1. 天体运动教案设计范例

天体运动

一、设计指导思想与理论依据

本节课教学我基于教村，又跳出教材，我设计的理论依据是充分发挥教师的主导、学生的主体作用。本课的教学如果只采用讲授式教学就会变得十分乏味，学生则被教师的教学设计牵着鼻子走，失去应有的主体地位。教师的讲授往往也脱离了学生思考的问题，使教学效果大大折扣。

二、教学内容分析

（一）教学内容概述

本节教材按照由古代到近代的顺序介绍了人们对行星运动规律的认识和探究，如：第谷在1572年时发现在仙后座中有一颗很亮的新星，从此连续十几个月观察这颗星从明亮到消失的过程，并用仪器定位确证是恒星（后称第谷星，是银河系一颗超新星），打破了历来“恒星不变”的学说。开普勒通过自身不懈的努力完成了第谷未完成的工作。这些物理学家的有关资料可以帮助学生在了解万有引力定律发现的过程中体会科学家们追求真理、实事求是、不畏强权的精神。

（二）教学重、难点

1、教学重点

（1）进行科学思想、科学方法、科学品质的教育，了解物理学史，体会科学发展的曲折与艰辛。

（2）理解和掌握开普勒行星运动定律，认识行星的运动。 2、教学难点

对开普行星运动定律的理解和应用。

（三）教学课时

1课时

三、教学目标分析

（一）知识与技能

1.了解地心说和日心说的基本内容。

2.掌握开普勒三定律，并会利用三定律解决一些实际问题。

（二）过程与方法

1.通过多媒体技术的应用，让枯燥的知识“活”起来，从而吸引住学生眼球，让学生乐

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于去积极探究开普勒三定律的得出过程，从而更好地掌握本节课的重点知识。

2本课主要让学生自主学习，特别是让学生自己动手画椭圆，从而突破难点知识，让学生真正把知识理解透彻。

（三）情感态度与价值观

1.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，从而培养学生坚韧不拔、吃苦耐劳、实事求是、不畏强权的精神。

2.利用多媒体动画让这些基础相对较差的学生真正认识到其实物理也挺好玩的，从而培养其学习物理的兴趣。

四、学习者特征分析

教学对象为大竹二中高一学生，学生基础相对相差，对圆周运动的基本概念，基本规律掌握不太扎实，但对天体运动有所了解。学生的逻辑思维能力欠强，因此我在本课教学中大量应用了多媒体把抽象的问题具体化，把复杂的问题简单化，以此来帮助学生学习和激发学生兴趣。

五、教学策略选择与设计

（一）本节课采用“问题导学，自主探索”

的教学模式，通过多媒体课件创设的情境充分调动学生各知觉器官，做到＂细观察、多动手、勤思考＂。

（二）采用探究、讲授、讨论、练习等教学方法，使学生在自主探究的过程中完成学习的任务。

六、教学资源与工具设计

（一）教学环境

多媒体教室

（二）教学资源

1、两枚图钉、一条细绳、一张白纸、一块木板；

2、PPT课件（自制）；

3、教学图片（自制）。

七、教学过程

（一）复习旧课，导入新课

1、简单复习力和运动章节有关圆周运动的知识。

2、导入：【多媒体演示】天体运动的图片浏览。

教师讲解：在浩瀚的宇宙中有无数大小不一、形态各异的天体，如月亮、地球、太阳、夜空中的星星……由这些天体组成的广袤无限的宇宙始终是我们渴望了解、不断探

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索的领域。关于天体的运动，历史上有过不同的看法。科学家们对它已有初步的了解，这一节让我们循着前人的足迹学习行星运动的情况。 （二）学习新课

1、中国古代天文学观

（投影）

教师讲解：我国古代对宇宙的认识主要有两种观点，即：

（1）盖天说：中国古代通常将历法和天文联系在一起．历法注重天体运行的长时间段的重复周期，而不注重天体在三维空间中的运行情况．与古希腊人和中世纪的欧洲人不同，中国历法家很少关心宇宙结构方面的讨论．在汉朝的大部分时期，人们满足于这样的假设：有人居住的世界是一小块中心区域。靠近平面大地中央，这个平面大地是一个绕着倾斜的轴旋转的天球的直径面。天体在该天球的内面移动，但它们靠何种机制来进行这种运动则没有讨论。

（2）浑天说：我国古代先民看到北极星常年不动，以及北斗七星等拱极星的回转，便以为星空是圆的，就像是一只倒扣着的半球大锅，覆整在大地上，而北极则是这盖天的顶，又认为地是方的，就像一张围棋盘，此即“天圆地方”说．东汉时的天文学家张衡提出“浑天”说，认为天就像一个大鸡蛋，地球就是其中的蛋黄。

2、地心说与日心说

（1）让同学自己阅读课本，找出地心说和日心说的观点：

（2）抽学生回答，并总结：（投影）

地心说：认为地球是宇宙的中心。地球静止不动的，太阳、月亮以及其它行星都绕地球运动。代表人物：古希腊学者-----托勒密（图片展示）

日心说：认为太阳是静止不动的，地球和其它行星绕太阳动动。代表人物：波兰天文学家-------哥白尼（图片展示）

（2）[讨论与交流]：为什么“地心说”统治人们很久时间。（抽学生回答）

教师讲解：地心说’符合人们的直接经验，同时也符合势力强大的宗教神学关于地球是宇宙中心的认识，故地心说一度占据了统治地位。但是“日心说”最终战胜了“地心说”。“日心说”的观点也不是绝对正确的，开普勒最早对“日心说”中关于行星围绕太阳做圆周运动的观点进行了怀疑。

