人教版高中物理必修2第六章 第1節

 《行星的運動》

【教學目標】

知識與技能：

（1）知道地心說和日心說的基本內容。

（2）知道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。

（3）知道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，且這個比值與行星的質量無關，但與太陽的質量有關。

（4）理解人們對行星運動的認識過程是漫長復雜的，真理是來之不易的。

過程與方法：

通過托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、開普勒等幾位科學家對行星運動的不同認識，了解人類認識事物本質的曲折性并加深對行星運動的理解。

情感、態度與價值觀：

（1）澄清對天體運動神秘模糊的認識，掌握人類認識自然規律的科學方法。

（2）感悟科學是人類進步不竭的動力。

【教學重點與難點】

重點：開普勒行星運動定律

難點：對開普勒行星運動定律的理解和應用

【教學過程】

一、導入新課

【老師】在浩瀚的宇宙中有著無數大小不一、形態各異的天體。白天我們沐浴著太陽的光輝，夜晚，仰望蒼穹，繁星閃爍，美麗的月亮把我們帶入無限的遐想中。由這些天體所組成的宇宙始終是人們渴望了解又不斷探索的領域。經成百上千年的探索，偉大的科學家們對它已經有了一些初步的了解。本節我們就共同來學習前人所探索到的行星的運動情況。

二、新課教學

1、古人對天體運動的看法及發展過程

【老師】引導學生閱讀教材第一段，投影出示以下提綱：

（1）古代人們對天體運動存在哪些看法?

（2）什么是“地心說”，什么是“日心說”?

（3）哪種學說占統治地位的時間較長?

（4）兩種學說爭論的結果是什么?

【學生】閱讀課文，并從課文中找出相應的答案。學生代表發言。

（1）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。

（2）“地心說”認為地球是宇宙的中心，是靜止不動的，太陽，月亮以及其他行星都繞地球運動；“日心說”認為太陽是宇宙的中心，地球\，月亮以及其他行星都在繞太陽運動。

（3）“地心說”占領統治地位的時間較長.

（4）“日心說”與“地心說”爭論的結果是“日心說”最終戰勝了“地心說”.真理最終戰勝了謬誤。

2、開普勒行星運動定律

【老師】引導學生閱讀教材，投影出示以下提綱：

（1）古人認為天體做什么運動?

（2）開普勒認為行星做什么樣的運動?他是怎樣得出這一結論的？

【學生】閱讀課文，并從課文中找出相應的答案。學生代表發言。

（1）古人把天體的運動看得十分神圣，他們認為天體的運動不同于地面物體的運動，天體做的是最完美、最和諧的勻速圓周運動.

（2）開普勒認為行星做橢圓運動。他發現假設行星作勻速圓周運動，計算所得的數據與觀測數據不符，只有認為行星作橢圓運動，才能解釋這一差別。

【老師】開普勒行星運動定律哪幾個方面的描述了行星繞太陽運動的規律？

打開3D互動教學視頻：《高中物理-開普勒行星運動第二定律》，學生通過對天體運動的立體畫面的觀看，對天體運動的感性認識進一步提高.

視頻主要講述兩方面內容：

（1）簡述開普勒行星運動第一定律

（2）詳述開普勒行星運動第二定律

【總結】開普勒行星運動定律從行星運動軌道、行星運動的線速度變化、軌道與周期的關系三個方面揭示了行星運動的規律。具體表述為：

第一定律：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。

第二定律：對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等時間內掃過相等的面積。

第三定律：所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉周期的二次方的比值都相等。即：a³/T²=k

比值k是一個與行星無關的常量。

【老師】認真聽取學生代表發言，點評總結。引導學生深入探究：

［出示掛圖］介紹行星運動的掛圖，使學生對行星的運動有一個簡單的感性認識.

［放錄像］使學生通過對天體運動的立體畫面的觀看，對天體運動的感性認識進一步提高.

思考：比值k與行星無關，你能猜想出它可能跟誰有關嗎?

實際上，多數行星的軌道與圓十分接近，在中學階段的研究中能夠按圓處理。開普勒三定律適用于圓軌道時，應該怎樣表述呢？

【學生】分組討論，并根據課文、掛圖及錄像所提供的線索得出答案。學生代表發言。

根據開普勒第三定律知：所有行星繞太陽運動半長軸的三次方跟公轉周期二次方的比值是一個常數k，可以猜想，這個“k”一定與運動系統的物體有關。因為常數k對于所有行星都相同，而各行星是不一樣的，故跟行星無關，而在運動系中除了行星就是中心天體——太陽，故這一常數“k”一定與中心天體——太陽有關。

三、課堂總結、點評

【老師】讓學生概括總結本節的內容。請一個同學到黑板上總結，其他同學在筆記本上總結，然后請同學評價黑板上的小結內容。

【學生】認真總結概括本節內容，并把自己這節課的體會寫下來、比較黑板上的小結和自己的小結，看誰的更好，好在什么地方。

點評：總結課堂內容，培養學生概括總結能力。

教師要放開，讓學生自己總結所學內容，允許內容的順序不同，從而構建他們自己的知識框架。

四、課堂練習

［例1］關于行星的運動以下說法正確的是（      ）

A．行星軌道的半長軸越長，自轉周期就越長

B．行星軌道的半長軸越長，公轉周期就越長

C．水星軌道的半長軸最短，公轉周期就最長

D．冥王星離太陽“最遠”，公轉周期就最長

分析： 由開普勒第三定律a³/T²=k可知，a越大，T越大，故BD正確，C錯誤；式中的T是公轉周期而非自轉周期，故A錯。

答案：BD

［例2］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。

思維入門指導： 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。

點撥：在利用開普勒第三定律解題時，應注意它們的比值a³/T²=k中的k是一個與行星運動無關的常量。

五、課后作業

1、課后完成P66“問題與練習”中的問題。

2、課后閱讀教材P64“科學足跡”欄目中的閱讀材料，體會人類對行星運動規律的認識歷程。參考下面的幾個問題，分組討論，每個小組寫一篇讀后感。

（1）“地心說”為什么能占領較長的統治時間?

（2）俗話說“眼見為實”，這種說法是否絕對正確?試舉例。

（3）“日心說”為什么能戰勝“地心說”?試舉例說明。

（4）“日心說”的觀點是否正確?

（5）讀后有何啟發和感想？