法;
(2)培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)事件的之間相似性采取類比方法分析新問題的能力與方法;
(3)培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)建立模型的能力與方法。
3.情感態(tài)度與價值觀：
(1)培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真嚴(yán)禁的科學(xué)態(tài)度和大膽探究的心理品質(zhì);
(2)體會物理學(xué)規(guī)律的簡潔性和普適性，領(lǐng)略物理學(xué)的優(yōu)美。
教學(xué)重難點
教學(xué)重點
地球質(zhì)量的計算、太陽等中心天體質(zhì)量的計算。
教學(xué)難點
根據(jù)已有條件求中心天體的質(zhì)量。
教學(xué)工具
多媒體、板書
教學(xué)過程
一、計算天體的質(zhì)量
1.基本知識
(1)地球質(zhì)量的計算
①依據(jù)：地球表面的物體，若不考慮地球自轉(zhuǎn)，物體的重力等于地球?qū)ξ矬w的萬有引力，即
②結(jié)論：
只要知道g、R的值，就可計算出地球的質(zhì)量.
(2)太陽質(zhì)量的計算
①依據(jù)：質(zhì)量為m的行星繞太陽做勻速圓周運動時，行星與太陽間的萬有引力充當(dāng)向心力，即
②結(jié)論：
只要知道衛(wèi)星繞行星運動的周期T和半徑r，就可以計算出行星的質(zhì)量.
2.思考判斷
(1)地球表面的物體，重力就是物體所受的萬有引力.(×)
(2)繞行星勻速轉(zhuǎn)動的衛(wèi)星，萬有引力提供向心力.(√)
(3)利用地球繞太陽轉(zhuǎn)動，可求地球的質(zhì)量.(×)
3.探究交流
若已知月球繞地球轉(zhuǎn)動的周期T和半徑r，由此可以求出地球的質(zhì)量嗎?能否求出月球的質(zhì)量呢?
【提示】 能求出地球的質(zhì)量.利用
為中心天體的質(zhì)量.做圓周運動的月球的質(zhì)量m在等式中已消掉，所以根據(jù)月球的周期T、公轉(zhuǎn)半徑r，無法計算月球的質(zhì)量.
二、發(fā)現(xiàn)未知天體
1.基本知識
(1)海王星的發(fā)現(xiàn)
英國劍橋大學(xué)的學(xué)生亞當(dāng)斯和法國年輕的天文學(xué)家勒維耶根據(jù)天王星的觀測資料，利用萬有引力定律計算出天王星外“新”行星的軌道.1846年9月23日，德國的加勒在勒維耶預(yù)言的位置附近發(fā)現(xiàn)了這顆行星——海王星.
(2)其他天體的發(fā)現(xiàn)
近100年來，人們在海王星的軌道之外又發(fā)現(xiàn)了冥王星、鬩神星等幾個較大的天體.
2.思考判斷
(1)海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)表明了萬有引力理論在太陽系內(nèi)的正確性.(√)
(2)科學(xué)家在觀測雙星系統(tǒng)時，同樣可以用萬有引力定律來分析.(√)
3.探究交流
航天員翟志剛走出“神舟七號”飛船進(jìn)行艙外活動時，要分析其運動狀態(tài)，牛頓定律還適用嗎?
【提示】 適用.牛頓將牛頓定律與萬有引力定律綜合，成功分析了天體運動問題.牛頓定律對物體在地面上的運動以及天體的運動都是適用的.
三、天體質(zhì)量和密度的計算
【問題導(dǎo)思】
1.求天體質(zhì)量的思路是什么?
2.有了天體的質(zhì)量，求密度還需什么物理量?
3.求天體質(zhì)量常有哪些方法?
1.求天體質(zhì)量的思路
繞中心天體運動的其他天體或衛(wèi)星做勻速圓周運動，做圓周運動的天體(或衛(wèi)星)的向心力等于它與中心天體的萬有引力，利用此關(guān)系建立方程求中心天體的質(zhì)量.
