人教版物理高中必修二　6.1　行星的運動　教案

行星的運動教案一、教學目標（一）知識與技能1、了解“地心說”和“日心說”兩種不同的觀念。2、知道開普勒對行星運動的描述。（二）過程與方法培養(yǎng)學生在客觀事實的基礎上通過分析、推理，提出科學假設，再經(jīng)過實驗檢驗的正確認識事物本質(zhì)的思維方法。 （三）情感態(tài)度與價值觀1、通過開普勒行星運動定律的建立過程，滲透科學發(fā)現(xiàn)的方法論教育、建立科學的宇宙觀。2、通過學習，使學生了解到科學家為追求真理而不懈努力，頑強的執(zhí)著精神，從他們身上所流露出來的人格美。二、教學重點1、“日心說”的建立過程和行星運動的規(guī)律。2、學生對天體的運動缺乏感性認識。三、教學難點開普勒是如何確定行星運動規(guī)律的。四、課時安排1課時五、教學準備多媒體課件、粉筆、圖片。六、教學過程新課導入：我們生活在地球上，地球是浩瀚宇宙中無數(shù)星球中的一個，這些星球是如何運動的呢？從今天開始我們要把我們研究的目光投向太空，來研究太空中行星的運動規(guī)律。讓我們對太空有一個感性的認識。出示2019年度“最酷最炫”的太空圖片。新課講解：一、“地心說”和“日心說”的發(fā)展過程人類在自己的發(fā)展過程中首先就遇到了時間的測量，如季節(jié)的更替，旱季或雨季什么時候開始，如何辯別方向等等。為了解決這些問題，人類通過對天體太陽、月亮、行星和恒星的觀察，找到了解決問題的辦法，人類就這樣開始對天體的位置和運動的研究。古希臘的天文學家和哲學家發(fā)現(xiàn)太陽從東邊升起，從西邊落下。他們就認為地球是靜止不動的，是宇宙的中心，一切天體太陽、月亮、行星和星球都圍繞著地球在太空做簡單的完美的圓周運動，這就是“地心說”。地心說的代表人物是古希臘的科學家和哲學家亞里士多德和托勒密。（出示地心說的圖片）地心說比較符合當時人們的經(jīng)驗和宗教神學關于地球是宇宙中心的說法，成為神學的信條，被人們信奉了一千多年，但它所描述的天體運動，不僅復雜而且以此為依據(jù)所得的歷法與實際差異很大。隨著世界航海事業(yè)的發(fā)展，人們希望借助星星的位置為船隊導航，因而對行星的運動觀測越來越精確，由大量的觀測數(shù)據(jù)表明，用托勒密的“地心說”模型很難得出完滿的解答，當時，哥倫布和麥哲倫的探險航行已經(jīng)使不少人相信地球并不是一個平臺，而是一個球體，哥白尼就開始推測是不是地球每天在圍繞自己的軸線旋轉(zhuǎn)一周呢？他假想地球并不是宇宙的中心，它與其他行星都是圍繞著太陽在作勻速圓周運動的。這個模型稱為“日心說”。日心說的代表人物是哥白尼，他在天體運行論一書中，對日心說進行了具體的論述和數(shù)學論證。認為太陽是靜止不動的，地球和其他行星圍繞太陽運動。把地球從天體運動的中心位置移到了一個普通的行星的位置。行星運動的描述顯得更簡單、更科學，而且用“日心說”計算出來的結果能夠較好地和觀測數(shù)據(jù)相符合。但是哥白尼思想很晚才為人們所接受，他的著作發(fā)表后，幾乎在一個世紀中完全被人們所忽視，主要原因是：（1）在他們的著作中，“日心說”只是一個“假設”，若用這個“假設”，行星運動的計算比“地心說”容易得多。（2）當時的歐洲正處于基督教改革與反改革的騷亂中，一個人的科學見解可能會成為判斷其是否忠誠的試金石。（3）在哥白尼的著作中有一些很不精確的數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)得出的計算結果不能很好地與行星位置的觀測結果相符合，（4）最后，甚至于連哥白尼本人也認為必須把托勒密的“本輪”的思想引進他的模型中。喬爾丹諾。布魯諾（Giordano Bruno，1548 - 1600）是意大利文藝復興時期偉大的思想家、自然科學家、哲學家和文學家。他勇敢的捍衛(wèi)和發(fā)展了哥白尼的太陽中心說，并把它傳遍歐洲，被世人譽為是反教會、反經(jīng)院哲學的無畏戰(zhàn)士，是捍衛(wèi)真理的殉道者。日心說使科學從神學中解放出來，戰(zhàn)勝了地心說，逐漸被人們接受。但哥白尼固守天體作勻速圓周運動的傳統(tǒng)思想，追求數(shù)的和諧與美，他的天體運動模型缺乏深入的物理思考，實際上是一個數(shù)學模型。第谷是貴族，終身未娶，一心研究天文，用了20多年的時間對780顆左右恒星的運動進行了觀察，并進行了記錄，得到了很寶貴的觀測數(shù)據(jù)。丹麥物理學家開普勒繼承和總結了他的導師第谷的全部觀測資料，他花了4年多時間一遍一遍地進行數(shù)學計算。開始他想用哥白尼的太陽系模型說明火星的運行軌道，但與第谷的觀測結果有8分的誤差，而當時科學家們認為第谷的觀測誤差不超過2分，開普勒從而大膽地摒棄了天體作勻速圓周運動的觀點，把行星運動的軌跡修改為橢圓，這樣計算結果就能夠很好的和觀測結果相符合。他的發(fā)現(xiàn)可以歸結為行星運動三大定律，這些經(jīng)驗定律精確地與觀測數(shù)據(jù)相符，因而被人們接受。二、開普勒行星運動定律開普勒關于行星運動的描述可以表述為三定律，我們主要是介紹第一和第三定律。開普勒第一定律：所有的行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個焦點上。出示圖片由于行星的運動軌跡不是正圓，因而它與太陽的距離一直在改變，有時它向太陽靠攏，而有時則向遠離太陽的方向漫游。在整個運動過程中，它的速度大小和方向是不斷改變的。開普勒第二定律：太陽和行星的連線在相等的時間內(nèi)掃過的面積相等。出示圖片開普勒第三定律：所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。出示圖片雖然每個行星的橢圓軌道各有一個，但它們運動的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期平方的比值卻都是相同的，我們用R代表橢圓軌道的半長軸，T代表公轉(zhuǎn)周期，經(jīng)驗公式表述為：k比值k是一個與行星本身無關的物理量，k的值由恒星的質(zhì)量決定。即圍繞同一顆恒星運動的行星，k的值是相同的。由這個定律我們知道，離太陽最近的行星水星的運動周期最?。?8天），我們生活的地球的運轉(zhuǎn)周期約為365天。注意：1、行星的橢圓軌道都很接近圓，所以在中學階段分析和處理天體運動時，常把橢圓軌道作為圓軌道來處理，這是突出主要因素，忽略次要因素的理想化方法，是研究物理最常用的方法。2、開普勒定律不僅適用于行星，也適用于衛(wèi)星，但這時應與行星的質(zhì)量有關。本節(jié)課我們學習了行星的運動，了解了人類對行星運動的探索和認識的過程，知道了所有行星都是沿橢圓軌道繞太陽運動的，并且符合公式k應該說明的是1、行星繞太陽運動都符合：k如對