2022年公開課教案行星的運(yùn)動

1、名師精編 優(yōu)秀教案行星的運(yùn)動【教學(xué)目的】學(xué)問目標(biāo)：明白“ 地心說” 和“ 日心說” 兩種不同的觀點(diǎn)及進(jìn)展過程；知道開普勒對行星運(yùn)動的描述；才能目標(biāo)：培育同學(xué)語言表達(dá)才能；協(xié)作才能；運(yùn)算推理才能；以及在客觀事物的基礎(chǔ)上通過分析、推理提出科學(xué)假設(shè),再經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證的正確熟識事物本質(zhì)的思維方法；情感目標(biāo)：通過開普勒行星運(yùn)動定律的建立過程,滲透科學(xué)發(fā)覺的方法論訓(xùn)練,建立科學(xué)的宇宙觀；激發(fā)同學(xué)喜愛科學(xué)、探究真理的求知熱忱；【教學(xué)重點(diǎn)】 “ 日心說” 的建立過程和行星運(yùn)動的規(guī)律【教學(xué)難點(diǎn)】同學(xué)對天體運(yùn)動缺乏感性熟識；開普勒如何確定行星運(yùn)動規(guī)律的【教學(xué)儀器】錄像,課件,圖釘,紙,線【教學(xué)方法】啟示式綜合教學(xué)法

2、【教學(xué)過程】引入：宇宙中有很多星系, 與我們最親密的星系就是太陽系,第一我們通過一段錄像來看一下太陽系的結(jié)構(gòu)；太陽系中有九大行星,這是我們早就獲知的一個信息；然而,2022 年, 8 月 24 日國際天文學(xué)聯(lián)合會大會通過新的行星定義,冥王星因不能清除其軌道鄰近其他天體而被“逐出 ”行星行列,編入“ 矮行星 ” ；這樣的話,太陽系就只有八大行星了,今后教材對這一點(diǎn)內(nèi)容會做相應(yīng)的修改；行星重新定義一事,說明人類對太陽系的熟識又加深了一步,開頭進(jìn)入探測太陽系的黃金時代；那么,在古時,人類是對太陽、月亮、地球等天體的運(yùn)動有過什么樣的看法？新課教學(xué) 最早,人類從觀看北極星常年不動,及北斗七星的回轉(zhuǎn)現(xiàn)象認(rèn)

3、為天是圓的地是方的,即天圓地方；直 至公元二、三世紀(jì)才對宇宙中各天體的運(yùn)動形成初步的理論地心說；公元 16 世紀(jì)又提出了日心說；一、地心說 第一請地心說小組展現(xiàn)自己的 ppt ,簡要介紹地心說的進(jìn)展過程及主要內(nèi)容；地心說 的主要內(nèi)容是： 地球是宇宙的中心,并且靜止不動, 一切行星環(huán)繞地球做簡潔完善的圓周運(yùn)動；接下來有請日心說小組介紹其創(chuàng)立者和主要內(nèi)容 二日心說 日心說 的內(nèi)容：太陽是宇宙中心并且靜止不動,地球環(huán)繞太陽做圓周運(yùn)動,并且在自轉(zhuǎn),其他行星都 環(huán)繞太陽做圓周運(yùn)動；過渡：我們現(xiàn)在知道地心說是錯誤的,哥白尼的日心說也并不完全正確,由于太陽并不是宇宙的中心,而是銀河系中的一顆一般恒星,它也不

4、是靜止不動的；但日心說比地心說更接近真理；但日心說的傳播必 然危及教會的思想統(tǒng)治；羅馬教廷對公開支持日心說的科學(xué)家加以迫害,把日心說視為“ 異端邪說”；可 見,日心說最終戰(zhàn)勝地心說是一個漫長而艱巨的過程；三日心說的進(jìn)展過程 請日心說進(jìn)展史小組介紹為日心說的進(jìn)展做出龐大奉獻(xiàn)的科學(xué)家；參看殉道者哥白尼學(xué)說的弘揚(yáng)；過渡：雖然哥白尼、伽利略等人否定了地心說,但仍舊認(rèn)為行星環(huán)繞太陽做簡潔的完善的圓周運(yùn)動；那么是誰訂正了這個觀點(diǎn),使“ 日心說” 更完全地否定地心說開普勒；提到開普勒我們就有必要先明白留給開普勒大量精確觀測資料的人丹麥的天文學(xué)家第谷 布拉赫 （1546-1601 ）；有請第谷小組敘述其對天文

