高中物理-行星運(yùn)動教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)情分析教材分析課后反思

設(shè)計(jì)思想對于以前本節(jié)課一般的設(shè)計(jì)就是讓學(xué)生了解一下物理學(xué)史，然后把開普勒定律直接告訴學(xué)生，再加上一點(diǎn)簡單的應(yīng)用。本人因?yàn)殚_設(shè)物理學(xué)史選修課的緣故，一直想還原這一段天文學(xué)發(fā)展過程中的邏輯分析，思維方法，同時展現(xiàn)數(shù)學(xué)工具與計(jì)算機(jī)工具在物理學(xué)研究中的作用，讓學(xué)生踏著歷史的腳步，與先哲對話，與歷史溝通，挖掘歷史腳步中的思維要素，領(lǐng)略人類宇宙觀的衍變歷程，充分體驗(yàn)、領(lǐng)悟人類對行星運(yùn)動的認(rèn)識過程中的蘊(yùn)藏的邏輯力量、思維方法和科學(xué)態(tài)度。促進(jìn)學(xué)生實(shí)現(xiàn)三個轉(zhuǎn)化：一是把人類社會積累的知識轉(zhuǎn)化為學(xué)生個體的知識，使他們知識世界是什么樣的，成為一個客觀的人；二是把前人從事智力活動的思想方法轉(zhuǎn)化為學(xué)生認(rèn)識能力，使他們明白世界為什么是這樣的，成為一個理性的人；三是把蘊(yùn)含在知識中的觀念、態(tài)度等轉(zhuǎn)化為學(xué)生的行為準(zhǔn)則，使他們懂得怎樣使世界更美好，成為一個創(chuàng)造的人。二、三維目標(biāo)知識與技能知道地心說和日心說的基本內(nèi)容；掌握開普勒行星運(yùn)動的三大定律；理解人們對行星運(yùn)動的認(rèn)識過程是漫長復(fù)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、開普勒等幾位科學(xué)家對行星運(yùn)動的不同認(rèn)識，了解人類認(rèn)識事物本質(zhì)的曲折性并加深對行星運(yùn)動的理解。情感態(tài)度與價值觀1、澄清對天體運(yùn)動神秘模糊的認(rèn)識，掌握人類認(rèn)識自然規(guī)律的科學(xué)方法。2、感悟科學(xué)是人類進(jìn)步不竭的動力。三、教學(xué)重點(diǎn)理解和掌握開普勒行星運(yùn)動定律，認(rèn)識行星的運(yùn)動．學(xué)好本節(jié)有利于對宇宙中行星的運(yùn)動規(guī)律的認(rèn)識，掌握人類認(rèn)識自然規(guī)律的科學(xué)方法，并有利于對人造衛(wèi)星的學(xué)習(xí)．四、教學(xué)難點(diǎn)對開普勒行星運(yùn)動定律的理解和應(yīng)用，通過本節(jié)的學(xué)習(xí)可以澄清人們對天體運(yùn)動神秘、模糊的認(rèn)識．五、教學(xué)方法探究、講授、討論、練習(xí)六、教學(xué)過程1、創(chuàng)設(shè)情景，引入新課首先自動播放關(guān)于星空的美麗圖片，以期引起學(xué)生視覺的震撼，從而引起心靈的震撼，然后呈現(xiàn)德國哲學(xué)家康德的一句話：“最神圣恒久而又日新月異的，最使我們感到驚奇和震撼的兩件東西，是天上的星空和我們心中的道德律?！卑褜W(xué)生的思維引向美麗的星空，從而激發(fā)出熱切的探究之情。2、運(yùn)用預(yù)習(xí)學(xué)案，追尋歷史的腳步根據(jù)預(yù)習(xí)學(xué)案，要求學(xué)生通過查資料等方式回答下列五個問題：1、“地心說”的基本觀點(diǎn)是什么？2、“日心說”的基本觀點(diǎn)是什么？3、“地心說”為什么能占領(lǐng)較長的統(tǒng)治時間？4、“日心說”的進(jìn)步體現(xiàn)是什么？5、哥白尼日心說為什么在發(fā)表一個世紀(jì)中完全被人們所忽視?在這五個問題的設(shè)計(jì)中，突出設(shè)計(jì)的是：“地心說”為什么能占領(lǐng)較長的統(tǒng)治時間？哥白尼日心說為什么在發(fā)表一個世紀(jì)中完全被人們所忽視？經(jīng)過師生討論：“地心說”為什么能占領(lǐng)較長的統(tǒng)治時間？(1)符合人們的日常經(jīng)驗(yàn);(2)符合宗教神學(xué)關(guān)于地球是宇宙中心的說法(3)按照托勒密模型，在一定時期里，人們能夠?qū)π行堑倪\(yùn)動進(jìn)行定量計(jì)算，一定程度上正確地預(yù)測天象。哥白尼日心說為什么在發(fā)表一個世紀(jì)中完全被人們所忽視?(1)在他的著作中，“日心說”只是一個“假設(shè)”(2)當(dāng)時的歐洲正處于基督教改革與反改革的騷亂中.(3)在哥白尼的著作中有一些很不精確的數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)得出的計(jì)算結(jié)果不能很好地與行星位置的觀測結(jié)果相符合.通過這兩個問題的設(shè)計(jì)旨在使學(xué)生明白：科學(xué)最初的發(fā)展是如何進(jìn)行的，任何理論有其合理性和不足之處，同時思想上的革命并不是一帆風(fēng)順的。師：你還能提出哪些問題？3、開普勒三定律的建立過程（1）簡單介紹第谷.布拉赫的貢獻(xiàn)（2）激發(fā)疑問：開普勒面對第谷留下的大量的天文資料，向自己提出了兩個問題：第一，怎樣從大量可靠的觀測資料中確定行星運(yùn)行軌道的精確形狀？第二，這些行星運(yùn)動遵循什么規(guī)律？（3）師生探討，邏輯分析：A．開普勒第一定律：邏輯分析：已知：圓形軌道