2.計算天體的質(zhì)量
下面以地球質(zhì)量的計算為例，介紹幾種計算天體質(zhì)量的方法：
(1)若已知月球繞地球做勻速圓周運動的周期為T，半徑為r，根據(jù)萬有引力等于向心力，即
(2)若已知月球繞地球做勻速圓周運動的半徑r和月球運行的線速度v，由于地球?qū)υ虑虻囊Φ扔谠虑蜃鰟蛩賵A周運動的向心力，根據(jù)牛頓第二定律，得
(3)若已知月球運行的線速度v和運行周期T，由于地球?qū)υ虑虻囊Φ扔谠虑蜃鰟蛩賵A周運動的向心力，根據(jù)牛頓第二定律，得
(4)若已知地球的半徑R和地球表面的重力加速度g，根據(jù)物體的重力近似等于地球?qū)ξ矬w的引力，得
解得地球質(zhì)量為
3.計算天體的密度
若天體的半徑為R，則天體的密度ρ
誤區(qū)警示
1.計算天體質(zhì)量的方法不僅適用于地球，也適用于其他任何星體.注意方法的拓展應(yīng)用.明確計算出的是中心天體的質(zhì)量.
2.要注意R、r的區(qū)分.R指中心天體的半徑，r指行星或衛(wèi)星的軌道半徑.以地球為例，若繞近地軌道運行，則有R=r.
例：要計算地球的質(zhì)量，除已知的一些常數(shù)外還需知道某些數(shù)據(jù)，現(xiàn)給出下列各組數(shù)據(jù)，可以計算出地球質(zhì)量的有哪些?( )
A.已知地球半徑R
B.已知衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的軌道半徑r和線速度v
C.已知衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的線速度v和周期T
D.已知地球公轉(zhuǎn)的周期T′及運轉(zhuǎn)半徑r′
【答案】 ABC
歸納總結(jié)：求解天體質(zhì)量的技巧
天體的質(zhì)量計算是依據(jù)物體繞中心天體做勻速圓周運動，萬有引力充當(dāng)向心力，列出有關(guān)方程求解的，因此解題時首先應(yīng)明確其軌道半徑，再根據(jù)其他已知條件列出相應(yīng)的方程.
四、分析天體運動問題的思路
【問題導(dǎo)思】
1.常用來描述天體運動的物理量有哪些?
2.分析天體運動的主要思路是什么?
3.描述天體的運動問題，有哪些主要的公式?
1.解決天體運動問題的基本思路
一般行星或衛(wèi)星的運動可看做勻速圓周運動，所需要的向心力都由中心天體對它的萬有引力提供，所以研究天體時可建立基本關(guān)系式：
2.四個重要結(jié)論
設(shè)質(zhì)量為m的天體繞另一質(zhì)量為M的中心天體做半徑為r的勻速圓周運動
以上結(jié)論可總結(jié)為“越遠(yuǎn)越慢，越遠(yuǎn)越小”.
誤區(qū)警示
1.由以上分析可知，衛(wèi)星的an、v、ω、T與行星或衛(wèi)星的質(zhì)量無關(guān)，僅由被環(huán)繞的天體的質(zhì)量M和軌道半徑r決定.
2.應(yīng)用萬有引力定律求解時還要注意挖掘題目中的隱含條件，如地球的公轉(zhuǎn)周期是365天，自轉(zhuǎn)一周是24小時，其表面的重力加速度約為9.8 m/s2.
例：)據(jù)報道，天文學(xué)家近日發(fā)現(xiàn)了一顆距地球40光年的“超級地球”，名為“55 Cancri e”，該行星繞母星(中心天體)運行的周期約為地球繞太陽運行周期的480(1)，母星的體積約為太陽的60倍.假設(shè)母星與太陽密度相同，“55 Cancri e”與地球均做勻速圓周運動，則“55 Cancri e”與地球的( )
【答案】 B
歸納總結(jié)：解決天體運動的關(guān)鍵點
解決該類問題要緊扣兩點：一是緊扣一個物理模型：就是將天體(或衛(wèi)星)的運動看成是勻速圓周運動;二是緊扣一個物體做圓周運動的動力學(xué)特征，即天體(或衛(wèi)星)的向心力由萬有引力提供.還要記住一個結(jié)論：在向心加速度、線速度、角速度和周期四個物理量中，只有周期的值隨著軌道半徑的變大而增大，其余的三個都隨軌道半徑的變大而減小
五、雙星問題的分析方法
例：天文學(xué)家將相距較近、僅在彼此的引力作用下運行的兩顆恒星稱為雙星.雙星系統(tǒng)在銀河系中很普遍.利用雙星系統(tǒng)中兩顆恒星的運動特征可推算出它們的總質(zhì)量.已知某雙星系統(tǒng)中兩顆恒星圍繞它們連線上的某一固定點分別做勻速圓周運動，周期均為T，兩顆恒星之間的距離為r，試推算這個雙星系統(tǒng)的總質(zhì)量.(引力常量為G)
歸納總結(jié)：雙星系統(tǒng)的特點
1.雙星繞它們共同的圓心做勻速圓周運動，它們之間的距離保持不變;
2.兩星之間的萬有引力提供各自需要的向心力;
3.雙星系統(tǒng)中每顆星的角速度相等;
4.兩星的軌道半徑之和等于兩星間的距離.
