1. 天体运动名师教学视频（文字实录）

教学课题

行星的运动

陈珊

教学目标：

知识与技能

1.知道地心说和日心说的基本内容。

2.知道所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。[来

3.知道所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，且这个比值与行星的质量无关，但与太阳的质量有关。

4.理解人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，真理是来之不易的。

过程与方法

1.通过托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、开普勒等几位科学家对行星运动的不同认识，了解人类认识事物本质的曲折性并加深对行星运动的理解。

2. 经历应用开普勒行星运动定律解决问题的过程，学会审题方法，学会应用知识的方法。

情感态度价值观

1.体会科学家们实事求是、尊重客观事实、不迷信权威、敢于坚持真理和勇于探索的科学态度和科学精神。

2.通过对开普勒三大行星运动定律的分析，体会规律的简洁性，体会宇宙与自然是美的，而美的东西一定是简单与和谐的。体会对描述自然追求简单和谐是科学研究的动力之一。

3.通过了解我国对行星运动规律的研究行动，感受人类对真理的不断探求；

4.感受国家科技实力的日益强大，增强国家自豪感、爱国热情；

5.体会科学永无止境，激励同学们献身科学研究。

教学重点：

1.开普勒行星运动定律；

2．体会科学家们实事求是、尊重客观事实、不迷信权威、敢于坚持真理和

勇于探索的科学态度和科学精神；

3.体会科学探究中的美、体会人类对真理的不断探求

教学难点：

1.对开普勒行星运动定律的理解和应用

2. 体会科学探究中的美、体会人类对真理的不断探求

教学方法：

讲授法、讨论法、练习法、活动法

教学准备：

导学案、多媒体课件、实验活动器材

教学过程：

新课引入

【教师导学】

1.欣赏星空：播放星空视频

2.提问：你有什么感受？你想知道些什么？

【学生活动】

1.

欣赏星空

2.

思考问题、交流发言

新课教学

一、

探究古代对行星运动规律的认识

（一）了解基本内容

【教师导学】

结合预习，回答问题：

1、古代人们对天体运动主要有哪些看法？

2、“地心说”的基本观点是什么？

3、“日心说”的基本观点是什么？

4、“日心说”的观点是否绝对正确？

【学生活动】：阅读教材、回答问题

具体内容：

（1）地心说：

代表人物：托勒密

内容：地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动。

日心说：

代表人物：哥白尼

内容：太阳是宇宙的中心，是静止不动的，地球和其他行星都是围绕太阳做匀速圆周运动。

（2）“日心说”的观点是否绝对正确？

“日心说”不是绝对正确。太阳系只是宇宙众多星系之一，所以太阳不是宇宙的中心，太阳也不是静止不动的。

鉴于当时对自然科学的认识能力，“日心说”，比“地心说”更准确、更先进。

（二）深入分析

——探究“日心说”为何能战胜“地心说”？

【教师导学】

1.快速浏览教材P33-34页——

托勒密：地心宇宙

哥白尼：拦住了太阳，推动了地球

2.回答问题

（1）“地心说”遭遇的尴尬和“日心说”的成功之处

【学生活动】快速浏览教材、思考讨论

具体内容：

地心说遭遇的尴尬：

一个本轮和一个均论还不能十分准确地解释行星的运动。为了更好地符合观察结果，每个行星需要不止一个本轮，结果“轮上轮”的总数达到80多个，并且还要引入“偏心点”和“偏心等距点”等复杂概念。这就使它缺少简洁性，而