3、开普勒行星运动定律（投影展示）

开普勒在他导师第谷二十多年精心观测的基础上，并通过四年多的刻苦计算，先后否定了十九种设想，最后发现了行星运行的轨道不是圆，而是椭圆。并得出了开普勒三条定律。

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[做一做] 用图钉和细绳画椭圆（投影展示）

可以用一条细绳和两图钉来画椭圆．如下图所示，把白纸镐在木板上，然后按上图钉．把细绳的两端系在图钉上，用一枝铅笔紧贴着细绳滑动，使绳始终保持张紧状态。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。

[教师讲解]：行星的运动轨迹就是这个椭圆形，而太阳就位于椭圆的焦点上。这就

是开普勒第一定律，即：所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上围绕太阳运动，太阳是在这些椭圆的一个焦点上。（投影展示）

开普勒第二定律：太阳和行星的联线在相等的时间内扫过相等的面积。（投影展示）

如图：如果时间间隔相等，即：tAB= tCD = tEK

，则sAB= sCD = sEK

开普勒第三定律：所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等。即：

R3/T2=k （k是一个与行星或卫星无关的常量，但不同星球的行星或卫星K值不一定相等）

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注意：开普勒行星运动三定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动。

典型例题：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：在赤道平面内离地面多少高度，人造地球卫星可以随地球一起转动，就像停留在无空中不动一样。

分析：月球和人造地球卫星都在环绕地球运动，根据开普勒第三定律，它们运行轨道的半径的三次方跟圆周运动周期的二次方的比值都是相等的。

解：设人造地球卫星运行半径为R，周期为T，根据开普勒第三定律有：

KRT23

同理设月球轨道半径为

，周期为

，也有：

由以上两式可得：

在赤道平面内离地面高度：

km 提示：随地球一起转动，就好像停留在天空中的卫星，通常称之为同步卫星。它们离地面的高度是一个确定的值，不能随意变动。

4、开普勒行星运动定律的伟大意义

（1）[讨论与交流]：开普勒三大定律的提出有什么意义？

（2）抽学生回答，并讲解：开普勒关于行星运动的确切描述，不仅使人们在解决行星的运动学问题上有了依据，更澄清了人们对天体运动神秘、模糊的认识，同时也推动了对天体动力学问题的研究。

（三）课堂小结（投影）

1、地心说和日心说

地球是中心→地球偏心→

太阳是中心→宇宙无限

2、开普勒三大定律

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（1）第一定律（轨道定律）

（2）第二定律（面积定律）

（3）第三定律（周期定律）R3/T2=k（K是一个只与中心天体质量有关的物理量）

（四）作业设计

1、查阅“胡克、哈雷、牛顿与万有引力定律”相关资料。

2、地球的公转轨道接近圆，但彗星的运动轨道是一个非常扁的椭圆。天文学家哈雷曾经在1682年跟踪过一颗彗星，他算出这颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的18倍(如图所示)，并预言这颗彗星将每隔一定时间就会出现。哈雷的预言得到证实，该彗星被命名为哈雷彗星。哈雷彗星最近出现的时间是1986年，请你根据开普勒行星运动第三定律估算，它下次飞近地球是哪一年？

（五）板书设计

为了让知识更系统，更规范，让学生看起来一目了然，以利于学生对知识的掌握，我把本节主干知识进行了板书。

行星的运动

1、中国古代宇宙观：

盖天说、浑天说

2、地心说和日心说

（1）

地心说 代表人物：古希腊学者---------托勒密

（2）

日心说 代表人物：波兰天文学家--------哥白尼

3、开普勒三大定律

开普勒第一定律：所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上围绕太阳运动，太阳是在这些椭圆的一个焦点上。

开普勒第二定律：太阳和行星的联线在相等的时间内扫过相等的面积。

开普勒第三定律：所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等。即：R3/T2=k （k是一个与行星或卫星无关的常量）

八、学习效果评价设计

为鼓励差生，表扬优生，激励中等生，特设计了如下教学评价表格。

项目

A级

上课认真听讲，作认真

业认真，

参与讨论态度认真，能掌握

B级

上课能认真听讲，作业依时完成，有参与讨C级

上课无心听讲，经常欠交作业，极少参与讨论，只能掌6 个人评价

教师评价

本节绝大部分知识，并会用所学知识解释一些日常现象，比如太阳东升西落。

大胆提出和别人不同的问题，大胆尝自信

试并表达自己的想法

善于与人合作

思维的意见，解决问题的条的过程清楚，做事理性

有计划

善于与人合作，虚论，能掌握本节大部分知识

握和理解本节部分知识

有提出自己的不同看法，并作出尝试

不敢提出和别人不同的问题，不敢尝试和表达自己的想法

能与人合作，能缺乏与人合作的精神，难以听进别人的意见

不能准确表达自己的意思，做事缺乏计划性，条理性，不能独立解决问题

心听取别人的意见

接受别人的意见。

能有条理表达自己

能表达自己的意见，有解决问题的能力，但条理性差些

九、教学反思

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