高中物理信息化教學(xué)設(shè)計3
《宇宙航行》
教學(xué)目標(biāo)
知識與技能
1.了解人造衛(wèi)星的有關(guān)知識，正確理解人造衛(wèi)星做圓周運動時，各物理量之間的關(guān)系.
2.知道三個宇宙速度的含義，會推導(dǎo)第一宇宙速度.
過程與方法
通過用萬有引力定律來推導(dǎo)第一宇宙速度，培養(yǎng)學(xué)生運用知識解決問題的能力.
情感、態(tài)度與價值觀
1.通過介紹我國在衛(wèi)星發(fā)射方面的情況，激發(fā)學(xué)生的愛國熱情.
2.感知人類探索宇宙的夢想，促使學(xué)生樹立獻(xiàn)身科學(xué)的人生價值觀.
教學(xué)重難點
教學(xué)重點
1.第一宇宙速度的意義和求法.
2.人造衛(wèi)星的線速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系.
教學(xué)難點
1.近地衛(wèi)星、同步衛(wèi)星的區(qū)別.
2.衛(wèi)星的變軌問題.
教學(xué)工具
多媒體、板書
教學(xué)過程
一、宇宙航行
1.基本知識
(1)牛頓的“衛(wèi)星設(shè)想”
如圖所示，當(dāng)物體的初速度足夠大時，它將會圍繞地球旋轉(zhuǎn)而不再落回地面，成為一顆繞地球轉(zhuǎn)動的人造衛(wèi)星.
(2)原理
一般情況下可認(rèn)為人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，向心力由地球?qū)λ娜f有引力提供，
(3)宇宙速度
(4)夢想成真
1957年10月，蘇聯(lián)成功發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星;
1969年7月，美國“阿波羅11號”登上月球;
2003年10月15日，我國航天員楊利偉踏入太空.
2.思考判斷
(1)繞地球做圓周運動的人造衛(wèi)星的速度可以是10 km/s.(×)
(2)在地面上發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度是7.9 km/s.(√)
(3)要發(fā)射一顆月球人造衛(wèi)星，在地面的發(fā)射速度應(yīng)大于16.7 km/s.(×)
探究交流
我國于2011年10月發(fā)射的火星探測器“螢火一號”.試問這個探測器應(yīng)大約以多大的速度從地球上發(fā)射
【提示】 火星探測器繞火星運動，脫離了地球的束縛，但沒有掙脫太陽的束縛，因此它的發(fā)射速度應(yīng)在第二宇宙速度與第三宇宙速度之間，即11.2 km/s
二、第一宇宙速度的理解與計算
【問題導(dǎo)思】
1.第一宇宙速度有哪些意義?
2.如何計算第一宇宙速度?
3.第一宇宙速度與環(huán)繞速度、發(fā)射速度有什么聯(lián)系?
1.第一宇宙速度的定義
又叫環(huán)繞速度，是人造衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運動所具有的速度，是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，v=7.9 km/s.
2.第一宇宙速度的計算
設(shè)地球的質(zhì)量為M，衛(wèi)星的質(zhì)量為m，衛(wèi)星到地心的距離為r，衛(wèi)星做勻速圓周運動的線速度為v：
3.第一宇宙速度的推廣
由第一宇宙速度的兩種表達(dá)式可以看出，第一宇宙速度之值由中心星體決定，可以說任何一顆行星都有自己的第一宇宙速度，都應(yīng)以
式中G為萬有引力常量，M為中心星球的質(zhì)量，g為中心星球表面的重力加速度，r為中心星球的半徑.
誤區(qū)警示
第一宇宙速度是最小的發(fā)射速度.衛(wèi)星離地面越高，衛(wèi)星的發(fā)射速度越大，貼近地球表面的衛(wèi)星(近地衛(wèi)星)的發(fā)射速度最小，其運行速度即第一宇宙速度.
