高一物理 第六章 萬有引力定律 一、行星的運(yùn)動(第一課時(shí)) 人教大綱版第一冊

1、第一節(jié) 行星的運(yùn)動本節(jié)教材分析本節(jié)內(nèi)容對學(xué)生來說是抽象的、陌生的，甚至無法去感知.對天體的運(yùn)動充滿好奇，又覺得非常神秘而不易理解.所以我們必須去引導(dǎo)學(xué)生了解人們對星體運(yùn)動認(rèn)識的發(fā)展過程，從“日心說”和“地心說”的內(nèi)容到其兩者之間的爭論，從第谷的精心觀測到開普勒的數(shù)學(xué)運(yùn)算，在學(xué)生整體感知的過程中引導(dǎo)學(xué)生體會這些大師們的思路、方法及他們的一絲不茍的科學(xué)精神，并激發(fā)他們熱愛科學(xué)、探索真理的求知熱情.本節(jié)內(nèi)容包括“地心說”“日心說”的內(nèi)容及爭論的焦點(diǎn)，開普勒定律的內(nèi)容等知識點(diǎn). 教學(xué)目標(biāo)一、知識目標(biāo)1.了解“地心說”和“日心說”兩種不同的觀點(diǎn)及發(fā)展過程.2.知道開普勒對行星運(yùn)動的描述.二、能力目標(biāo)1.

2、培養(yǎng)學(xué)生在客觀事物的基礎(chǔ)上通過分析、推理提出科學(xué)假設(shè)，再經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的正確認(rèn)識事物本質(zhì)的思維方法.2.通過學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生善于觀察、善于思考、善于動手的能力.三、德育目標(biāo)1.通過開普勒行星運(yùn)動定律的建立過程，滲透科學(xué)發(fā)現(xiàn)的方法論教育，建立科學(xué)的宇宙觀.2.激發(fā)學(xué)生熱愛科學(xué)、探索真理的求知熱情.教學(xué)重點(diǎn)1.“日心說”的建立過程.2.行星運(yùn)動的規(guī)律.教學(xué)難點(diǎn)1.學(xué)生對天體運(yùn)動缺乏感性認(rèn)識.2.開普勒是如何確定行星運(yùn)動規(guī)律的.教學(xué)方法1.“日心說”的建立的教學(xué)采用對比、反證及講授法.2.行星運(yùn)動規(guī)律的建立采用掛圖、放錄像資料或用CAI課件模擬行星的運(yùn)動情況.教學(xué)用具掛圖、錄像機(jī)、錄像帶、投影儀、投影片

3、.課時(shí)安排1課時(shí)教學(xué)過程投影本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解“地心說”和“日心說”兩種不同的觀點(diǎn)及發(fā)展過程.2.知道開普勒對行星運(yùn)動的描述.學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過程一、導(dǎo)入新課在浩瀚的宇宙中有著無數(shù)大小不一、形態(tài)各異的天體.白天我們沐浴著太陽的光輝，夜晚，仰望蒼穹，繁星閃爍，美麗的月亮把我們帶入無限的遐想中.由這些天體所組成的宇宙始終是人們渴望了解又不斷探索的領(lǐng)域.經(jīng)成百上千年的探索,偉大的科學(xué)家們對它已經(jīng)有了一些初步的了解.本節(jié)我們就共同來學(xué)習(xí)前人所探索到的行星的運(yùn)動情況.二、新課教學(xué)(一)古人對天體運(yùn)動的看法及發(fā)展過程A.基礎(chǔ)知識投影出示閱讀課文一、二自然段,同時(shí)思考下面幾個問題:1.古代人們對天體運(yùn)動存

4、在哪些看法?2.什么是“地心說”,什么是“日心說”?3.哪種學(xué)說占統(tǒng)治地位的時(shí)間較長?4.兩種學(xué)說爭論的結(jié)果是什么?學(xué)生活動閱讀課文,并從課文中找出相應(yīng)的答案.1.在古代,人們對于天體的運(yùn)動存在著地心說和日心說兩種對立的看法.2.“地心說”認(rèn)為地球是宇宙的中心,是靜止不動的,太陽,月亮以及其他行星都繞地球運(yùn)動;“日心說”認(rèn)為太陽是宇宙的中心,地球,月亮以及其他行星都在繞太陽運(yùn)動.3.“地心說”占領(lǐng)統(tǒng)治地位的時(shí)間較長.4.“日心說”與“地心說”爭論的結(jié)果是“日心說”最終戰(zhàn)勝了“地心說”.真理最終戰(zhàn)勝了謬誤.B.深入探究投影出示請同學(xué)們在前面的基礎(chǔ)上討論:1.“地心說”為什么能占領(lǐng)較長的統(tǒng)治時(shí)間?

