1、從托勒密到開(kāi)普勒 (2).doc

行星的運(yùn)動(dòng)（學(xué)案）一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 知道地心說(shuō)和日心說(shuō)的基本內(nèi)容。2. 學(xué)習(xí)開(kāi)普勒三大定律，能用三大定律解決問(wèn)題。3. 了解人類(lèi)對(duì)行星的認(rèn)識(shí)過(guò)程是漫長(zhǎng)復(fù)雜的，真理是來(lái)之不易的。二、課前預(yù)習(xí)在浩瀚的宇宙中，存在著無(wú)數(shù)大小不一、形態(tài)各異的星球，而這些天體是如何運(yùn)動(dòng)的呢？在古代，人類(lèi)最初通過(guò)直接的感性認(rèn)識(shí)，建立了“地心說(shuō)”的觀點(diǎn)，認(rèn)為地球是靜止不動(dòng)的，而太陽(yáng)和月亮繞地球轉(zhuǎn)動(dòng).因?yàn)椤暗匦恼f(shuō)”比較符合人們的日常經(jīng)驗(yàn)，太陽(yáng)總是從東邊升起，從西邊落下，好像太陽(yáng)繞地球轉(zhuǎn)動(dòng).正好，“地心說(shuō)”的觀點(diǎn)也符合宗教神學(xué)關(guān)于地球是宇宙中心的說(shuō)法，所以“地心說(shuō)”統(tǒng)治了人們很長(zhǎng)時(shí)間.但是隨著人們對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的不斷研究，發(fā)現(xiàn)“地心說(shuō)”所描述的運(yùn)動(dòng)不僅復(fù)雜而且問(wèn)題很多.如果把地球從天體運(yùn)動(dòng)的中心位置移到一個(gè)普通的、繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的行星的位置，換一個(gè)角度來(lái)考慮天體的運(yùn)動(dòng)，許多問(wèn)題都可以解決，行星運(yùn)動(dòng)的描述也變得簡(jiǎn)單了. 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(duì)導(dǎo)航,因而對(duì)行星的運(yùn)動(dòng)觀測(cè)越來(lái)越精確.再加上第谷等科學(xué)家經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期觀測(cè)及記錄的大量觀測(cè)數(shù)據(jù),用托勒密的“地心說(shuō)”模型很難得出完美的解答.當(dāng)時(shí),哥倫布和麥哲倫的探險(xiǎn)航行已經(jīng)使不少人相信地球并不是一個(gè)平臺(tái),而是一個(gè)球體,哥白尼就開(kāi)始推測(cè)地球是不是每天圍繞自己的軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)一周呢?他假設(shè)地球并不是宇宙的中心,它與其他行星都是圍繞著太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng).這就是“日心說(shuō)”的模型.用“日心說(shuō)”能較好地和觀測(cè)的數(shù)據(jù)相符合,但它的思想幾乎在一個(gè)世紀(jì)中被忽略,很晚才被人們接受.原因有:(1)“日心說(shuō)”只是一個(gè)假設(shè).利用這個(gè)“假設(shè)”，行星運(yùn)動(dòng)的計(jì)算比“地心說(shuō)”容易得多.但著作中有很不精確的數(shù)據(jù).根據(jù)這些數(shù)據(jù)得出的結(jié)果不能很好地跟行星位置的觀測(cè)結(jié)果相符合.(2)當(dāng)時(shí)的歐洲的統(tǒng)治者還是教會(huì),把哥白尼的學(xué)說(shuō)稱(chēng)為“異端學(xué)說(shuō)”，因?yàn)樗环辖虝?huì)的利益,致使這個(gè)正確的觀點(diǎn)被推遲一個(gè)世紀(jì)才被人們所接受. 德國(guó)的物理學(xué)家開(kāi)普勒繼承和總結(jié)了他的導(dǎo)師第谷的全部觀測(cè)資料及觀測(cè)數(shù)據(jù),也是以行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的模型來(lái)思考和計(jì)算的,但結(jié)果總是與第谷的觀測(cè)數(shù)據(jù)有8的角度誤差.當(dāng)時(shí)公認(rèn)的第谷的觀測(cè)誤差不超過(guò)2.開(kāi)普勒想,很可能不是勻速圓周運(yùn)動(dòng).