例：某人在一星球上以速率v豎直上拋一物體，經(jīng)時間t物體以速率v落回手中，已知該星球的半徑為R，求這個星球上的第一宇宙速度.
方法總結(jié)：天體環(huán)繞速度的計算方法
對于任何天體，計算其環(huán)繞速度時，都是根據(jù)萬有引力提供向心力的思路，衛(wèi)星的軌道半徑等于天體的半徑，由牛頓第二定律列式計算.
1.如果知道天體的質(zhì)量和半徑，可直接列式計算.
2.如果不知道天體的質(zhì)量和半徑的具體大小，但知道該天體與地球的質(zhì)量、半徑關(guān)系，可分別列出天體與地球環(huán)繞速度的表達(dá)式，用比例法進(jìn)行計算.
三、衛(wèi)星的線速度、角速度、周期與軌道半徑的關(guān)系
【問題導(dǎo)思】
1.衛(wèi)星繞地球的運動通常認(rèn)為是什么運動?
2.如何求v、ω、T、a與r的關(guān)系?
3.衛(wèi)星的線速度與衛(wèi)星的發(fā)射速度相同嗎?
為了研究問題的方便，通常認(rèn)為衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，向心力由萬有引力提供.
衛(wèi)星的線速度v、角速度ω、周期T與軌道半徑r的關(guān)系與推導(dǎo)如下：
由上表可以看出：衛(wèi)星離地面高度越高，其線速度越小，角速度越小，周期越大，向心加速度越小.
誤區(qū)警示
1.在處理衛(wèi)星的v、ω、T與半徑r的關(guān)系問題時，常用公式“gR2=GM”來替換出地球的質(zhì)量M會使問題解決起來更方便.
2.人造地球衛(wèi)星發(fā)射得越高，需要的發(fā)射速度越大，但衛(wèi)星最后穩(wěn)定在繞地球運動的圓形軌道上時的速度越小.
例：如圖所示為在同一軌道平面上的幾顆人造地球衛(wèi)星A、B、C，下列說法正確的是( )
A.根據(jù)v=，可知三顆衛(wèi)星的線速度vA
B.根據(jù)萬有引力定律，可知三顆衛(wèi)星受到的萬有引力FA>FB>FC
C.三顆衛(wèi)星的向心加速度aA>aB>aC
D.三顆衛(wèi)星運行的角速度ωA<ωB<ω
【答案】 C
四、衛(wèi)星軌道與同步衛(wèi)星
【問題導(dǎo)思】
1.人造地球衛(wèi)星的軌道有什么特點?
2.人造地球衛(wèi)星的軌道圓心一定是地心嗎?
3.地球同步衛(wèi)星有哪些特點?
1.人造地球衛(wèi)星的軌道
人造衛(wèi)星的軌道可以是橢圓軌道，也可以是圓軌道.
(1)橢圓軌道：地心位于橢圓的一個焦點上.
(2)圓軌道：衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，衛(wèi)星所需的向心力由萬有引力提供，由于萬有引力指向地心，所以衛(wèi)星的軌道圓心必然是地心，即衛(wèi)星在以地心為圓心的軌道平面內(nèi)繞地球做勻速圓周運動.
總之，地球衛(wèi)星的軌道平面可以與赤道平面成任意角度，但軌道平面一定過地心.當(dāng)軌道平面與赤道平面重合時，稱為赤道軌道;當(dāng)軌道平面與赤道平面垂直時，即通過極點，稱為極地軌道，如圖所示.
2.地球同步衛(wèi)星
(1)定義：相對于地面靜止的衛(wèi)星，又叫靜止衛(wèi)星.
(2)六個“一定”.
①同步衛(wèi)星的運行方向與地球自轉(zhuǎn)方向一致.
②同步衛(wèi)星的運轉(zhuǎn)周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，T=24 h.
③同步衛(wèi)星的運行角速度等于地球自轉(zhuǎn)的角速度.
④同步衛(wèi)星的軌道平面均在赤道平面上，即所有的同步衛(wèi)星都在赤道的正上方.
⑤同步衛(wèi)星的高度固定不變.
特別提醒
由于衛(wèi)星在軌道上運動時，它受到的萬有引力全部提供給了向心力，產(chǎn)生了向心加速度，因此衛(wèi)星及衛(wèi)星上的任何物體都處于完全失重狀態(tài).
例：已知某行星的半徑為R，以第一宇宙速度運行的衛(wèi)星繞行星運動的周期為T，該行星上發(fā)射的同步衛(wèi)星的運行速度為v，求同步衛(wèi)星距行星表面高度為多少.
