物理②必修61行星的運動教案

1、6.1 行星的運動【教學目標】知識與技能1、知道地心說和日心說的基本內容。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。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，了解人類認識事物本質的曲折性并加深對行星運動的理解。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?！窘虒W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【教學課時】1課時【教學過程】一、人類認識天體運動的歷史1、“地心說”的內容及代表人物2、“日心說”的內容及代表人物二、開普勒行星運動定律的內容1、開普勒第一定律2、開普勒第二定律3、開普勒第三定律 在高中階段的學習中，多數(shù)行星運動的軌道能夠按圓來處理。引入新課多媒體演示：天體運動的圖片瀏覽。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了解、不斷探索的領域。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，科學家對此進行了不懈的探索，通過本節(jié)內

3、容的學習，將使我們正確地認識行星的運動。新課講解一、古代對行星運動規(guī)律的認識 問1：古人對天體運動存在哪些看法? “地心說”和“日心說” 問2什么是“地心說”?什么是“日心說”? ”地心說”認為地球是宇宙的中心，是靜止不動的，大陽、月亮以及其他行星都繞地球運動， “日心說”則認為太陽是靜止不動的，地球和其他行星都繞太陽運動“地心說的代表人物：托勒密(古希臘)“地心說符合人們的直接經驗，同時也符合勢力強大的宗教神學關于地球是宇宙中心的認識，故地心說一度占據了統(tǒng)治地位 問3：“日心說”戰(zhàn)勝了“地心說”，請閱讀第人類對行星運動規(guī)律的認識，找出“地心說”遭遇的尷尬和“日心說的成功之處地心說所描述的天體

4、的運動不僅復雜而且問題很多，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筒單了 “日心說”代表人物：哥白尼，“日心說”能更完美地解釋天體的運動二、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十分神圣，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)假設行星傲勻逮圓周運動，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，才能解釋這一差別 問3：開普勒行

5、星運動定律哪幾個方面描述了行星繞太陽運動的規(guī)律?具體表述是什么? 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揭示了行星運動的規(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相同嗎?不同教材做一做圖7.1-1 可以用一條細繩和兩圖釘來畫橢圓如圖61l所示，把白紙鎬在木板上，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

6、一想，橢圓上某點到兩個焦點的距離之和與橢圓上另一點到兩個焦點的距離之和有什么關系?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：如圖7.1-2所示，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（投影九大行星軌道圖或見教材頁圖6.1-3）問6：由于行星的橢圓軌道都跟圓近似，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半徑十分接近圓，太陽處在圓心上。

7、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若用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。參考資料：給出太陽系九大行星平均軌道半徑和周期的數(shù)值，供課后驗證。k水=3.36×1018K金=3.35×1018K地=3.31×1018K火=3.36×1018 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，你能猜想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

8、長軸的三次方跟公轉周期二次方的比值是一個常數(shù)k，可以猜想，這個“k”一定與運動系統(tǒng)的物體有關因為常數(shù)k對于所有行星都相同，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值不相同。K與中心天體有關。 【課堂訓練】例1關于行星的運動以下說法正確的是（ ）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

9、長2.為什么說曲線運動一定是變速運動?分析： 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T是公轉周期而非自轉周期，故A錯。答案：BD例2已知木星繞太陽公轉的周期是地球繞太陽公轉周期的12倍。則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。本題考查開普勒第三定律的應用。解：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。例3已知地球繞太陽作橢圓運動。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

10、如何變化。若此向心力突然消失，則地球運動情況將如何？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：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，地球在遠離太陽運動的過程中角速度（單位時間內地球與太陽的連線掃過的角度）也減小，故向心力減小。若此向心力突然消失，則地球將沿軌道的切線方向做離心運動。點撥：地球繞太陽的運動雖然并非勻速圓周運動，但向心力公式仍適用。任一時刻，地球的速度方向均沿橢圓的切線方向。【課堂小結】教師活動：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)學生概括總結