5、學(xué)的奉獻(xiàn)；參看第谷和開普勒的故事,兩顆超新星第谷和開普勒,建 立萬有引力的背景 過渡：第谷連續(xù) 20 年對 750 顆左右恒星進(jìn)行觀看并有精確記錄,為開普勒革新行星運(yùn)動理論,進(jìn)展 日心說奠定了基礎(chǔ),那么開普勒如何發(fā)覺行星運(yùn)動三大定律的呢？請開普勒小組介紹 接下來,我們通過錄像把從地心說到日心說的主要代表人物,它們的理論以及建立的宇宙體系作個總 結(jié)；看了錄像和從前同學(xué)們的介紹,請大家談?wù)劊簭母绨啄?、布魯諾、伽利略、第谷、開普勒這些科學(xué)家名師精編 優(yōu)秀教案的事跡中,我們受到了什么樣的啟發(fā)？（從科學(xué)態(tài)度及討論方法來看）信任真理,不迷信權(quán)威的實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度（哥白尼提出日心說,布魯諾堅(jiān)持宇宙無極限的

6、思想,伽利略堅(jiān)持信任天文觀測的結(jié)果,支持日心說,開普勒舍棄勻速圓周運(yùn)動,采納橢圓軌道）,一絲不茍、孜孜以求的精神,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度（哥白尼 4 個九年時間論證自己的理論,第谷 20 年時間堅(jiān)持不懈的觀 察記錄,開普勒 16 年對行星運(yùn)動規(guī)律的探究（用開普勒自己的話說：“ 十六年了,我最終走向光明,熟識 到的真理遠(yuǎn)超出我的熱切期望）,我們對待學(xué)習(xí)更應(yīng)當(dāng)是腳踏實(shí)地,認(rèn)仔細(xì)真,不放過一點(diǎn)疑問,要有熱 愛科學(xué)、探究真理的熱忱及頑強(qiáng)的品質(zhì),來實(shí)現(xiàn)人生價值 . 四、開普勒定律 1開普勒第肯定律（軌道定律：老師補(bǔ)充作圖,并展現(xiàn)課件）第肯定律：全部行星繞太陽運(yùn)動的軌道都是橢圓,太陽處在橢圓的一個焦點(diǎn)上第肯定律涉

7、及到橢圓,接下來我們通過作圖來明白有關(guān)橢圓的一些學(xué)問；同學(xué)們手上有白板、紙、圖 釘、細(xì)線,依據(jù)做一做的要求畫出橢圓；圖釘所處的位置就是橢圓的焦點(diǎn),那么橢圓就有兩個焦點(diǎn)；過兩焦點(diǎn)與橢圓相交的線段長就叫長軸,長軸的一半就叫半長軸,用字母a 來表示；橢圓上任一點(diǎn)到兩焦點(diǎn)的距離和是定值仍是一個變化的值？；有了橢圓的初步熟識后,第肯定律就更好懂得了；看課件；八大行星 運(yùn)動的橢圓軌道并不相同,但太陽始終位于這些橢圓的同一個焦點(diǎn)上；2開普勒其次定律（面積定律）其次定律：對任意一個行星來說,它與太陽的連線在相等時間內(nèi)掃過相等的面積老師 ：如何來懂得這個定律呢？我們?nèi)允抢脛?才所畫的橢圓,行星在這個橢圓軌道上

