3.1-天體運動-教學設計-2022-2023學年高一下學期物理教科版(2019)必修第二冊

《天體運動》教學設計基本信息縣（市、區(qū)）學校姓名學科物理能力維度□學情分析□教學設計√學法指導□學業(yè)評價所屬環(huán)境√多媒體教學環(huán)境□混合學習環(huán)境□智慧學習環(huán)境微能力點A6技術支持的課堂講授教學環(huán)境多媒體教學環(huán)境教學主題天體運動教材內(nèi)容分析1、天體運動，是指宇宙中各類天體發(fā)生的運動。2、天體，是宇宙間各種星體的通稱。太陽系中的天體包括太陽、行星、衛(wèi)星、彗星、流星以及行星際微小天體等。銀河系中的天體有恒星、星團、星云以及星際物質等。河外星系是和銀河系同樣龐大的天體。還有近年利用最新觀測手段發(fā)現(xiàn)的紅外源、射電源、X射線源、γ射線源等。以上都屬于自然天體。而人造衛(wèi)星、宇宙火箭、宇宙飛船、空間探測器、空間實驗室等3地心說4日心說5開普勒三大定律教學對象高一年級學生學情分析由于時間緊，所以平時講得多，學生的自主學習時間少，學習能力有待提高學生在計算題中分析能力，思維能力，審題能力有待提高，考試的應試能力有待加強很多學生害怕物理，怕學習物理，對物理沒有學習熱情，進而就放棄物理學生基礎差，基本公式，基本定律，基本定理忘了書寫不規(guī)范，答題亂寫，字跡不工整。做題的答題時間不合理，有部分同學反映，物理后面的選修題沒有時間做，時間就到了。太可惜了。教學目標1.能簡要地說出日心說、地心說的兩種不同觀點。2.知道開普勒對行星運動描述的三定律。3.體會科學家在宣傳和追求科學真理時所表現(xiàn)的堅定信念和獻身精神。（1）能積極主動地思考和觀察分析生活中天體運動實例，體驗自主構建知識結構的樂趣和成就感。教學重點重點：開普勒三定律難點：對開普勒三定律的理解和應用學習難點自主建立和完善相關知識的思維導圖，太陽系行星運行圖所選技術教學視頻PPT課件希沃投影儀器技術使用目的教學視頻能夠形象直觀的看到行星運動的模擬軌道，太陽系中各個行星的橢圓軌道圖像，人造地球衛(wèi)星的發(fā)射和回收，提供同學們的學習物理興趣PPT課件能夠把課堂的知識點的展示，歸納，運用體現(xiàn)在同學們眼前，節(jié)約了大量的寫字時間，同學們?nèi)菀卓炊?，容易理解，記憶和應用。能夠實時反映學生的作用情況，完成的效果如何，錯在哪里，老師可以給其他同學作為典型例子來講，讓其他同學不要范同樣的錯誤，讓教學的效果更好，同學們接收起來更形象直觀教學過程設計思想萬有引力定律揭示了天體運動的規(guī)律與地上物體運動的規(guī)律具有內(nèi)在的一致性，正是在該理論指導之下，人類成功登上了月球，實現(xiàn)了千百年來的飛天之夢。本節(jié)介紹了人類早期對天體運動的認識，重點是開普勒對行星運動描述的三定律。本節(jié)教學既是前面《勻速圓周運動》內(nèi)容的進一步的延伸和拓展，又是為了學習萬有引力定律和后續(xù)原子結構模型做鋪墊。本節(jié)課在充分利用大量物理史實的基礎上，以解決如何描述行星運動的系列問題為線索，圍繞太陽-行星模型性展開教學，采取以啟發(fā)式講授為主的教學方式，指導閱讀、比較歷史上關于宇宙中心、行星運動軌跡的觀點和思想，引導學生把物理事實作為證據(jù)的觀念，根據(jù)證據(jù)、邏輯和已有知識做出科學解釋，注重對學生進行科學精神與人文精神教育及科學方法教育。教學資源《天體運動》多媒體課件教學設計【課堂引入】展示視頻：“天宮一號”發(fā)射場景；“神舟九號”與“天宮一號”首次手控對接（過渡：天宮一號是中國第一個目標飛行器和空間實驗室，于2011年9月29日21時16分3秒在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射，飛行器全長10.4米，最大直徑3.35米，由實驗艙和資源艙構成。它的發(fā)射標志著中國邁入中國航天“三步走”戰(zhàn)略的第二步第二階段。2011年11月3日凌晨實現(xiàn)與神舟八號飛船的對接任務。2012年6月18日14時14分與神舟九號對接成功。按照計劃神舟十號飛船也將在接下來的時間里與天宮一號完成交會對接任務?！疤鞂m一號”為什么能夠上天？這就是本章要研究的主要內(nèi)容，我們首先一起沿著前人的腳步來探究天體運動的規(guī)律。）