規(guī)律總結(jié)：同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星和赤道上隨地球自轉(zhuǎn)物體的比較
1.近地衛(wèi)星是軌道半徑近似等于地球半徑的衛(wèi)星，衛(wèi)星做勻速圓周運動的向心力由萬有引力提供.同步衛(wèi)星是在赤道平面內(nèi)，定點在某一特定高度的衛(wèi)星，其做勻速圓周運動的向心力由萬有引力提供.在赤道上隨地球自轉(zhuǎn)做勻速圓周運動的物體是地球的一部分，它不是地球的衛(wèi)星，充當(dāng)向心力的是物體所受的萬有引力與重力之差.
2.近地衛(wèi)星與同步衛(wèi)星的共同點是衛(wèi)星做勻速圓周運動的向心力由萬有引力提供;同步衛(wèi)星與赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體的共同點是具有相同的角速度.當(dāng)比較近地衛(wèi)星和赤道上物體的運動規(guī)律時，往往借助同步衛(wèi)星這一紐帶，這樣會使問題迎刃而解.
五、衛(wèi)星、飛船的變軌問題
例：如圖所示，某次發(fā)射同步衛(wèi)星的過程如下：先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后再次點火進(jìn)入橢圓形的過渡軌道2，最后將衛(wèi)星送入同步軌道3.軌道1、2相切于Q點，2、3相切于P點，則當(dāng)衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運行時，以下說法正確的是( )
A.衛(wèi)星在軌道3上的速率大于在軌道1上的速率
B.衛(wèi)星在軌道3上的角速度大于在軌道1上的角速度
C.衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過Q點時的加速度大于它在軌道2上經(jīng)過Q點時的加速度
D.衛(wèi)星在軌道2上經(jīng)過P點時的加速度等于它在軌道3上經(jīng)過P點時的加速度
【答案】 D
規(guī)律總結(jié)：衛(wèi)星變軌問題的處理技巧
1.當(dāng)衛(wèi)星繞天體做勻速圓周運動時，萬有引力提供向心力，由
由此可見軌道半徑r越大，線速度v越小.當(dāng)由于某原因速度v突然改變時，若速度v突然減小，
衛(wèi)星將做近心運動，軌跡為橢圓;若速度v突然增大，則
衛(wèi)星將做離心運動，軌跡變?yōu)闄E圓，此時可用開普勒第三定律分析其運動.
2.衛(wèi)星到達(dá)橢圓軌道與圓軌道的切點時，衛(wèi)星受到的萬有引力相同，所以加速度也相同.
高中物理信息化教學(xué)設(shè)計4
一、教材分析
《歐姆定律》一課，學(xué)生在初中階段已經(jīng)學(xué)過，高中必修本(下冊)安排這節(jié)課的目的，主要是讓學(xué)生通過課堂演示實驗再次增加感性認(rèn)識;體會物理學(xué)的基本研究方法(即通過實驗來探索物理規(guī)律);學(xué)習(xí)分析實驗數(shù)據(jù)，得出實驗結(jié)論的兩種常用方法——列表對比法和圖象法;再次領(lǐng)會定義物理量的一種常用方法——比值法.這就決定了本節(jié)課的教學(xué)目的和教學(xué)要求.這節(jié)課不全是為了讓學(xué)生知道實驗結(jié)論及定律的內(nèi)容，重點在于要讓學(xué)生知道結(jié)論是如何得出的;在得出結(jié)論時用了什么樣的科學(xué)方法和手段;在實驗過程中是如何控制實驗條件和物理變量的，從而讓學(xué)生沿著科學(xué)家發(fā)現(xiàn)物理定律的歷史足跡體會科學(xué)家的思維方法.
本節(jié)課在全章中的作用和地位也是重要的，它一方面起到復(fù)習(xí)初中知識的作用，另一方面為學(xué)習(xí)閉合電路歐姆定律奠定基礎(chǔ).本節(jié)課分析實驗數(shù)據(jù)的兩種基本方法，也將在后續(xù)課程中多次應(yīng)用.因此也可以說，本節(jié)課是后續(xù)課程的知識準(zhǔn)備階段.
通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，要讓學(xué)生記住歐姆定律的內(nèi)容及適用范圍;理解電阻的概念及定義方法;學(xué)會分析實驗數(shù)據(jù)的兩種基本方法;掌握歐姆定律并靈活運用.