8、繞太陽運(yùn)動；行星好比作圖中的哪個工具？筆；太陽就在左側(cè)焦 點(diǎn)；這兩者的連線就是左側(cè)圖釘?shù)焦P的繩長；請同學(xué) 們讓筆分別在近日處和遠(yuǎn)日處勻速地運(yùn)動起來,在相 等的時間內(nèi), 繩長掃過的面積是否相等？近日處小于 遠(yuǎn)日處；依據(jù)其次定律,繩長掃過的面積要相等,筆 在哪處運(yùn)動的快？可見,其次定律揭示了行星并不做勻速率運(yùn)動,而是近日處速率大于遠(yuǎn)日處；3開普勒第三定律 行星運(yùn)動速度與行星距太陽遠(yuǎn)近有關(guān),于是開普勒就聯(lián)想到行星運(yùn)動周期也應(yīng)與行星到太陽的距離有 關(guān)；于是,他連續(xù)對著第谷留下的一堆數(shù)字去動腦子；開普勒將人們最熟識的地球到太陽間的距離 R 定為 1,地球繞太陽的公轉(zhuǎn)周期 T 是 1 年,以此為標(biāo)準(zhǔn)再換算

9、其他行星的周期和到太陽的平均距離（半長軸 a）,將觀測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成這么一堆數(shù)字：行星aT行星aT水星0.3870.241火星1.5241.881金星0.7230.615木星5.20311.862地球1.0001.000土星9.53929.457從這一堆數(shù)據(jù)里怎么找出規(guī)律？我們總是從最簡潔的比例關(guān)系入手,由簡潔到復(fù)雜；同學(xué)們所熟識的 比例關(guān)系有哪些？正比,反比,平方成正比,三次方成正比等等；接下來我們就來找找看；成正比就意味 著 a/T 是一個定值,反比意味著 aT 是一個定值,以此類推；開普勒當(dāng)時沒有運(yùn)算器,就靠一只筆,做了 很多次這樣的加減乘除,用了整整九年的時間才得到兩者的關(guān)系：a 的三次方

10、和 T 的二次方成正比的關(guān)系 大家看一下 a 3 與 T 2 的比值；全部行星都是相同；可見：全部行星的橢圓軌道的半長軸的三次方與公轉(zhuǎn)周 期的二次方的比值都相等,這就是 行星運(yùn)動的第三條定律3 表達(dá)式可為：a 2 K a 表示橢圓的半長軸,T 代表公轉(zhuǎn)周期 T小結(jié)：開普勒第肯定律否定了圓軌道；其次定律否定了勻速率運(yùn)動；第三定律建立了全部行星之間的名師精編 優(yōu)秀教案聯(lián)系；開普勒三定律為后來牛頓發(fā)覺萬有引力定律奠定了基礎(chǔ),開普勒被稱為天空的立法者；16181621 年,開普勒寫了 哥白尼天文學(xué)概要 一書,把天文學(xué)的討論概括為 5 個方面： 觀測天 宇宙論的物理或哲學(xué)； 推算天體過去與將來的方位；象

11、； 提出對觀測到的天象進(jìn)行說明的假說； 有關(guān)的儀器制造和使用的機(jī)械學(xué)；這一概括說明到開普勒時期,天文學(xué)已經(jīng)具有了自己的討論對象、討論體系和討論程序,產(chǎn)生了近代自然科學(xué)的基本方法：進(jìn)行觀測一提出假說一形成理論一實(shí)踐驗(yàn)證一實(shí) 際應(yīng)用；這也正是自然科學(xué)革命第一在天文學(xué)領(lǐng)域開展的一個基本前提；試驗(yàn)歸納和數(shù)學(xué)演繹相結(jié)合的方 法,是科學(xué)討論的重要方法；提問：行星軌道圖；同學(xué)們可以看到多數(shù)行星的軌道與圓非常接近所以在中學(xué)階段的討論中軌道就 . 按圓來處理開普勒三定律用于圓軌道時,應(yīng)當(dāng)怎樣表述呢 回答：（1）開普勒第肯定律：大多數(shù)行星環(huán)繞太陽的軌道接近于圓,太陽在圓心上；（2）開普勒其次定律：行星做勻速圓周運(yùn)動；（3）開普勒第三定律：全部行星的軌道半徑的三次方