1、從托勒密到開普勒 (2).doc

行星的運動（學(xué)案）一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1. 知道地心說和日心說的基本內(nèi)容。2. 學(xué)習(xí)開普勒三大定律，能用三大定律解決問題。3. 了解人類對行星的認(rèn)識過程是漫長復(fù)雜的，真理是來之不易的。二、課前預(yù)習(xí)在浩瀚的宇宙中，存在著無數(shù)大小不一、形態(tài)各異的星球，而這些天體是如何運動的呢？在古代，人類最初通過直接的感性認(rèn)識，建立了“地心說”的觀點，認(rèn)為地球是靜止不動的，而太陽和月亮繞地球轉(zhuǎn)動.因為“地心說”比較符合人們的日常經(jīng)驗，太陽總是從東邊升起，從西邊落下，好像太陽繞地球轉(zhuǎn)動.正好，“地心說”的觀點也符合宗教神學(xué)關(guān)于地球是宇宙中心的說法，所以“地心說”統(tǒng)治了人們很長時間.但是隨著人們對天體運動的不斷研究，發(fā)現(xiàn)“地心說”所描述的運動不僅復(fù)雜而且問題很多.如果把地球從天體運動的中心位置移到一個普通的、繞太陽運動的行星的位置，換一個角度來考慮天體的運動，許多問題都可以解決，行星運動的描述也變得簡單了. 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導(dǎo)航,因而對行星的運動觀測越來越精確.再加上第谷等科學(xué)家經(jīng)過長期觀測及記錄的大量觀測數(shù)據(jù),用托勒密的“地心說”模型很難得出完美的解答.當(dāng)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,哥白尼就開始推測地球是不是每天圍繞自己的軸線旋轉(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做勻速圓周運動.這就是“日心說”的模型.用“日心說”能較好地和觀測的數(shù)據(jù)相符合,但它的思想幾乎在一個世紀(jì)中被忽略,很晚才被人們接受.原因有:(1)“日心說”只是一個假設(shè).利用這個“假設(shè)”，行星運動的計算比“地心說”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結(jié)果相符合.(2)當(dāng)時的歐洲的統(tǒng)治者還是教會,把哥白尼的學(xué)說稱為“異端學(xué)說”，因為它不符合教會的利益,致使這個正確的觀點被推遲一個世紀(jì)才被人們所接受. 德國的物理學(xué)家開普勒繼承和總結(jié)了他的導(dǎo)師第谷的全部觀測資料及觀測數(shù)據(jù),也是以行星繞太陽做勻速圓周運動的模型來思考和計算的,但結(jié)果總是與第谷的觀測數(shù)據(jù)有8的角度誤差.當(dāng)時公認(rèn)的第谷的觀測誤差不超過2.開普勒想,很可能不是勻速圓周運動.在這個大膽思路下,開普勒又經(jīng)過四年多的刻苦計算,先后否定了19種設(shè)想,最后終于計算出行星是繞太陽運動的,并且運動軌跡為橢圓,并總結(jié)為行星運動三定律.三、課堂筆記（1）天體運動的兩種觀點1、“地心說”的觀點： 。代表人物是 。2、“日心說”的觀點： 。代表人物是 。3、“地心說”和“日心說”的共同點是什么？在“地心說”和“日心說”的爭斗中，誰最終取得了勝利？取得勝利原因是什么？（2）開普勒行星運動定律4、開普勒第一定律： 。 解讀 。5、開普勒第二定律： 。思考：行星沿著橢圓軌道運行，太陽位于橢圓的一個焦點上，則行星在遠(yuǎn)日點的速率與在近日點的速率誰大？8、開普勒第三定律： 。公式是 。9、公式中的比例系數(shù)k可能與誰有關(guān)？11、由于太陽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，開普勒三大定律就可以說成 。 。 。四、鞏固練習(xí)1、下列說法正確的是（ ）A.地球是一顆繞太陽運動的行星B.關(guān)于天體運動的日心說和地心說都是錯誤C.太陽是靜止不動，地球和其它行星都在繞太陽轉(zhuǎn)動D.地球是宇宙的中心，太陽、月亮及其它行星卻繞地球轉(zhuǎn)動2、下列關(guān)于開普勒對于行星運動規(guī)律的認(rèn)識的說法正確的是( )A、所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓B、所有行星繞太陽運動的軌道都是圓C、所有行星的軌道的半長軸的二次方跟公轉(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、理論和實踐證明，開普勒定律不僅適用于太陽系中的天體運動，而且對一切天體（包括衛(wèi)星繞行星的運動）都適用。下面對于開普勒第三定律的公式，下列說法正確的是（ ）A、公式只適用于軌道是橢圓的運動B、式中的K值，對于所有行星（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之間的距離4、兩顆行星的質(zhì)量分別為，繞太陽運行的軌道半長軸分別為，則它們的公轉(zhuǎn)周期之比為（ ） A、 B、 C、 D、無法確定5、某行星沿橢圓軌道運行，近日點離太陽距離為a，遠(yuǎn)日點離太陽距離為b，過近日點時行星的速率為，則過遠(yuǎn)日點時速率為（ ）A、 B、 C、 D、6、銀河系中有兩顆行星，它們繞太陽運轉(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