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火星的真實(shí)軌道

猜想：圓形軌道

～

橢圓軌道驗(yàn)證：橢圓軌道

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火星的真實(shí)軌道猜想：火星

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金星（木星…）推廣：金星（木星…）

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橢圓軌道驗(yàn)證：金星、木星…

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橢圓軌道B．開普勒第二定律①呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，問題設(shè)置年份春分夏至秋分冬至20043/206/219/2312/2120053/206/219/2312/2120063/216/219/2312/21問題：秋冬兩季比春夏兩季時間短？②邏輯分析已知：線速度（地繞日）

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均勻猜想：線速度～面速度（相異關(guān)系）推論：面速度（地繞日）

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均勻驗(yàn)證：面速度（地繞日）

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均勻③結(jié)論：太陽和行星的連線在相等時間內(nèi)掃過的面積相等C．開普勒第三定律①呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，問題設(shè)置探究：行星公轉(zhuǎn)周期與半長軸有何定量關(guān)系？行星公轉(zhuǎn)周期(天)半長軸(x106km)水星87.9757金星225108地球365149火星687228木星4333778土星107591426學(xué)生討論：如何尋找公轉(zhuǎn)周期與半長軸的定量關(guān)系？你需要什么工具？用什么方法和思想？師：你想采取什么辦法？有哪些困惑和困難？生：圖像法，然后擬合出函數(shù)形式。面臨的困難是數(shù)據(jù)太大，運(yùn)算太復(fù)雜。我們也可以借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算。展示：運(yùn)用Excell法，以半長軸R為橫軸，公轉(zhuǎn)周期T為為縱軸，通過描點(diǎn)分別判斷圖線趨勢，相對而言與冪函數(shù)和二次函數(shù)更類似，然后在經(jīng)過驗(yàn)證其為冪函數(shù)形式T=0.02R1.4998師：在現(xiàn)代科學(xué)研究中，面臨著大量的數(shù)據(jù)需要處理，尋找更多量的關(guān)系，這時候就需要計(jì)算機(jī)來幫助我們處理師：我們在強(qiáng)大的數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)的幫助下，終于找到了公轉(zhuǎn)周期與半長軸的定量關(guān)系。即R3/T2=常數(shù)結(jié)論：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(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。提問：開普勒為什么能總結(jié)出三定律學(xué)生：1、大量的已有的精確的觀測資料2、開普勒本人的高深的數(shù)學(xué)水平3、實(shí)事求是、尊重客觀事實(shí)、不迷信權(quán)威、敢于堅(jiān)持真理和勇于探索的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。師生共同感悟：任何一件事情的成功離不開已有的基礎(chǔ)，堅(jiān)強(qiáng)的信念和良好的基本功。學(xué)生已經(jīng)充分地學(xué)習(xí)了圓周運(yùn)動，學(xué)生對天體運(yùn)動缺乏感性認(rèn)識，來說本節(jié)內(nèi)容是抽象的、陌生的，甚至無法去感知。同時學(xué)生對天體的運(yùn)動充滿好奇又覺得非常神秘而不易理解。另外，學(xué)生也具備了分析判斷和質(zhì)疑的能力，特別渴望知道規(guī)律建立的邏輯。側(cè)重于“三維”中的過程、情感、態(tài)度和價值觀；并且運(yùn)用多學(xué)科交叉，很好的讓學(xué)生經(jīng)歷了科學(xué)研究的歷程?