1. 天体运动ppt课件课堂实录

天体运动

绵阳南山中学实验学校

龙永洪

教学设计思路：

本节课是万有引力定律的第一节内容，知识难度不大．学生对于天体的运动问题应该是有一些感性认识的，他们对于宇宙或天体的问题也有一定的兴趣．因此课堂教学设计，应该尽量激发学生的学习兴趣，一方面可以让学生在课前预习本课的内容，并搜集相关的知识，让学生对于天体的运动及人类对天体运动的研究有一些基本的认识，为本节课的顺利进行做一个铺垫．另一方面，本节课按照人类对于天体运动的认识过程，即“地心说 --- 日心说 --- 开普勒三定律”展开教学，学生在了解和学习人类对天体运动规律研究的几大学说的过程中，体会人类对自然世界进行科学探究的发展过程．开普勒三定律，是本课的知识重点，同时要让学生比较开普勒定律与其他两个学说的不同，并感受开普勒在进行科学研究时的研究方法的特点．

学习任务分析： 课前可让学生预习并进行相关资料的查询，让学生对天文知识有初步的了解，在此基础上，产生星体做怎样的运动，为什么做这样或那样的运动的疑问，然后

采取以启发式讲授为主的教学方式，借助于多媒体手段展示行星运动模式． 学情分析：

学生对天体运动只有一些粗浅的认识，对天体运动规律的发现过程也是所知甚少，在教学中要让学生了解人类认识自然的精彩历史片断与科学的分析方法，体会科学家们追求真理的不屈不挠的精神． 教学目标

： 一、知识与技能

1．能简要说出“地心说”和“日心说”的不同观点，了解其发展过程． 2．知道开普勒对行星运动的描述——开普勒三定律． 二、过程与方法 1．利用细绳和笔作椭圆图，使学生认识椭圆的基本特征，为理解开普勒第一定律做准备． 2．通过地心说和日心说中的天体运动图，天体运动模型在学生头脑中直观化，使学生体会建立物理模型研究天体运动规律的科学方法以及科学发现的分析方法．

3．引导学生将椭圆运动近似地看做圆周运动，使学生领悟物理学合理近似、建立简化模型的科学方法． 三、情感、态度与价值观

1．培养学生尊重知识、尊重历史、尊重科学的精神． 2．培养学生不畏艰难险阻永攀科学高峰的精神．

3．领略宇宙的神奇与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲． 1

教学准备： 多媒体电脑及相关软件． 教学重点难点：

重点：理解和掌握开普勒行星运动定律，认识行星的运动．学好本节有利于认识宇宙中行星的运动规律，掌握人类认识自然规律的科学方法，并有利于对人造卫星的学习．

难点：对开普勒行星运动定律的理解和应用，澄清人们对天体运动神秘、模糊的认识． 教学过程：

一、新课引入 [提问]什么是天？

[讲解]天是人头顶以上的。

[提问]天是什么？

[讲解]天是穹庐，笼盖四野。

[提问]天是怎么样运动的呢？

[讲解]天行健，君子以自强不息；地势坤，君子以厚德载物。自强不息和厚德载物是今天清华大学的校训。君子应该像天体一样运行不息，即使颠沛流离，也不屈不挠；如果你是君子，接物度量要像大地一样，没有任何东西不能承载。

[提问]天体是怎么样运动的呢？

二、新课教学 1．“地心说”

代表人物：托勒密

“地心说”

认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都围绕地球运动，托勒密更是根据前人的观点结合自己的观测记录提出一套以自己名字命名的宇宙体系．“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． 但后来随着观测技术的发展，“地心说”

对行星运动过程中出现的忽快忽慢及行星逆转等现象都不能做出合理的解释，人们开始怀疑“地心说”

的正确性． 2．“日心说”

“日心说”

则认为太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动． 哥白尼根据自己的观测记录，提出太阳才是宇宙的中心，地球和其他行星都在绕着太阳运动．哥白尼在病床上将自己的《天体运行论》发表． 3．第谷 第谷在“观天堡”