本節(jié)課的重點是成功進(jìn)行演示實驗和對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析.這是本節(jié)課的核心，是本節(jié)課成敗的關(guān)鍵，是實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ).
本節(jié)課的難點是電阻的定義及其物理意義.盡管用比值法定義物理量在高一物理和高二電場一章中已經(jīng)接觸過，但學(xué)生由于缺乏較多的感性認(rèn)識，對此還是比較生疏.從數(shù)學(xué)上的恒定比值到理解其物理意義并進(jìn)而認(rèn)識其代表一個新的物理量，還是存在著不小的思維臺階和思維難度.對于電阻的定義式和歐姆定律表達(dá)式，從數(shù)學(xué)角度看只不過略有變形，但它們卻具有完全不同的物理意義.有些學(xué)生常將兩種表達(dá)式相混，對公式中哪個是常量哪個是變量分辨不清，要注意提醒和糾正.
二、關(guān)于教法和學(xué)法
根據(jù)本節(jié)課有演示實驗的特點，本節(jié)課采用以演示實驗為主的啟發(fā)式綜合教學(xué)法.教師邊演示、邊提問，讓學(xué)生邊觀察、邊思考，限度地調(diào)動學(xué)生積極參與教學(xué)活動.在教材難點處適當(dāng)放慢節(jié)奏，給學(xué)生充分的時間進(jìn)行思考和討論，教師可給予恰當(dāng)?shù)乃季S點撥，必要時可進(jìn)行大面積課堂提問，讓學(xué)生充分發(fā)表意見.這樣既有利于化解難點，也有利于充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，使課堂氣氛更加活躍.
通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，要使學(xué)生領(lǐng)會物理學(xué)的研究方法，領(lǐng)會怎樣提出研究課題，怎樣進(jìn)行實驗設(shè)計，怎樣合理選用實驗器材，怎樣進(jìn)行實際操作，怎樣對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及通過分析得出實驗結(jié)論和總結(jié)出物理規(guī)律.同時要讓學(xué)生知道，物理規(guī)律必須經(jīng)過實驗的檢驗，不能任意外推，從而養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好的思維習(xí)慣.
三、對教學(xué)過程的構(gòu)想
為了達(dá)成上述教學(xué)目標(biāo)，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，限度地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和自覺性，對一些主要教學(xué)環(huán)節(jié)，有以下構(gòu)想：1.在引入新課提出課題后，啟發(fā)學(xué)生思考：物理學(xué)的基本研究方法是什么(不一定讓學(xué)生回答)?這樣既對學(xué)生進(jìn)行了方法論教育，也為過渡到演示實驗起承上啟下作用.2.對演示實驗所需器材及電路的設(shè)計可先啟發(fā)學(xué)生思考回答.這樣使他們既鞏固了實驗知識，也調(diào)動他們盡早投入積極參與.3.在進(jìn)行演示實驗時可請兩位同學(xué)上臺協(xié)助，同時讓其余同學(xué)注意觀察，也可調(diào)動全體學(xué)生都來參與，積極進(jìn)行觀察和思考.4.在用列表對比法對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，提出下面的問題讓學(xué)生思考回答：為了更直觀地顯示物理規(guī)律，還可以用什么方法對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析?目的是更加突出方法教育，使學(xué)生對分析實驗數(shù)據(jù)的兩種最常用的基本方法有更清醒更深刻的認(rèn)識.到此應(yīng)該達(dá)到本節(jié)課的第一次高潮，通過提問和畫圖象使學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒轉(zhuǎn)向高漲.5.在得出電阻概念時，要引導(dǎo)學(xué)生從分析實驗數(shù)據(jù)入手來理解電壓與電流比值的物理意義.此時不要急于告訴學(xué)生結(jié)論，而應(yīng)給予充分的時間，啟發(fā)學(xué)生積極思考，并給予適當(dāng)?shù)乃季S點撥.此處節(jié)奏應(yīng)放慢，可提請學(xué)生回答或展開討論，讓學(xué)生的主體作用得到充分發(fā)揮，使課堂氣氛掀起第二次高潮，也使學(xué)生對電阻的概念是如何建立的有深刻的印象.6.在得出實驗結(jié)論的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步總結(jié)出歐姆定律，這實際上是認(rèn)識上的又一次升華.要注意闡述實驗結(jié)論的普遍性，在此基礎(chǔ)上可讓學(xué)生先行總結(jié)，以鍛煉學(xué)生的語言表達(dá)能力.教師重申時語氣要加重，不能輕描淡寫.要隨即強調(diào)歐姆定律是實驗定律，必有一定的適用范圍，不能任意外推.7.為檢驗教學(xué)目標(biāo)是否達(dá)成，可自編若干概念題、辨析題進(jìn)行反饋練習(xí)，達(dá)到鞏固之目的.然后結(jié)合課本練習(xí)題，熟悉歐姆定律的應(yīng)用，但占時不宜過長，以免沖淡前面主題.