5、2.俗話說“眼見為實(shí)”,這種說法是否絕對正確?試舉例.3.“日心說”為什么能戰(zhàn)勝“地心說”?試舉例說明.4.“日心說”的觀點(diǎn)是否正確?學(xué)生活動分組討論,并根據(jù)課本提供的線索得出結(jié)論:1.“地心說”占領(lǐng)統(tǒng)治地位時(shí)間較長的原因是由于它比較符合人們的日常經(jīng)驗(yàn),如:太陽從東邊升起,從西邊落下;同時(shí)它也符合當(dāng)時(shí)在政治上占統(tǒng)治地位的宗教神學(xué)觀點(diǎn).2.由于“日心說”最終戰(zhàn)勝了“地心說”,雖然“地心說”符合人們的經(jīng)驗(yàn),但它還是錯誤的.進(jìn)而說明“眼見為實(shí)”的說法并非絕對正確.例如:我們乘車時(shí)觀察到樹木在向后運(yùn)動,而事實(shí)上并沒有動(相對于地面).3.“日心說”所以能夠戰(zhàn)勝“地心說”是因?yàn)楹枚唷暗匦恼f”不能解析的現(xiàn)

6、象“日心說”則能說明,也就是說,“日心說”比“地心說”更科學(xué)、更接近事實(shí).例如:若地球不動,晝夜交替是太陽繞地球運(yùn)動形成的.那么,每天的情況就應(yīng)是相同的,而事實(shí)上,每天白天的長短不同,冷暖不同.而“日心說”則能說明這種情況:白晝是地球自轉(zhuǎn)形成的,而四季是地球繞太陽公轉(zhuǎn)形成的.4.從目前科研結(jié)果和我們所掌握的知識來看,“日心說”也并不是絕對正確的,因?yàn)樘栔皇翘栂档囊粋€中心天體,而太陽系只是宇宙中眾多星系之一,所以太陽并不是宇宙的中心,也不是靜止不動的.“日心說”只是與“地心說”相比更準(zhǔn)確一些罷了.C.教師總結(jié)經(jīng)過前面的學(xué)習(xí)我們對“地心說”和“日心說”有了初步的認(rèn)識,事實(shí)上從“地心說”向“日心

7、說”的過渡經(jīng)歷了漫長的時(shí)間,并且科學(xué)家們付出了艱苦的奮斗,哥白尼就是其中一位.他在哥倫布和麥哲倫猜想的基礎(chǔ)上,假設(shè)地球并不是宇宙的中心,而和其他天體一樣都是繞太陽做勻速圓周運(yùn)動的行星,從而使許多問題得以解決,也建立起了“日心說”的基本模型.但他的觀點(diǎn)不符合當(dāng)時(shí)歐洲統(tǒng)治教會的利益,因而受到了教會的迫害.使得這一正確的觀點(diǎn)被推遲一個世紀(jì)才被人們接受.前人的這種對問題一絲不茍、孜孜以求的精神值得大家學(xué)習(xí),所以我們對待學(xué)習(xí)要腳踏實(shí)地,認(rèn)認(rèn)真真,不放過一點(diǎn)疑問.(二)開普勒對行星運(yùn)動的研究A.基礎(chǔ)知識投影出示請同學(xué)們閱讀課文三、四、五自然段,同時(shí)回答下列問題:1.古人認(rèn)為天體做什么運(yùn)動?2.開普勒的導(dǎo)師