简洁性正是科学家们所追求的。

——很复杂！！！

日心说的成功之处：

由于地球的自转，我们看到了太阳、月亮和众星每天由东向西的运动。这个理论也解释了行星逆行等许多现象。——而且，很简单、简洁。————简单而和谐。

（三）分析“日心说”的提出背景、进步意义

【教师导学】引导思考和讨论

1.“日心说”的提出背景是什么？

2.有什么意义？

【学生活动】思考讨论、学生交流

主要内容：

1．

文艺复兴：艺术的繁荣、文学的繁荣

2．

时代的推动、个人的努力

哥白尼坚信宇宙与自然是美的，而美的东西是简单与和谐的。

对描述自然追求简单和谐是科学研究的动力之一。

以开放的观念、广阔的视角来看待事物。避免狭隘和偏执。

不迷信权威，相信真理。勇于探索。

（四）为“日心说”努力的科学家

【教师导学】大家还知道哪些研究天体运动的科学家、及其事迹呢？

【学生活动】回答问题、举例说明

教师点评：1。对，布鲁诺为科学献出了宝贵的生命。

2．（伽利略、等）这个同学知识面比较广。大家要向他学习广泛阅读书籍。

3．（第谷、开普勒）对。说明预习了！这个同学预习的习惯很好。

主要内容：

1．为科学真理献身——布鲁诺

宣传哥白尼的日心说，引起罗马宗教裁判所的恐惧和仇恨。

1600年被宗教裁判所处以火刑，烧死在罗马鲜花广场。

2．“近代科学之父”——伽利略

自制望远镜观察天象，由于他的天文学发现、天文学著作，为哥白尼的日心说辩护。因此在1632年被宗教法庭判为终身监禁。

3．天才的观测家——第谷·布拉赫

毕生精力投入到行星位置的测量中。在他以前，人们测量天体位置的误差大约是10′，第谷把这个不确定性减小到2′。

他的观测结果为哥白尼的学说提供了关键性的支持。

4．数学天才——开普勒

（1571—1630）

擅长数学归纳，相信哥白尼的日心说，并希望构建理论宇宙学。于是，他做第谷的学生，一起研究行星运动。

二、探究开普勒行星运动定律的建立过程

【教师活动】讲解研究过程

1.合作不到两年，第谷去世，开普勒以全部精力研究观测数据。“二十年的精心观测”，留下大量数据。开普勒“潜心研究”，经过“70余次尝试”

，计算的结果与观测数据至少都有“8分的误差”！这是怎么回事呢？开普勒坚信第谷数据的精确性。他想“若是匀速圆周运动”，总会至少有8分的误差！——“怎么回事呢？”

大量分析后，他“假设：行星轨道不是圆”，又“经多年的刻苦计算”，“否定19 种假设”，最终发现“行星轨道为椭圆”！

2.经过约20年的尝试性计算，于1609年和1619年

先后发表：

行星运动的三个定律

三、探究开普勒行星运动定律的内容和物理意义

（一）讲解基本内容

【教师导学】

1．开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。

2．开普勒第一定律明确了行星绕太阳运动的轨道不是圆、是椭圆。因此，也称作：轨道定律。

3．那么，椭圆有什么特点呢？

【学生活动】动手画椭圆——用图钉和细绳画椭圆：

活动要求：

（1）每两个同学一组。

（2）桌子上，准备了用具。分别是：铺有白纸的泡沫薄板、图钉、两端系有绳套的短绳。

（3）将两个图钉分别穿过绳套，按压固定在泡沫薄板上，用铅笔紧贴着细线滑动，使细线始终保持张紧状态。

——铅笔在纸上画出的轨迹就是椭圆，图钉在纸上留下的痕迹叫做椭圆的焦点。

注意事项：注意安全，正确使用图钉，不要扎住手了！

【学生活动】画椭圆

【教师导学】：

（一）观察学生操作情况，提供必要指导、点评

（图钉穿过线孔、固定在薄板上、铅笔紧贴着细线滑动）

1.先画好第一个椭圆

2.增大两图钉之间的距离，画出第二个椭圆

3.缩小两图钉之间的距离，靠近一点，画出第三个椭圆

（二）展示学生画出的椭圆，请学生们点评：

优点：图画清晰

缺点：有的线条重复，显得画图粗糙。

（三）1.大家观察一下，当两个焦点相隔较远时，椭圆有什么特点？

【学生活动】答：比较扁。

2.两个焦点离得很近时，椭圆有什么特点？

【学生活动】答：比较圆。

老师：对，这是椭圆的一个特点。椭圆最长的轴的一半，叫做半长轴；最短的轴的一半，叫做半短轴。

【教师活动】

1．开普勒第一定律说：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上．

（1）分析：看，大自然的安排多么美妙！所有椭圆轨道刚好都有一个焦点重合！太阳刚好处在所有椭圆轨道共同的焦点上！——这也说明，宇宙与自然是美的，而美的东西是简单与和谐的！

