1、亿库教育网 http:/www.eku.cc 百万教学资源免费下载亿库教育网 http:/www.eku.cc 百万教学资源免费下载高中物理课堂教学教案 年 月 日课 题 7.1 行星的运动 课 型 新授课（1 课时）教 学 目 标知识与技能1了解“地心说”和“日心说”两种不同观点及发展过程。2知道开普勒对行星运动的描述。过程与方法通过托勒密、哥白尼、第谷布拉赫、开普勒等几位科学家对行星运动的不同认识，了解人类认识事物本质的曲折性并加深对行星运动的理解情感、态度与价值观1澄清对天体运动裨秘、模糊的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法2感悟科学是人类进步不竭的动力教学重点、难点教学重点理解和掌握
2、开普勒行星运动定律，认识行星的运动教学难点对开普勒行星运动定律的理解和应用。教 学 方 法 探究、讲授、讨论、练习教 具多媒体课件亿库教育网 http:/www.eku.cc 百万教学资源免费下载亿库教育网 http:/www.eku.cc 百万教学资源免费下载教 学 过 程新课导入【多媒体演示】天体运动的图片浏览。在浩瀚的宇宙中有无数大小不一、形态各异的天体，如月亮、地球、太阳、夜空中的星星由这些天体组成的广袤无限的宇宙始终是我们渴望了解、不断探索的领域。关于天体的运动，历史上有过不同的看法.(课件投影) 中国古代天文学观我国古代先民看到北极星常年不动，以及北斗七星等拱极星的回转，便以为星空
3、是圆的，就像是一只倒扣着的半球大锅，覆整在大地上，而北极则是这盖天的顶，又认为地是方的，就像一张围棋盘，此即“天圆地方”说东汉时的天文学家张衡提出“浑天”说，认为天就像一个大鸡蛋，地球就是其中的蛋黄中国古代通常将历法和天文联系在一起历法注重天体运行的长时间段的重复周期，而不注重天体在三维空间中的运行情况与古希腊人和中世纪的欧洲人不同，中国历法家很少关心宇宙结构方面的讨论在汉朝的大部分时期，人们满足于这样的假设：有人居住的世界是一小块中心区域靠近平面大地中央，这个平面大地是一个绕着倾斜的轴旋转的天球的直径面天体在该天球的内面移动，但它们靠何种机制来进行这种运动则没有讨论中国古代有丰富的天文记录公
4、元前第二个千年的后期，甲骨文中已记载了新星现象从约公元苗 200 年开始，在官方文件中已有关于新星的连年记载，还有流星雨、彗星、日食、太阳黑子以及异乎寻常的云、板光之类的记载，或对蕾星的跟踪观测的记录这些现象的观测者都使用了制作精良的大型浑天仪和其他刻度仪器，所观测的天体位置，其精确程度毫不逊色于欧洲在第谷之前的观测宇宙中形态各异的天体吸引了人们的注意，智慧的头脑开始探索天体运动的奥秘它们的运动是靠神的支配，还是物理规律的约束?经过不懈的努力，科学家们对它已有初步的了解，这一节让我们循着前人的足迹学习行星运动的情况新课教学一.“地心说”和“日心说”之争（一）引导学生阅读教材第一段，投影出以下提
5、纲：1 古人对天体运动存在哪两种对立的看法?2这两种观点的基本内容是什么？3两种争论的结果是什么？（二）讲解“地心说“和”日心说“的发展过程。古人抬头仰望星空，他们发现太阳东升西落，星辰的位置会移动，又联想到四季的变化，根据这些生活经验和观察，人们心中自然的萌生出了这样一种想法：日月星辰都是在绕着地球运动。希腊的天文学家托勒密将这一观点发展和完善起来，提出了“地心说“。托勒密观察行星的运动，发现行星绕地球运动的轨道是先自西向东， 再向西，再向东运动的螺旋状。由于每个行星的轨道半径不同，当时描绘出来的五大行星以地球为中心运动的天体图错综复杂，难以测量各个行星的轨道坐标。但是这种复杂的天体运行图不
6、会对人们的生产生活产生不利的影响，那么”日心说“怎么会出现呢？那时，航海业迅速发展，而航海需要精确的行星轨道位置坐标来提供航向，但是从“地心说”的天体模型中得不到行星坐标。波兰的天文学家哥白尼观察三十年天象，他认为如果以太阳为中心，那么各大行星绕太阳的运动轨道就是和谐的圆了。复杂的天体运行图一下子就变简单了，天体坐标也可以知道了。但是这仅仅是哥白尼的一种假设，他没有确切的证据证明“日心说”的准确性。即便如此， “日心说”的提出在当时引起了极大的反响。当时正值西方文艺复兴、宗教改革、人文主义盛行的大动荡时期地心说与日心说的争论被卷入政治斗学 生 活 动阅读教材，并回答。1.“地心说 ”和“日心说
7、” 2.”地心说”认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，大阳、月亮以及其他行星都绕地球运动， “日心说 ”则认为太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动3.“日心说 ”战胜了“地心说“最终被接受亿库教育网 http:/www.eku.cc 百万教学资源免费下载亿库教育网 http:/www.eku.cc 百万教学资源免费下载争中，地心说对教皇的统治有利，所以教会坚决抵制日心说的宣传，并迫害支持日心说的学者，比如说伽利略和布鲁诺。二、开普勒对行星运动的研究。（一）设疑：日心说是完美无缺的真理么？引导学生阅读教材第二段，投影出以下提纲：1.古人认为天体做什么运动？2.开普勒认为天体做什么运动？（
8、二）讲解开普勒对行星运动的研究过程。丹麦的王室在航海中获益，于是王室给了丹麦天文学家第谷大量的钱财，要他记录星土的位置，第谷连续二十年对行星的位置进行了精确地测量，但是最终还是没有得到结果。第谷去世后，他的学生，德国天文学家开普勒潜心研究第谷的数据，他发现如果按照哥白尼日心说所说的行星做的是匀速圆周运动，那么根据这一理论计算得出的结果与第谷的观测结果存在八分的误差。那么这八分的误差是因为匀速圆周运动的理论不准确还是第谷的观测数据不准确？最终，开普勒决定相信第谷的数据，经过四年的计算，先后否定了 19 种假设，发现行星的运动轨道是椭圆。得出了开普勒第一定律和第二定律。又经过很多年的刻苦计算，将数