8、是誰,他認(rèn)為天體做什么樣的運(yùn)動?3.開普勒開始認(rèn)為天體做何運(yùn)動?4.開普勒后來認(rèn)為天體做何運(yùn)動?學(xué)生活動閱讀課文,并從課文中找出相應(yīng)的答案:1.古人把天體的運(yùn)動看得十分神圣,他們認(rèn)為天體的運(yùn)動不同于地面物體的運(yùn)動,天體做的是最完美、最和諧的勻速圓周運(yùn)動.2.開普勒的導(dǎo)師是丹麥偉大的天文學(xué)家第谷.他對天體運(yùn)動的看法與其他古人一樣,也認(rèn)為天體在做勻速圓周運(yùn)動.3.開普勒開始受世俗及導(dǎo)師的影響,也認(rèn)為天體在做勻速圓周運(yùn)動.4.他在應(yīng)用上述觀點(diǎn)對天體運(yùn)動進(jìn)行觀測時(shí)發(fā)現(xiàn)了問題,經(jīng)過刻苦計(jì)算,最終認(rèn)為:所有行星圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道都是橢圓,太陽處在所有橢圓的一個焦點(diǎn)上.所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周

9、期的二次方的比值都相等.即:比值k是一個與行星無關(guān)的常量.B.深入探究出示掛圖介紹行星運(yùn)動的掛圖,使學(xué)生對行星的運(yùn)動有一個簡單的感性認(rèn)識.放錄像使學(xué)生通過對天體運(yùn)動的立體畫面的觀看,對天體運(yùn)動的感性認(rèn)識進(jìn)一步提高.投影出示結(jié)合課文、掛圖、錄像,回答下列問題:1.開普勒為什么要懷疑他的導(dǎo)師第谷的觀點(diǎn)?2.他是怎樣總結(jié)出行星運(yùn)動規(guī)律的?3.你能應(yīng)用第一定律猜想一下對一年四季溫度變化的解釋嗎?4.常量比值k與行星無關(guān),你能猜想出他跟誰有關(guān)嗎?學(xué)生活動分組討論,并根據(jù)課文、掛圖及錄像所提供的線索得出答案.1.開普勒在應(yīng)用第谷的觀點(diǎn)對天體運(yùn)動進(jìn)行思考時(shí)所得到的結(jié)果與第谷觀測的數(shù)據(jù)存在至少8的角度誤差，但

10、當(dāng)時(shí)公認(rèn)觀測數(shù)據(jù)的誤差不超過2，這也就是說,用勻速圓周觀點(diǎn)來解釋天體運(yùn)動最少會帶來6的角度誤差.而造成這一誤差的可能原因是對天體運(yùn)動的觀點(diǎn)存在問題,因此產(chǎn)生了對天體運(yùn)動是勻速圓周運(yùn)動這一觀點(diǎn)的懷疑.2.開普勒發(fā)現(xiàn)這一問題后并未放棄,而是經(jīng)過四年多的刻苦計(jì)算,否定了19種設(shè)想后終于總結(jié)出了行星的運(yùn)動規(guī)律.3.由于太陽能在傳向地球的過程中要在宇宙中損失一部分,傳播的距離越遠(yuǎn),損失的就越多.根據(jù)開普勒第一定律可知:當(dāng)?shù)厍蛟跈E圓軌道上運(yùn)動時(shí)會產(chǎn)生近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn).當(dāng)?shù)厍蛟诮拯c(diǎn)時(shí),離太陽的距離比較近,接受的太陽能量比較大,故溫度比較高;當(dāng)?shù)厍蛟谶h(yuǎn)日點(diǎn)時(shí),離太陽的距離比較遠(yuǎn),接受的太陽能量比較少,故溫度就

11、比較低.4.根據(jù)開普勒第三定律知:所有行星繞太陽運(yùn)動半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期二次方的比值是一個常數(shù)k,可以猜想,這個“k”一定與運(yùn)動系統(tǒng)的物體有關(guān).因?yàn)樗行行嵌枷嗤?而各行星是不一樣的,故跟行星無關(guān),而在運(yùn)動系中除了行星就是中心天體太陽,故這一常數(shù)“k”一定與中心天體太陽有關(guān).C.教師總結(jié)經(jīng)過前面的學(xué)習(xí)我們對開普勒的第一、第三定律有了初步的認(rèn)識,為了拓寬同學(xué)們的知識面,我們對開普勒的第二定律作簡單的了解.行星在繞太陽運(yùn)動時(shí),行星與太陽的連線在相同時(shí)間里掃過的面積是相等的,這就是開普勒第二定律.從第二定律中可知:行星在繞太陽運(yùn)動時(shí),在各點(diǎn)的速率大小是不相同的,遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)的速率最小;近日點(diǎn)時(shí)的速率