2.开普勒第二定律：对于任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。

（1）提问：几个相等？（两个）

相等的时间、扫过相等的面积！

比较：近日点与远日点速度大小关系

【学生活动】

1.思考：怎么比较速度的大小？

2.学生交流回答。

分析：在很短的时间内，可以认为行星的速度大小不变、轨道半径不变、做

圆周运动，是一个扇形。扇形的面积怎么求？

S11lrvtr22近日点与远日点，在相等时间t内，扫过面积S相同，速度与半径成反比！

近日点：轨道半径小，故速度大；

远日点：轨道半径大，故速度小。

所以，近日点速度大于远日点速度。

3.开普勒第三定律:所有行星的轨道半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。

【学生活动】

看一看、想一想：这些数据有什么特点？

分析K值，你得到了什么？

【教师导学】

1、这是水、金、地、火、木、土、天王、海王星，这8个行星有什么不同点？

——轨道不同，半长轴不同、周期不同。

有什么相同点？

——都围绕太阳运转，K值相同。

2、月球与同步卫星都围绕地球运转，K值相同。月球与海王星的中心天体不同，K值也不同。

结论：

1、中心天体相同，K值就相等，中心天体不同，K值不同

2、K值与环绕天体无关，只与中心天体有关

（二）规律分析

【教师导学】

1.几千个数据被归纳为如此简洁的几句话！

a3k2T

你有什么感受？

（对此，你想到了什么？）

【学生活动】

1、复杂的现象背后有简单的真理。

2、要透过现象看到本质。

3、科学规律非常简单。

【教师导学】

点评：大家都说得很好。中国有句古话，大道至简。也告诉人们，真正的道理是很简单、简洁的。宇宙与自然是美的，而美的东西一定是简单与和谐的！

正是对描述自然追求简单和谐，成为了科学研究的动力之一。

四、近似处理

【教师导学】

行星运动的轨道与圆十分接近，在高中我们一般按圆轨道处理，因此：

【学生活动】

分析近似处理：

1.太阳处在圆心；

2.行星绕太阳做匀速圆周运动。

3.所有行星的轨道半径的三次方跟公转周期的二次方的

3

比值都相等, 即a

T

2k即，变速椭圆运动作为匀速圆周运动处理。

五、牛刀小试

1.关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是

（

）

A. 所有行星都在同一轨道上绕太阳运动

B. 行星绕太阳运动时，太阳位于行星轨道的中心处

C. 离太阳越近的行星运动周期越大

D. 所有行星轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等

【答案】

D 2.有两个人造地球卫星，它们绕地球运转的轨道半径之比是1:2，则它们绕地球运转的周期之比为________. 答案：

T1:T21:8

六、课堂小结：

（一）

“地心说与日心说”的内容，

（二）开普勒行星运动的规律：

1、轨道定律：椭圆

2、面积定律：相等时间扫过面积相等

3、周期定律：

K是一个只与中心天体质量有关的物理量）

开普勒行星运动规律的意义：揭示了行星运动的规律、为万有引力定律的发现奠定了基础。

七、拓展延伸：

【教师导学】

放眼星空，我们生活的地球只是宇宙众多行星中的一颗。“我们为何在此？我们从何而来？”是一个古老而永恒的话题。

【学生活动】

了解、体会、感受

（一）中国古代——已经开始观测行星的运动

《夏小正》是夏代的历书。它记述了每月的星象。大约公元前21世纪到公元前16世纪。

（二）现代的中国已经开始向深空探测

（1）不仅发射了很多神州系列飞船，嫦娥探月卫星。

为进一步探测宇宙，我国将建立空间站

；

（2）央视首次揭秘引力波探测——“天琴”计划！

探测宇宙中的引力波

中国天眼——世界最大单口径射电望远镜

（贵州），进行深空探测等重大研究。

我国发射——世界首颗暗物质粒子探测卫星

去年，已经发现疑是暗物质的信号。

科学永无止境！

“我们为何在此？我们从何而来？”

这需要我们一代又一代的人去探索、去研究。希望同学们努力学习，增强本领，跟随前辈的脚步，去探索宇宙的奥秘。

板书设计：

6.1 行星的运动

（一）

“地心说与日心说”的内容，

（二）开普勒行星运动的规律：

1、轨道定律：椭圆

2、面积定律：相等时间扫过面积相等

3、周期定律：

K是一个只与中心天体质量有关的物理量）

当堂练习：

1.关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是

（

）

A. 所有行星都在同一轨道上绕太阳运动

B. 行星绕太阳运动时，太阳位于行星轨道的中心处

C. 离太阳越近的行星运动周期越大

D. 所有行星轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等

2.有两个人造地球卫星，它们绕地球运转的轨道半径之比是1:4，则它们绕地球运转的周期之比为________.

3．太阳系有八大行星，八大行星离地球的远近不同，绕太阳运转的周期也不相同。下列能反映周期与轨道半径关系的图象中正确的是(

)[来源:Z+xx+k.Com]

4．某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示，F1是椭圆轨道的两个焦点，行星在A点的速率比在B点则太阳是位于(

) A．F2

C．F1

B．A

D．B

和F2的大，能力提升：

5．某行星沿椭圆轨道运行，远日点离太阳的距离为a，近日点离太阳的距离为b，过远日点时行星的速率为va，则过近日点时的速率为(

) bA．vb＝ava

B．vb＝aabva

C．vb＝bva

D．vb＝bava

6．如图所示，某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为月球1绕地球运转半径的9，设月球绕地球运动的周期为27天，则此卫星的运转周期大约是(

)

11A．9天

B．3天

C．1天

D．9天

（多选）7．16世纪，哥白尼根据天文观测的大量资料，经过40多年的天文观测和潜心研究，提出“日心说”的如下四个基本论点，这四个论点目前看存在缺陷的是(

)

A．宇宙的中心是太阳，所有行星都绕太阳做匀速圆周运动

B．地球是绕太阳做匀速圆周运动的行星，月球是绕地球做匀速圆周运动的卫星，它绕地球运转的同时还跟地球一起绕太阳运动

C．天空不转动，因为地球每天自西向东转一周，造成太阳每天东升西落的现象

D．与日地距离相比，恒星离地球都十分遥远，比日地间的距离大得多

8．月球环绕地球运动的轨道半径约为地球半径的60倍，运行周期约为27天。应用开普勒定律计算：在赤道平面内离地多高时，人造地球卫星随地球一起转动，就像停留在天空中不动一样？(设地球的半径为R地)