9、据不断地耦合，得出开普勒第三定律。（三）开普勒行星运动定律用图钉和细绳画椭圆，用一条细绳和两图钉来画椭圆，把白纸镐在木板上，然后按上图钉将木板挂在黑板面上，把细绳的两端系在图钉上，用一枝铅笔紧贴着细绳滑动，使绳始终保持张紧状态铅笔在纸上画出的轨迹就是椭圆，图钉在纸上留下的痕迹叫做椭圆的焦点设疑，椭圆上某点到两个焦点的距离之和与椭圆上另一点到两个焦点的距寓之和有什么关系?讲解什么是椭圆的中心，焦点，半长轴，半短轴。课堂训练分四小组进行，画椭圆。1.第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上强调：椭圆和太阳并不是位于中心，而是焦点。师：这一定律说明了行星运动轨迹的形状，不
10、同的行星绕大阳运行时椭圆轨道相同吗?2.第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积。如图所示，行星沿着椭圆轨道运行，太阳位于椭圆的一个焦点上如果时间间隔相等，即t2t1=t4t3，那么面积 A=面积 B由此可见，行星在远日点 a 的速率最小，在近日点 b 的速率最大阅读教材并回答：1.古人把天体的运动看得十分神圣，他们认为天体的运动不同于地面物体的运动，天体做的是最完美、最和谐的匀速圆周运动2.开普勒认为行星做椭圆运动观察老师画椭圆后思考并回答：相等。不同亿库教育网 http:/www.eku.cc 百万教学资源免费下载亿库教育网 http:/www.eku.cc
11、百万教学资源免费下载3.开普勒第三定律：所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等。若用 a 代表轨道半长轴，T 代表公转周期，开普勒第三定律可以用下面的公式表示： a3/ T2k比值 k 对所有行星都相同。这一定律发现了所有行星的轨道的半长轴与公转周期之间的定量关系，但是比值 k 是一个与行星无关的常量，那么你能猜想出它可能跟谁有关吗？分析：k 一定与运动系统的物体有关，而 k 对所有行星都相同，各行星又是不一样的，故跟行星无关，而在运动系中除了行星就是太阳（中心天体） ，所以 k 一定与中心天体有关。给出太阳系九大行星平均轨道半径和周期的数值，供学生课后验证。说明：(1
12、)开普勘定律不仅适用于行星绕大阳运动，也适用于卫星绕着地球转，不过比例式 a 3/ T2k 中的 k 是不同的，与中心天体有关(2)开普勒定律是总结行星运动的现察结果而总结归纳出来的规律它们每一条都是经验定律，都是从行星运动所取得的资料中总结出来的规律开普勒定律只涉及运动学、几何学方面的内容。(3)开普勒关于行星运动的确切描述，不仅使人们在解决行星的运动学问题上有了依据，更澄清了人们对天体运动神秘、模糊的认识，同时也推动了对天体动力学问题的研究与中心天体（太阳）有关k 水 =3.361018K 金 =3.351018K 地 =3.311018K 火 =3.361018亿库教育网 http:/w
13、ww.eku.cc 百万教学资源免费下载亿库教育网 http:/www.eku.cc 百万教学资源免费下载4.课堂探究。引导学生深入探究：播放行星绕椭圆轨道运动的课件，使学生对行星的运动有一个简单的感性认识 1出示九大行星轨道挂图，使学生对多数行星的轨道与圆十分接近有一个感性认识 25.讨论与交流 实际上，多数行星的轨道与圆十分接近，所以在中学阶段的研究中能够按圆处理开普勒三定律适用于圆轨道时，应该怎样表述呢?课堂训练1下列说法正确的是( )A地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动B.太阳是宇宙的中心，所有天体都绕太阳运动C.太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动D“地心说”
14、和哥白尼提出的“日心说”现在看来都是不正确的2已知木垦绕太阳公转的周期是地球绕太阳公转周期的 12 倍则木星绕太阳公转轨道的半长轴为地球公转轨道半长轴的倍参考答案1答案：D分析；“地心说”是错误的，所以 A 不正确太阳系在银河系中运动，银河系也在运动，所以，B、C 不正确，D 正确2答案：524小结本节学习的是开普勒行星运动的三定律，其中第一定律反映了行星运动的轨迹是椭圆，第二定律描述了行星在近日点的速率最小，在远日点的速率最大，第三定律揭示了轨道半长轴与公转周期的定量关系在近似计算中可以认为行星都以太阳为圆心做匀速圆周运动1.行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心2.对于某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（或线速度）不变，即行星做匀速圆周运动3. 行星的圆轨道的半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等作业布置作业教材第 66 页“问题与练习”1，2，3，4亿库教育网 http:/www.eku.cc 百万教学资源免费下载亿库教育网 http:/www.eku.cc 百万教学资源免费下载板 书 设 计1地心说和日心说2第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上3第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积4第三定律：所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等教 学 后 记
