高中物理人教版第六章萬有引力與航天行星的運動 優(yōu)秀

第一節(jié)行星的運動教學設計設計思想通過介紹兩種學說的斗爭，讓學生明了科學發(fā)展的艱辛歷程，培養(yǎng)學生堅持真理、勇于和偽科學斗爭的精神。詳細介紹開普勒和第谷對天體的研究過程，滲透科學研究的方法，培養(yǎng)學生的科學探索精神。根據本課的特點——行星運動規(guī)律，采取以啟發(fā)式講授為主的教學方式，借助于多媒體手段展示行星運動模式。教學目標知識與技能：1．能簡要說出“地心說”和“日心說”兩種不同觀點，了解其發(fā)展過程。2．知道并且初步理解開普勒對行星運動的描述——開普勒三定律。過程與方法：1．通過有關地心說和日心說天體運動動畫模擬，使天體運動模型在學生頭腦中直觀化，體會建立物理模型研究天體運動規(guī)律的科學方法（例如，在有限觀測的基礎上，建立完整的天體運動模型），以及科學發(fā)現的一種分析方法。2.了解從開普勒時代開始，數學公式就成為表達物理定律的基本方式。3．引導學生將橢圓運動近似看作圓周運動，使學生領悟物理學合理近似，建立簡化模型的科學方法。情感態(tài)度與價值觀：從地心說與日心說之爭及開普勒對行星運動規(guī)律艱辛執(zhí)著的探索歷程中，理解科學發(fā)現、發(fā)展的過程和規(guī)律；感悟自然界的統(tǒng)一、和諧美；感悟人類對自然的酷愛；感悟科學家追求和宣傳科學真理所表現出的堅定信念和獻身精神；提升自身認知品味，激發(fā)學習熱情、探索激情。教學重點知道并且初步理解開普勒行星運動定律；體會物理模型方法及科學規(guī)律發(fā)現、發(fā)展的科學方法；教學難點體會開普勒發(fā)現行星運動定律的科學思想方法；教學資源多媒體、細繩與釘子、網絡、物理學史教法設計啟發(fā)式講授教學教學過程教師活動學生活動設計意圖引入新課進入新課課堂總結點評課前同學們已經做好了預習，各小組搜集并整理了大量有關天體運動的一些資料，下面我們一起來整理一下有關的內容。（此時可先以小組為單位進行代表發(fā)言，然后一起匯總整理）教師提問：關于行星的運動，主要有那些代表人物做了系統(tǒng)研究？提出過什么理論或模型？教師講解：地心說---托勒密公元二世紀，天文學家托勒玫，把當時天文學知識總結成宇宙的地心體系，發(fā)展完善了“地心說”，描繪了一個復雜的天體運動圖象。課件：動畫托勒玫地心說模型教師講解：日心說---哥白尼波蘭天文學家哥白尼經過近四十年的觀測和計算，于1543年在《天體運行論》里正式提出“日心說”。認為，太陽不動，處于宇宙的中心，地球和其它行星繞太陽在圓形軌道上公轉。課件：行星繞太陽公轉圖景教師提出問題：伽利略用望遠鏡發(fā)現了金星，在望遠鏡里看金星不是一個圓面，而像月亮會出現圓缺現象，這說明什么？教師引導：日心說和宗教的主張是相反的，為宣傳和捍衛(wèi)這個學說，意大利學者布魯諾被宗教裁判活活燒死，伽利略也受到殘酷的迫害。伽利略制造了第一臺望遠鏡，實現了這種理想。簡要介紹各個科學家的研究過程：從上面所談到的堅持日心說的哥白尼，到日心說的捍衛(wèi)者布魯諾，從第谷的天文觀測得到的大量數據，開普勒對這些數據的研究教師提出問題，引起思考與探究：人們研究行星的運動會關注什么問題？關注的問題是：1為曲線運動，會關注軌道什么樣？2運動速度如何？3對周期性的運動會關注周期與軌道參量之間有什么關系？教師引導：開普勒整理了他的老師，丹麥人第谷20多年觀測行星運動的數據，在探討行星軌道性質問題時，弟谷的觀測數據與哥白尼體系和日心說不符合。教師指導學生畫橢圓（用細繩和釘子）教師提出問題：太陽周圍有幾顆行星，為什么研究火星？由此你又知道一種什么科學的研究方法？教師講解：最初研究火星軌道，發(fā)現火星的軌道不是正圓周，嘗試用別的曲線表示火星的軌道形狀。他當時算出火星的偏心率為，是當時所知的在太陽系內最大的，因此橢圓軌道最為明顯。他的這條定律否定了行星軌道為圓形的理論。經過4年之久的研究計算，大膽地拋棄了統(tǒng)制人類2000年的“勻速圓周運動”軌道。