【課堂學習】學習活動一：日心說（組織學生閱讀課文，自主學習）問題1：古代人們對天體運動有哪些觀點?（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。）問題2：什么是“地心說”？（地心說的代表人物是亞里士多德和托勒密。他們從人們的日常經(jīng)驗（太陽從東邊升起，西邊落下）提出地心說，認為地球是宇宙的中心，并且靜止不動，所有行星圍繞地球作圓周運動。地心說比較符合當時人們的經(jīng)驗和宗教神學的思想，成為神學的信條，被人們信奉了一千多年，但它所描述的天體運動，不僅復雜而且以此為依據(jù)所得的歷法差異很問題3：什么是“日心說”?（日心說的代表人物是哥白尼，他在《天體運行論》一書中，對日心說進行了具體各行星在不同的橢圓軌道上，但所有橢圓軌道的焦點重合，太陽位于重合的焦點上，如圖。（展示動畫：八大行星）問題3：開普勒第二定律的內(nèi)容是什么？如何理解該定律？開普勒第二定律：從太陽到行星的連線在相等時間內(nèi)掃過相等的面積。如圖：如果時間間隔相等，即t2-t1=t4-t3，那么面積A=面積B。問題：如圖，行星繞太陽的運行軌道為橢圓，近地點A到太陽的距離為a，遠日點B到太陽的距離為b，求行星在A、B兩點的速率之比?！窘馕觥浚阂越攸c和遠地點為中心，取一個同樣的極短的時間間隔Δt，由開普勒第二定律可知，在這個時間Δt內(nèi)，衛(wèi)星和地心的連線掃過的面積相等，如圖所示。設衛(wèi)星在近地點和遠地點的速率分別為v1和v2，并把衛(wèi)星在這極短時間Δt內(nèi)的運動看成勻速率運動。因這兩個扇形面積相等：，所以：v1：v2=b:a由此也可以發(fā)現(xiàn)，行星做的是變速運動，越接近太陽，運動越快。問題4：開普勒第三定律的內(nèi)容是什么？開普勒第三定律：行星軌道半長軸的三次方跟公轉周期的二次方的比值是一個常量。即：問題5：這里的k有可能與什么有關呢？組織學生活動：教材第44頁練習與評價3的表格。將全班學生分為八組，讓學生用計算器計算出每組k的數(shù)值，然后全班交流，統(tǒng)一填在表格中，最后全班同學一起計算k的平均值。結論：可見k是一個與行星無關的常數(shù)。（k是一個與行星或衛(wèi)星無關的常量，但不同星球的行星或衛(wèi)星K值不一定相等。）問題：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。解析：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。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。（過渡：研究發(fā)現(xiàn)，開普勒定律不僅適用于行星，也適用于衛(wèi)星，但這時應與天體的質量有關，開普勒關于行星運動的描述為萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)奠定了基礎。行星沿橢圓做變速運動，它的運動如此復雜，我們數(shù)學上還沒有學習橢圓，而且橢圓也比較復雜，中學階段如何去研究行星的運動呢？）學習活動三：中學處理天體運動的方法問題1：能否將行星的橢圓軌道簡化成我們熟悉的圓軌道？這樣做的誤差大嗎？開普勒在最初研究他的導師第谷所記錄的數(shù)據(jù)時，也是以行星繞太陽做勻速圓周運動的模型來思考問題的，但是所得結果卻與第谷的觀測數(shù)據(jù)有8分的角度誤差，當時公認的第谷的觀測誤差不超過2分。可見，將橢圓軌道簡化成圓軌道誤差并不太大。而且行星的橢圓軌道都很接近圓(展示動畫：八大行星，很容易看出軌道非常接近圓)，所以在中學階段分析和處理天體運動時，常把橢圓軌道作為圓軌道來處理，太陽處在圓心，這是突出主要因素，忽略次要因素的理想化方法，是研究物理最常用的方法。問題2：將行星運動軌道簡化成橢圓后，行星的運動遵循什么規(guī)律？根據(jù)開普勒第二定律，對某一行星來說，它繞太陽做圓周運動的角速度不變（或線速度大小不變），即行星做勻速圓周運動。這是我們熟悉的運動模型。問題3：此時，開普勒第三定律應該如何改寫？所有行星軌道半徑的三次方跟它公轉周期的二次方的比值都相等，即。開普勒關于行星運動的描述為萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)奠定了基礎。（