高中物理 《6.1 行星的運(yùn)動(dòng)》教學(xué)設(shè)計(jì)（2） 新人教版必修

1、物理必修二6.2 太陽(yáng)與行星間的引力同步測(cè)試（1）教學(xué)目標(biāo)1. 知道地心說(shuō)和日心說(shuō)的基本內(nèi)容。2. 學(xué)習(xí)開(kāi)普勒三大定律，能用三大定律解決問(wèn)題。3. 了解人類(lèi)對(duì)行星的認(rèn)識(shí)過(guò)程是漫長(zhǎng)復(fù)雜的，真是來(lái)之不易的。五、開(kāi)普勒三大定律師：德國(guó)的物理學(xué)家開(kāi)普勒繼承和總結(jié)了他的導(dǎo)師第谷的全部觀測(cè)資料及觀測(cè)數(shù)據(jù)，也是以行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的模型來(lái)思考和計(jì)算的，因?yàn)椴还苁恰暗匦恼f(shuō)”還是“日心說(shuō)”，都把天體運(yùn)動(dòng)看得很神圣，認(rèn)為天體運(yùn)動(dòng)必然是最完美、最和諧的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。但結(jié)果總是與第谷的觀測(cè)數(shù)據(jù)有8的角度誤差.當(dāng)時(shí)公認(rèn)的第谷的觀測(cè)誤差不超過(guò)2（第谷是一個(gè)觀察天才，它通過(guò)對(duì)780顆左右的恒星持續(xù)觀察，將觀測(cè)結(jié)果從前

2、人的10偏差減小到2）開(kāi)普勒想，天體運(yùn)動(dòng)很可能不是勻速圓周運(yùn)動(dòng).在這個(gè)大膽思路下，開(kāi)普勒又經(jīng)過(guò)四年多的刻苦計(jì)算，先后否定了19種設(shè)想，最后終于計(jì)算出行星是繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的，并且運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓，證明了哥白尼的“日心說(shuō)”是正確的.并總結(jié)為行星運(yùn)動(dòng)三定律。開(kāi)普勒第一定律：所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。（橢圓定律）課本“做一做”，了解橢圓的特點(diǎn)?？梢杂靡粭l細(xì)繩和兩圖釘來(lái)畫(huà)橢圓如圖所示，把白紙鎬在木板上，然后按上圖釘把細(xì)繩的兩端系在圖釘上，用一枝鉛筆緊貼著細(xì)繩滑動(dòng)，使繩始終保持張緊狀態(tài)鉛筆在紙上畫(huà)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(diǎn)想一想，橢圓上某點(diǎn)到兩個(gè)焦點(diǎn)的

3、距離之和與橢圓上另一點(diǎn)到兩個(gè)焦點(diǎn)的距離之和有什么關(guān)系? 觀看動(dòng)畫(huà)：開(kāi)普勒第一定律【問(wèn)題】：這一定律說(shuō)明了行星運(yùn)動(dòng)軌跡的形狀，那不同的行星繞大陽(yáng)運(yùn)行時(shí)橢圓軌道相同嗎?【解析】：不是。不同行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的橢圓軌道不一樣，但這些軌道有一個(gè)共同的焦點(diǎn)，即太陽(yáng)所處的位置。觀看動(dòng)畫(huà)：開(kāi)普勒第一定律(雙行星)【牢記】：不同行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的橢圓軌道不一樣，但這些軌道有一個(gè)共同的焦點(diǎn)，即太陽(yáng)所處的位置。近日點(diǎn)遠(yuǎn)日點(diǎn)【補(bǔ)充】：因?yàn)榈剌S方向恒指向北極星方向，在近日點(diǎn)時(shí)，太陽(yáng)直射南回歸線（冬至），在遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)，太陽(yáng)直射北回歸線（夏至）。在春分和秋分時(shí)候太陽(yáng)直射赤道。所以春夏比秋冬時(shí)間長(zhǎng)，但因?yàn)榈厍蜍壍澜咏趫A，所以相差

4、不了幾天?！締?wèn)題】：行星沿著橢圓軌道運(yùn)行，太陽(yáng)位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上，則行星在遠(yuǎn)日點(diǎn)的速率與在近日點(diǎn)的速率誰(shuí)大？【解析】：根據(jù)相等時(shí)間的面積相等可知近日點(diǎn)速率大于遠(yuǎn)日點(diǎn)速率。【牢記】：行星在近日點(diǎn)的速率大于遠(yuǎn)日點(diǎn)的速率。開(kāi)普勒第三定律：所有行星的橢圓軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等（周期定律）若用a表示橢圓半長(zhǎng)軸，T代表公轉(zhuǎn)周期，則開(kāi)普勒第三定律告訴我們：觀看動(dòng)畫(huà)：開(kāi)普勒第三定律【問(wèn)題】：公式中的比例系數(shù)k可能與誰(shuí)有關(guān)？【解析】：開(kāi)普勒第三定律知：所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期二次方的比值是一個(gè)常數(shù)k，可以猜想，這個(gè)“k”一定與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的物體有關(guān)因?yàn)槌?shù)k對(duì)于所有行