在這個(gè)大膽思路下,開(kāi)普勒又經(jīng)過(guò)四年多的刻苦計(jì)算,先后否定了19種設(shè)想,最后終于計(jì)算出行星是繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的,并且運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓,并總結(jié)為行星運(yùn)動(dòng)三定律.三、課堂筆記（1）天體運(yùn)動(dòng)的兩種觀點(diǎn)1、“地心說(shuō)”的觀點(diǎn)： 。代表人物是 。2、“日心說(shuō)”的觀點(diǎn)： 。代表人物是 。3、“地心說(shuō)”和“日心說(shuō)”的共同點(diǎn)是什么？在“地心說(shuō)”和“日心說(shuō)”的爭(zhēng)斗中，誰(shuí)最終取得了勝利？取得勝利原因是什么？（2）開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律4、開(kāi)普勒第一定律： 。 解讀 。5、開(kāi)普勒第二定律： 。思考：行星沿著橢圓軌道運(yùn)行，太陽(yáng)位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上，則行星在遠(yuǎn)日點(diǎn)的速率與在近日點(diǎn)的速率誰(shuí)大？8、開(kāi)普勒第三定律： 。公式是 。9、公式中的比例系數(shù)k可能與誰(shuí)有關(guān)？11、由于太陽(yáng)系行星的軌道與圓十分接近，所以在中學(xué)階段的研究中我們按圓軌道處理。這樣，開(kāi)普勒三大定律就可以說(shuō)成 。 。 。四、鞏固練習(xí)1、下列說(shuō)法正確的是（ ）A.地球是一顆繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的行星B.關(guān)于天體運(yùn)動(dòng)的日心說(shuō)和地心說(shuō)都是錯(cuò)誤C.太陽(yáng)是靜止不動(dòng)，地球和其它行星都在繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)D.地球是宇宙的中心，太陽(yáng)、月亮及其它行星卻繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)2、下列關(guān)于開(kāi)普勒對(duì)于行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)的說(shuō)法正確的是( )A、所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓B、所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是圓C、所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的二次方跟公轉(zhuǎn)周期的三次方的比值都相同D、所有行星的公轉(zhuǎn)周期與行星的軌道的半徑成正比3、理論和實(shí)踐證明，開(kāi)普勒定律不僅適用于太陽(yáng)系中的天體運(yùn)動(dòng)，而且對(duì)一切天體（包括衛(wèi)星繞行星的運(yùn)動(dòng)）都適用。下面對(duì)于開(kāi)普勒第三定律的公式，下列說(shuō)法正確的是（ ）A、公式只適用于軌道是橢圓的運(yùn)動(dòng)B、式中的K值，對(duì)于所有行星（或衛(wèi)星）都相等C、式中的K值，只與中心天體有關(guān)，與繞中心天體旋轉(zhuǎn)的行星（或衛(wèi)星） 無(wú)關(guān) D、若已知月球與地球之間的距離，根據(jù)公式可求出地球與太陽(yáng)之間的距離4、兩顆行星的質(zhì)量分別為，繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道半長(zhǎng)軸分別為，則它們的公轉(zhuǎn)周期之比為（ ） A、 B、 C、 D、無(wú)法確定5、某行星沿橢圓軌道運(yùn)行，近日點(diǎn)離太陽(yáng)距離為a，遠(yuǎn)日點(diǎn)離太陽(yáng)距離為b，過(guò)近日點(diǎn)時(shí)行星的速率為，則過(guò)遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)速率為（ ）A、 B、 C、 D、6、銀河系中有兩顆行星，它們繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)周期之比為81，則（1）它們的軌道半徑的比為 （ ）A.41 B.81 C.21 D.14（2）兩行星的公轉(zhuǎn)速