12、最大.D.基礎(chǔ)知識應(yīng)用投影出示1.在太陽系中,有九大行星圍繞太陽運(yùn)行,按照距太陽的距離排列,由近及遠(yuǎn)依次是:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星.那么它們繞太陽運(yùn)行的周期最短的是_.2.關(guān)于行星運(yùn)動,以下說法正確的是( )A.行星軌道的半長軸越長,自轉(zhuǎn)周期越大B.行星軌道的半長軸越長,公轉(zhuǎn)周期越大C.水星的半長軸最短,公轉(zhuǎn)周期最大D.冥王星離太陽“最遠(yuǎn)”,繞太陽運(yùn)動的公轉(zhuǎn)周期最長3.地球繞太陽運(yùn)行的半長軸為1.501011 m,周期為365天;月球繞地球運(yùn)行的軌道半長軸為3.82108 m,周期為27.3天,則對于繞太陽運(yùn)行的行星, R3/T2的值為_m3/s2;對于繞地

13、球運(yùn)行的衛(wèi)星, R3/T2的值為_m3/s2.參考答案:1.水星2.B、D3.2.51028;7.51022三、知識反饋投影出示1.古代人們把天體的運(yùn)動看得都很神圣,認(rèn)為天體的運(yùn)動必然是完美、和諧的_運(yùn)動,后來_仔細(xì)研究了第谷的觀測資料,經(jīng)過4年的刻苦計(jì)算,最后終于發(fā)現(xiàn):所有的行星繞太陽運(yùn)動的軌道都是_,太陽處在_位置上,所有行星軌道的_跟_的比值都相等.2.關(guān)于行星繞太陽運(yùn)動的下列說法中正確的是( )A.所有行星都在同一橢圓軌道上繞太陽運(yùn)動B.行星繞太陽運(yùn)動時(shí),太陽位于行星軌道的中心處C.離太陽越近的行星運(yùn)動周期越長D.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3.已知兩行

14、星繞太陽運(yùn)動的半長軸之比為b,它們的公轉(zhuǎn)周期之比為_.參考答案:1.勻速圓周;開普勒;橢圓;這些橢圓的一個焦點(diǎn);軌道半長軸的三次方;公轉(zhuǎn)周期的二次方2.D 3.四、小結(jié)本節(jié)是本章的開首篇,所述天體運(yùn)動的描述及其理論的發(fā)展過程,是后續(xù)幾節(jié)的基礎(chǔ)和理論依據(jù),學(xué)習(xí)時(shí)重點(diǎn)掌握開普勒關(guān)于行星運(yùn)動的理論描述,深刻領(lǐng)會本節(jié)體現(xiàn)出的物理研究方法,例如觀察、實(shí)驗(yàn)、提出假說、數(shù)學(xué)推理、建立模型等方法,逐步培養(yǎng)起自己的學(xué)習(xí)、研究能力.五、作業(yè)1.復(fù)習(xí)本節(jié)內(nèi)容.2.預(yù)習(xí)下一節(jié)內(nèi)容.六、板書設(shè)計(jì)七、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì)1.目前的航天飛機(jī)的飛行軌道都是近地軌道,一般在地球上空300700 km飛行,繞地球飛行一周的時(shí)間為90

15、 min左右.這樣,航天飛機(jī)里的飛行員在24 h內(nèi)可以看見日出日落的次數(shù)為( )A.0.38B.1C.2.7D.162.木星繞太陽轉(zhuǎn)動的周期為地球繞太陽轉(zhuǎn)動周期的12倍，則木星繞太陽運(yùn)行的軌道半長軸約為地球繞太陽運(yùn)行軌道半長軸的_倍.3.月球環(huán)繞地球運(yùn)動的軌道半徑約為地球半徑的60倍,運(yùn)行周期約為27天,應(yīng)用開普勒定律計(jì)算:在赤道平面內(nèi)離地面多少高度,人造地球衛(wèi)星可以隨地球一起轉(zhuǎn)動,就像停留在天空中不動一樣?參考答案：1.D解析:航天飛機(jī)繞行到地球向陽的區(qū)域,陽光能照射到它時(shí)為白晝,當(dāng)飛到地球背陽的區(qū)域,陽光被地球擋住就是黑夜,因航天飛機(jī)繞地球一周所需時(shí)間為90 min,而地球晝夜交替的周期為:2460 min,所以航天飛機(jī)里的宇航員