教師給出定律：開普勒第一定律（橢圓軌道定律）：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。提出問題：觀察上圖你可猜想出什么規(guī)律？SAB=SCD=SEK強調時間相同研究發(fā)現火星的線速度不是均勻的，一天內它與太陽的連線掃過的面積相同。將此結論推廣到其它行星，得到面積定律。教師給出定律：開普勒第二定律（面積定律）：對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內掃過相等的面積。教師提出問題：行星在近地點和遠地點運動速度大小怎么樣？學生思考，分析有關速度大小問題。引導學生：研究行星的周期，必然發(fā)現不同軌道上，行星的周期不同，那么周期與軌道有關參量之間有什么共同的規(guī)律嗎？希望找到適宜于所有行星的總體模式，把各個行星聯系在一起。堅信存在著一個把整體行星完整地聯系在一起的一個簡單的法則。教師激情講解：經過九年的反復計算和假設，終于找到在大量觀測數據后面隱匿的數據的和諧性，在數字的海洋里提煉出了聯系各行星軌道與周期的關系規(guī)律。開普勒情不自禁地寫到：認識到這一真理，這是超出我的最美好的期望教師給出定律：開普勒第三定律：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。教師提問：從圓與地球出發(fā)，教師提出話題：你認為在所有的曲線中，最優(yōu)美、最和諧的曲線是什么？科學方法指導（模型思想）：實際上，大多數行星的軌道與圓十分接近，太陽近似處在中心位置，（此時用幻燈片播放）作為近似模型，開普勒關于行星運動的三條定律如何表達？１.大多數行星繞太陽的軌道十分接近圓，太陽處在圓心；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，即行星做勻速圓周運動；３.所有行星軌道半徑的力方與它的公轉周期的平方的比值都是相同的。若將行星的軌道運動近似看成圓，則有教師進行總結提問：請學生談談通過本節(jié)課的學習我們知道了什么，有什么感想？教師給與引導總結強化：地心說與日心說的內容開普勒三定律進行課堂練習課本33頁1-4題氛圍活躍，各個小組積極發(fā)言，陳述自己小組準本的資料及自己的理解學生積極回答：托勒密的研究哥白尼的研究學生對課件興趣比較大學生非常關注、興趣盎然學生非常關注學生發(fā)表意見，進行猜想學生發(fā)起感慨學生興趣提高學生進行討論學生比較認真，與教師共同思考師生共識：圓學生進行思考進一步理解物理的模型思想學生討論思考學生討論后得舉手發(fā)言學生認真通過多次提問，在學生回答的基礎上，教師進行補充講解，形成下面一些要點通過提問引出地心說與日心說爭論的焦點通過課件激發(fā)學生興趣史實材料在此階段比較重要，一方面是為提高學生的學習興趣，二是能夠通過史實來讓學生學習科學家的這種持之以恒、探究的科學精神在這個階段，教師應給剛才學生小組的陳述給予肯定，肯定學生的勞動成果，增強學生的信心一方面起到過渡的作用，另一主要方面為通過介紹以上科學家研究的內容使學生對開普勒行星運動定律內容的認識逐漸明朗起來引導學生進行探究式猜想要讓學生理解科學的研究是艱辛漫長的，是不容易的，第谷的20多年的持之以恒的觀測記錄奠定了后來開普勒發(fā)現的行星運動定律目的為講述開普勒行星運動定律作鋪墊開普勒行星運動定律是本節(jié)的重中之重，要系統(tǒng)地進行講解，整理，歸納，讓學生充分了解到開普勒行星運動定律的發(fā)展過程通過講開普勒第三定律的表達式可知，開普勒的貢獻就在于它堅信宇宙是和諧的，并為之做出了不懈的努力。讓學生從中充分體驗到：科學家孜孜不倦、獻身科學的精神過渡與物理的模型思想進行銜接教師引導學生與學生積極思考所得出的結論此時，教師給與肯定、鼓勵總結加強記憶鞏固知識點板書設計第一節(jié)行星的運動兩種學說的研究：地心說與日心說開普勒（天體運行的立法者）行星運動定律發(fā)表意見：A．作為曲線運動會關注軌道什么樣？B．運動速