四、授課過程中幾點注意事項
1.注意在實驗演示前對儀表的量程、分度和讀數(shù)規(guī)則進(jìn)行介紹.
2.注意正確規(guī)范地進(jìn)行演示操作，數(shù)據(jù)不能虛假拼湊.
高中物理信息化教學(xué)設(shè)計5
速度和時間的關(guān)系
教學(xué)目標(biāo)
知識目標(biāo)
1、初步理解速度—時間圖像.
2、理解什么是勻變速直線運動.
能力目標(biāo)
進(jìn)一步訓(xùn)練用圖像法表示物理規(guī)律的能力.
情感目標(biāo)
滲透從簡單問題入手及理想化的思維方法.
教學(xué)建議
教材分析
本節(jié)內(nèi)容是本單元的基礎(chǔ)，是進(jìn)一步學(xué)習(xí)加速度概念及勻變速運動規(guī)律的重要前提.教材主要有兩個知識點：速度—時間圖像和勻變速直線運動的定義.教材的編排自然順暢，便于學(xué)生接受，先給出勻速直線運動的速度—時間圖像，再根據(jù)具體的實例(汽車做勻加速運動)，進(jìn)一步突出了“圖像通常是根據(jù)實驗測定的數(shù)據(jù)作出的”這一重要觀點，并很自然地給出勻變速直線運動的定義，最后，闡述了從簡單情況入手，及理想化的處理方法，即有些變速運動通?？山瓶醋鲃蜃兯龠\動來處理.
教法建議
對速度——時間圖像的學(xué)習(xí)，要給出物體實際運動的情況，讓學(xué)生自己建立圖像，體會建立圖像的一般步驟，并與位移圖像進(jìn)行對比.對勻變速直線運動的概念的學(xué)習(xí)，也要通過分析具體的實例，認(rèn)真體會“在相等的時間內(nèi)速度變化相等”的特點，教師也可以給出速度變化相同，但是所用時間不等的例子，或時間相同，速度變化不等的例子，讓學(xué)生判斷是否是勻變速直線運動.
教學(xué)設(shè)計示例
教學(xué)重點：速度——時間圖像，勻變速直線運動的定義.
教學(xué)難點：對圖像的處理.
主要設(shè)計：
1、展示課件：教材圖2—15的動態(tài)效果(配合兩個做勻速運動的物體)體會速度——時間圖像的建立過程.
2、提問：如何從速度——時間圖像中求出物體在一段時間內(nèi)的位移?
3、上述兩個運動的位移——時間圖像是怎樣的?
(讓同學(xué)自己畫出，并和速度——時間圖像進(jìn)行對比)
4、展示課件圖2—17的動態(tài)效果〔配合做勻加速運動的汽車運行情況(顯示速度計)
引導(dǎo)同學(xué)：采集實驗數(shù)據(jù)，建立坐標(biāo)系，描點做圖.
5、展示課件圖2—18的動態(tài)效果(配合做勻減速運動的汽車)
引導(dǎo)同學(xué)：畫出它的速度——時間圖像.
6、提問：上述兩個汽車運動過程有什么特點?
引導(dǎo)同學(xué)發(fā)現(xiàn)“在相等的時間內(nèi)速度的改變相等”的特點.
7、舉例：
①速度改變相等，所用時間不等的情況.
②經(jīng)過相同時間，速度改變不相等的情況.
8、小結(jié)：什么是勻變速直線運動?什么是勻加速直線運動?什么是勻減速直線運動?
探究活動
請你坐上某路公共汽車(假設(shè)汽車在一條直線上行駛)觀察汽車的速度表和自己的手表，采集數(shù)據(jù)，即記錄汽車在不同時刻的速度，之后把你采集的數(shù)據(jù)用速度——時間圖像表示出來，并將你的結(jié)果講給周圍人聽。