物理②必修6.1《行星的運動》教案

1、.6.1 行星的運動教學目的一、知識與技能1知道地心說和日心說的根本內容。2知道所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上。3知道所有行星的軌道的半長軸的三次方跟它的公轉周期的二次方的比值都相等，且這個比值 與行星的質量無關，但與太陽的質量有關。4理解人們對行星運動的認識過程是漫長復雜的，真理是來之不易的。二、過程與方法通過托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、開普勒等幾位科學家對行星運動的不同認識，理解人類認識事物本質的曲折性并加深對行星運動的理解。三、情感、態(tài)度與價值觀1澄清對天體運動神秘模糊的認識，掌握人類認識自然規(guī)律的科學方法。2感悟科學是人類進步不竭的動力。教學重點

2、開普勒行星運動定律。教學難點對開普勒行星運動定律的理解和應用。教學過程一、引入新課多媒體演示：天體運動的圖片閱讀。在浩瀚的宇宙中有無數(shù)大小不一、形態(tài)各異的天體，如月亮、地球、太陽、夜空中的星星由這些天體組成的廣袤無限的宇宙始終是我們渴望理解、不斷探究的領域。人們對行星運動的認識過程是漫長復雜的，歷史上有過不同的看法，科學家對此進展了不懈的探究，通過本節(jié)內容的學習，將使我們正確地認識行星的運動。二、新課教學一古代對行星運動規(guī)律的認識老師活動：引導學生閱讀教材第一段，投影出示以下提綱： 1古代人們對天體運動存在哪些看法？ 2什么是“地心說？什么是“日心說？ 3哪種學說占統(tǒng)治地位的時間較長？ 4兩種

3、學說爭論的結果是什么？學生活動：閱讀課文，并從課文中找出相應的答案。學生代表發(fā)言。 1在古代，人們對于天體的運動存在著地心說和日心說兩種對立的看法。 2“地心說認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動；“日心說認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動。 3“地心說占統(tǒng)治地位的時間較長。 4“日心說與“地心說爭論的結果是“日心說最終戰(zhàn)勝了“地心說。真理最終戰(zhàn)勝了錯誤。二開普勒行星運動三定律 問1：古人認為天體做什么運動？ 古人把天體的運動看得非常神圣，他們認為天體的運動不同于地面物體的運動，天體做的是最完美、最和諧的勻速圓周運動。 問2：開普勒認為

4、行星做什么樣的運動？他是怎樣得出這一結論的？ 開普勒認為行星做橢圓運動。他發(fā)現(xiàn)假設行星做勻速圓周運動，計算所得的數(shù)據與觀測數(shù)據不符，只有認為行星做橢圓運動，才能解釋這一差異。 問3：開普勒行星運動定律從哪幾個方面描繪了行星繞太陽運動的規(guī)律？詳細表述是什么？ 開普勒行星運動定律從行星運動軌道、行星運動的線速度變化、軌道與周期的關系三個方面提醒了行星運動的規(guī)律。 多媒體播放行星繞橢圓軌道運動的課件開普勒第一定律：所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上。 問4：這一定律說明了行星運動軌跡的形狀，不同的行星繞大陽運行時橢圓軌道一樣嗎？不同。教材做一做 可以用一條細繩和兩圖釘來畫橢圓

5、。如下圖，把白紙放在木板上，然后按上圖釘。把細繩的兩端系在圖釘上，用一枝鉛筆緊貼著細繩滑動，使繩始終保持張緊狀態(tài)。鉛筆在紙上畫出的軌跡就是橢圓，圖釘在紙上留下的痕跡叫做橢圓的焦點。想一想，橢圓上某點到兩個焦點的間隔 之和與橢圓上另一點到兩個焦點的間隔 之和有什么關系？開普勒第二定律：對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等時間內掃過相等的面積。問5：如下圖，行星沿著橢圓軌道運行，太陽位于橢圓的一個焦點上，行星在遠日點的速率與在近日點的速率誰大？ 因為相等時間內面積相等，所以近日點速率大。開普勒第三定律：所有行星的橢圓軌道的半長軸的三次方跟公轉周期的平方的比值都相等。 問6：由于行星的橢圓軌道都

6、跟圓近似，在中學階段研究中按圓處理，開普勒三定律適用于圓軌道時，應該怎樣表述呢？1多數(shù)大行星繞太陽運動軌道非常接近圓，太陽處在圓心上。2對某一行星來說，它繞太陽做圓周運動的角速度或線速度不變。3所有行星的軌道半徑的三次方跟它的公轉周期的平方的比值都相等。假設用R代表軌道半徑，T代表公轉周期，開普勒第三定律可以用下面的公式表示：比值k是一個與行星無關的恒量。問7：這一定律發(fā)現(xiàn)了所有行星的軌道的半長軸與公轉周期之間的定量關系，比值k是一個與行星無關的常量，你能猜測出它可能跟誰有關嗎？根據開普勒第三定律知：所有行星繞太陽運動的半長軸的三次方跟公轉周期二次方的比值是一個常數(shù)k，可以猜測，這個“k一定與

7、運動系統(tǒng)的物體有關。因為常數(shù)k對于所有行星都一樣，而各行星是不一樣的，故跟行星無關，而在運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。說明：開普勘定律不僅適用于行星繞大陽運動，也適用于衛(wèi)星繞著地球轉，k是一個與行星質量無關的常量，但不是恒量，在不同的星系中，k值不一樣。k與中心天體有關。 三、課堂小結老師活動：讓學生概括總結本節(jié)的內容。請一個同學到黑板上總結，其他同學在筆記本上總結，然后請同學評價黑板上的小結內容。學生活動：認真總結概括本節(jié)內容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結和自己的小結，看誰的更好，好在什么地方。點評：總結課堂內容，培養(yǎng)學生的概括總結才

8、能。老師要放開，讓學生自己總結所學內容，允許內容的順序不同，從而構建他們自己的知識框架。本節(jié)學習的是開普勒行星運動的三定律，其中第一定律反映了行星運動的軌跡是橢圓，第二定律描繪了行星在近日點的速率最大，在遠日點的速率最小，第三定律提醒了軌道半長軸與公轉周期的定量關系。在近似計算中可以認為行星都以太陽為圓心做勻速圓周運動。四、課堂訓練1.關于行星的運動，以下說法正確的選項是 。A行星軌道的半長軸越長，自轉周期就越長B行星軌道的半長軸越長，公轉周期就越長C水星軌道的半長軸最短，公轉周期就最長D冥王星離太陽“最遠，公轉周期就最長解析： 由開普勒第三定律可知，a越大，T越大，故BD正確，C錯誤；式中的

9、T是公轉周期而非自轉周期，故A錯。答案：BD2.木星繞太陽公轉的周期是地球繞太陽公轉周期的12倍。那么木星繞太陽公轉軌道的半長軸為地球公轉軌道半長軸的 倍。思維入門指導： 木星和地球均為繞太陽運行的行星，可利用開普勒第三定律直接求解。此題考察開普勒第三定律的應用。解析：由開普勒第三定律可知：對地球： 對木星所以點撥：在利用開普勒第三定律解題時，應注意它們的比值中的k是一個與行星運動無關的常量。3.地球繞太陽做橢圓運動。在地球遠離太陽運動的過程中，其速率越來越小，試判斷地球所受向心力如何變化。假設此向心力突然消失，那么地球的運動情況將如何？思維入門指導：行星的運動為曲線運動，因此本節(jié)知識常常和曲線運動知識相綜合。解析：由于地球在遠離太陽運動的過程中，其速率減小，據牛頓第二定律有，由開普勒第二定律知，地球在遠離太陽