；犹骄繜崃遥瑤熒e極主動地對教材文本材料的研究，通過情景模擬，還原歷史，與先哲對話，與歷史溝通，領(lǐng)略了人類宇宙觀的衍變歷程，激活了學(xué)生對宇宙探索的激情，釋然了學(xué)生學(xué)習(xí)中的種種疑點(diǎn)，培養(yǎng)了學(xué)生的辨證思維和質(zhì)疑批判精神。本節(jié)課內(nèi)容是該章第一單元的開篇。這一單元教材在安排上按照科學(xué)探究的思路展開，重在介紹萬有引力定律建立的過程，這是一次生動的科學(xué)思維和科學(xué)方法的教育。從古代樸素的唯物主義思想，到天文學(xué)家對行星運(yùn)動大量的觀察資料；從研究行星運(yùn)動規(guī)律，到猜想行星運(yùn)動的原因；最終得到萬有引力定律，無處不在體現(xiàn)著科學(xué)探索的精神與方法。這節(jié)內(nèi)容在第一單元教學(xué)中起到開門磚的作用。對學(xué)生來說本節(jié)內(nèi)容是抽象的、陌生的，甚至無法去感知。對天體的運(yùn)動充滿好奇又覺得非常神秘而不易理解。還原這一段天文學(xué)發(fā)展過程中的邏輯分析，思維方法，同時展現(xiàn)數(shù)學(xué)工具與計(jì)算機(jī)工具在物理學(xué)研究中的作用，讓學(xué)生踏著歷史的腳步，與先哲對話，與歷史溝通，挖掘歷史腳步中的思維要素，領(lǐng)略人類宇宙觀的衍變歷程，充分體驗(yàn)、領(lǐng)悟人類對行星運(yùn)動的認(rèn)識過程中的蘊(yùn)藏的邏輯力量、思維方法和科學(xué)態(tài)度。1、關(guān)于地球和太陽，下列說法中正確的是A．地球是圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的。B．太陽總是從東面升起，從西面落下，所以太陽圍繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)。C．由于地心說符合人們的日常經(jīng)驗(yàn)，所以地心說是正確的。D．地球是圍繞太陽做勻速圓周運(yùn)動的。（）2、關(guān)于公式等，下列說法中正確的是A．公式只適用于圍繞太陽運(yùn)行的行星B．公式只適用于太陽系中的行星或衛(wèi)星C．公式適用于宇宙中所有圍繞星球運(yùn)行的行星或衛(wèi)星D．—般計(jì)算中，可以把行星或衛(wèi)星的軌道看成圓，R只是這個圓的半徑（）3、關(guān)于公式中的常量k，下列說法中正確的是A．對于所有星球的行星或衛(wèi)星，k值都相等B．不同星球的行星或衛(wèi)星，k值不相等C．k值是一個與星球無關(guān)的常量D．k值是—個與星球有關(guān)的常量（）4、銀河系中有兩顆行星繞某恒星運(yùn)行，從天文望遠(yuǎn)鏡中觀察到它們的運(yùn)轉(zhuǎn)周期之比為8：1，則它們的軌道半徑的比為A．2：1B．4：1C．8：1D．1：4（）5、銀河系中有兩顆行星繞某恒星運(yùn)行，從天文望遠(yuǎn)鏡中觀察到它們的運(yùn)轉(zhuǎn)周期之比為8：1，兩行星的公轉(zhuǎn)速度之比為A．1：2B．2：1C．1：4D．4：1（）6、A、B兩顆人造地球衛(wèi)星質(zhì)量之比為l：2，軌道半徑之比為2：1，則它們的運(yùn)行周期之比為A．1：2B．1：4C．2：1D．4：1（）7、下列關(guān)于開普勒對于行星運(yùn)動規(guī)律的認(rèn)識的說法正確的是A、所有行星繞太陽運(yùn)動的軌道都是橢圓B、所有行星繞太陽運(yùn)動的軌道都是圓C、所有行星的軌道的半長軸的二次方跟公轉(zhuǎn)周期的三次方的比值都相同D、所有行星的公轉(zhuǎn)周期與行星的軌道的半徑成正比（）8、兩顆行星的質(zhì)量分別為，繞太陽運(yùn)行的軌道半長軸分別為，則它們的公轉(zhuǎn)周期之比為A、B、C、D、無法確定9．兩顆人造地球衛(wèi)星A和B，A一晝夜繞地球轉(zhuǎn)動nA圈，B一晝夜繞地球轉(zhuǎn)動nB圈，那么A和B的運(yùn)行軌道半徑之比RA：RB＝。10．若已知地球?qū)λ行l(wèi)星的k值等于1.01×1013m3／s2，試求出月球運(yùn)行的軌道半徑。(月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的周期大約是27天)11、地球公轉(zhuǎn)運(yùn)行的軌道半徑，若把地球公轉(zhuǎn)周期稱為1年，那么土星運(yùn)行的軌道半徑，其周期多長？本節(jié)課的目標(biāo)切入點(diǎn)準(zhǔn)確到位，側(cè)重于“三維”中的情感、態(tài)度和價值觀；并且運(yùn)用多學(xué)科交叉，很好的讓學(xué)生經(jīng)歷了科學(xué)研究的歷程，較好地體現(xiàn)了教材內(nèi)容統(tǒng)領(lǐng)全章的地位和功能。本節(jié)課的課堂流程清晰自然，互動探究熱烈；師生積極主動地對教材文本材料的研究，通過情景模擬，與先哲對話，與歷史溝通，