工作 20 余年，在天文学方面取得一系列成就，尤其是2

在天文观测方面，第谷去世后他的观测数据留给了他的助手开普勒． 4．开普勒三定律 （1）开普勒第一定律 [讲解] 开普勒在运用第谷的观测数据对哥白尼的“日心说”

进行验证时发现火星的轨道存在偏差． [提问] 是什么原因造成了偏差呢？ [学生讨论]

1．计算错误； 2．第谷的观测数据出现了问题； 3．哥白尼的日心说存在不完善之处． [分析] 开普勒进行了 70 余次反复计算，排除了第一种可能，他相信第谷观测数据的科学性，大胆提出是日心说存在不完善的地方，经过对行星运动轨道的修正，得出开普勒第一定律． 开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上

． [学生活动] 体验行星绕着太阳运动的轨迹．利用笔、纸、图钉和绳子画出椭圆，并对椭圆的焦点与半长轴进行讲解． （2）开普勒第二定律 [讲解] 开普勒在对行星绕太阳运动的数据进行分析时，发现离太阳越近运动得越快，反之则越慢． 通过对行星运动数据的推导，开普勒发现行星与太阳之间的连线扫过的面积具有一定的特点． 开普勒第二定律：太阳与任何一个行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等

． （3）开普勒第三定律 [讲解] 开普勒在发现了第一、第二定律后，并没有停止对第谷留给他的观3

测数据的研究． 当他对行星运动的周期与半径进行研究时，发现了其中存在的微妙的关系

[提问] 你能从中发现什么吗？

周期（年） 距太阳的平均距离（106km） 水星 0.24 57.9 金星 0.62 108.2 地球 1.00 149.6 火星 1.88 227.9 木星 11.90 778.3 土星 29.50 1427.0 [学生回答] 随着周期增大，行星与太阳的距离也越大． [提问] 在数值上，距离与周期可能存在什么关系呢？ [学生回答] 成正比． [学生活动] 对数据进行分析处理，判断它们之间是否成正比． [结论] 不同的行星的周期与距离之比不是一个定值，因此他们之间不成正比． [提问] 周期与距离之间既然不成正比，那么他们还可能存在什么样的关系呢？ [学生活动] 提出猜想：

[分组活动] 将学生分成几组，分别对几种猜想进行验证． [结论] 距离的三次方与周期的平方之比在一定误差内可认为是一个定值．因此得到距离的三次方与周期的平方成正比． 开普勒第三定律：

行星绕太阳运行轨道半长轴

r 的立方与其公转周期

T

的平方成正比．

[讲解] 开普勒第三定律是开普勒对第谷的观测数据进行长达 10 年的分析后得出的结论．可见任何一个物理定律的得出都要经历一个漫长且艰苦的过程．伽利略后面有贵族，牛顿后面有皇室，第谷后面有国王，开普勒后面有疾病和贫困。

最后牛顿集大成总结出具有划时代的三大定律

九、课堂小结

本节中心内容是理解日心说，理解并且记住开普勒关于行星运动的三条定律：椭圆轨道定律；面积定律；椭圆轨道半长轴与运行周期关系定律． 日心说很长时间里一直不被接受，任何一个学说，如果没有观测事实或实验证据的支持，就不可能被接受． 由于地心说比较符合人们的日常经验，所以统治了很长时间．但是随着人们对天体运动的不断研究，日心说逐渐被越来越多的人接受，真理最终战胜了谬误． 4

十、板书设计

一、行星的运动 1．地心说

代表人物：托勒密

2．日心说

代表人物：哥白尼《天体运行论》

伽利略

第谷

开普勒

二、

开普勒三大定律 1. 开普勒第一定律

（轨道定律） 2. 开普勒第二定律

（面积定律）

3. 开普勒第三定律

（周期定律）

这个比值是一个与行星无关的常量，只与中心体质量有关5