5、星都相同，而各行星是不一樣的，故跟行星無(wú)關(guān)，而在運(yùn)動(dòng)系中除了行星就是中心天體太陽(yáng)，故這一常數(shù)“k一定與中心天體太陽(yáng)有關(guān)【牢記】：k與中心天體(太陽(yáng))有關(guān)例1、我們假設(shè)地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)時(shí)的軌道半長(zhǎng)軸為為，公轉(zhuǎn)周期為，火星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為，公轉(zhuǎn)周期為，那這些物理量之間應(yīng)該滿(mǎn)足怎樣的關(guān)系？六、太陽(yáng)系師：我們現(xiàn)在來(lái)了解一下太陽(yáng)系的各行星及其運(yùn)行情況。師：自從冥王星于2006年8月24日被國(guó)際天文聯(lián)會(huì)取消其行星地位，降為“矮行星”后，從此太陽(yáng)系由“九大行星”變?yōu)椤鞍舜笮行?。我們先?lái)看一些圖片。觀看動(dòng)畫(huà)：九大行星運(yùn)行圖；九大行星七、開(kāi)普勒三大定律的近似處理師：從剛才的研究我們發(fā)現(xiàn)，太陽(yáng)系行星的軌道與圓

6、十分接近，所以在中學(xué)階段的研究中我們按圓軌道處理。這樣，開(kāi)普勒三大定律就可以說(shuō)成【牢記】：行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)軌道是圓，太陽(yáng)處在圓心上。對(duì)某一行星來(lái)說(shuō)，它繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度（或線速度）不變，即行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。所有行星的軌道半徑的三次方跟它的公轉(zhuǎn)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(zhuǎn)周期，開(kāi)普勒第三定律可以用公式表示為：,k與太陽(yáng)有關(guān)。【參考資料】：給出太陽(yáng)系九大行星平均軌道半徑和周期的數(shù)值，供課后驗(yàn)證。k水=3.361018K金=3.351018K地=3.311018K火=3.361018擴(kuò)展及注意：a) 開(kāi)普勒定律不僅適用于行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)它適用于所有的天體運(yùn)動(dòng)。只不

7、過(guò)對(duì)于不同的中心天體，中的k值不一樣。如金星繞太陽(yáng)的與地球繞太陽(yáng)的是一樣的，因?yàn)樗鼈兊闹行奶祗w一樣，均是太陽(yáng)。但月球繞地球運(yùn)動(dòng)的與地球繞太陽(yáng)的是不一樣的，因?yàn)樗鼈兊淖阋蕴祗w不一樣。b) 開(kāi)普勒定律是根據(jù)行星運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)察結(jié)果而總結(jié)歸納出來(lái)的規(guī)律它們每一條都是經(jīng)驗(yàn)定律，都是從行星運(yùn)動(dòng)所取得的資料中總結(jié)出來(lái)的規(guī)律開(kāi)普勒定律只涉及運(yùn)動(dòng)學(xué)、幾何學(xué)方面的內(nèi)容，不涉及力學(xué)原因。c) 開(kāi)普勒關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)的確切描述，不僅使人們?cè)诮鉀Q行星的運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題上有了依據(jù)，更澄清了人們對(duì)天體運(yùn)動(dòng)神秘、模糊的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也推動(dòng)了對(duì)天體動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的研究例2、下列說(shuō)法中正確的是（ABCD）A.大多數(shù)人造地球衛(wèi)星的軌道都是橢圓，地球處在

8、這些橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上B.人造地球衛(wèi)星在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)速度是不斷變化的；在近日點(diǎn)附近速率大，遠(yuǎn)地點(diǎn)附近速率??；衛(wèi)星與地心的連線，在相等時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等C.大多數(shù)人造地球衛(wèi)星的軌道，跟月亮繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道，都可以近似看做為圓，這些圓的圓心在地心處D.月亮和人造地球衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)，跟行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，遵循相同的規(guī)律例3、關(guān)于開(kāi)普勒定律，下列說(shuō)法正確的是（ABC ）A.開(kāi)普勒定律是根據(jù)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)不斷的、對(duì)行星位置觀測(cè)記錄的大量數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算分析后獲得的結(jié)論B.根據(jù)開(kāi)普勒第二定律，行星在橢圓軌道上繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，其速度隨行星與太陽(yáng)之間距離的變化而變化，距離小時(shí)速度大，距離大時(shí)速度小C.行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道，可以近似看做為圓，即可以認(rèn)為行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)D.開(kāi)普勒定律，只適用于太陽(yáng)系，對(duì)其他恒星系不適用；行星的衛(wèi)星（包括人造衛(wèi)星）繞行星的運(yùn)動(dòng)，是不遵循開(kāi)普勒定律的例4、地球繞太陽(yáng)的運(yùn)行軌道是橢圓，因而地球與太陽(yáng)之間的距離隨季節(jié)變化。冬至這天地球離太陽(yáng)最近，夏至最遠(yuǎn)。下列關(guān)于地球在這兩天繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)速度大小的說(shuō)法中，正確的是 （ B ） A地球公轉(zhuǎn)速度是不變的B冬至這天地球公轉(zhuǎn)速度大C夏至這天地球公轉(zhuǎn)速度大D無(wú)法確定例5、關(guān)于行星的運(yùn)動(dòng)說(shuō)法正