1. 天体运动优质课一等奖

高一物理教学案（第六章万有引力与航天）

第一节行星的运动

【学习目标】

1.了解地心说和日心说两种不同的观点. 2.理解开普勒行星运动三定律，并能初步运用开普勒行星运动定律解决一些简单问题．

【重难点】

理解开普勒行星运动三定律，并能初步运用开普勒行星运动定律解决一些简单问题．

【学情分析】

“行星的运动”是“万有引力与航天”一章中的第一节课，本节课主要学习地心说和日心说的内容及争论的焦点、开普勒三大定律的内容及应用。

【导学流程】

自主学习

我们经常看到太阳自地球东方升起，又落到地球西方，也就是说，我们看到的现象似乎是太阳绕地球转，这正是古代人们对天体运动存在的一种看法——地心说，你知道古代人们对天体运动还存在什么观点吗？

地心说和日心说

1.地心说观点：

是宇宙的中心，而且是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕

运动，代表人物是

2.日心说观点：

是宇宙的中心，而且是静止不动的，地球和其他行星都绕

运动，代表人物是

3.两种学说的局限性：

都把天体的运动看的很神圣，认为天体的运动必然是最完美，最和谐的

运动，而和丹麦天文学家

的观测数据不符。

开普勒行星运动规律

一、探究开普勒第一定律（轨道定律）

表一：各年四节气具体日期统计表

年份

2008来源:Z§xx§k.Com]春分

3月20日

3月20日

夏至

6月21日

6月21日

秋分

9月22日

9月23日

冬至

12月22日

12月22日

2009

2010 3月21日

6月21日

9月23日

12月22日

通过分析数据，可以得到以下结论：

春天：92天

夏天：94天

秋天：84天

冬天：90天

说明：四季的时间是不相等的，进而说明：地球绕太阳的运动并不是完美的匀速圆周运动

开普勒第一定律

所有

绕太阳运动的轨道都是

，太阳处在

的一个

上。

二、探究椭圆轨道特征

将一条绳的两端固定在两个定点（图钉）上，以铅笔拉紧绳子所画出的图形即为椭圆。这两个定点称为此椭圆的两个焦点。从椭圆上任一点至两焦点的距离之和为一定值，既

常数。O点为对称中心点,

称为半长轴；

称为半短轴。

三、探究开普勒第二定律（面积定律）

对任意一个行星来说，它与太阳的连线在

内扫过

。

思考：试比较近日点和远日点地球的速度大小？

四、探究开普勒第三定律（周期定律）

动手计算后，你得到了什么？

开普勒第三定律：

所有行星的轨道半长轴的

跟它的公转周期的

的比值都相等。

用α表示半长轴，T表示周期，第三定律的数学表达式为k=

五、行星运动的近似处理

在中学阶段，我们将椭圆轨道按照圆形轨道处理，则开普勒定律描述为：

1.所有的行星围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

1.行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心

2. 对于每一个行星而言，太阳和行星的联线在相等的时间内扫过相等的面积

2.对于某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（或线速度）不变，即行星做匀速圆周运动

3.所有行星的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

3.所有行星的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

即R³/T²=k

引申：开普勒定律也同样适用于其他星系（如地球的卫星绕地球运行）

[来源:Zxxk.Com]

1.

对开普勒第三定律的理解

（1）对于太阳系中任意两颗行星，均满足比例式13T1232T22k，k值与行星无关，而取决r3于太阳，此定律也适用于圆轨道，满足2k

T（2）此定律不仅适用于行星绕太阳的运转，也适用于其他天体系统。如卫星绕地球运转

（3）中心天体不同，k值不同，因而对于月亮绕地球运行和地球绕太阳运行不成立

小组讨论问题预设：

1、冥王星离太阳“最远”，绕太阳运动的公转周期最长，对吗？

2、金星与地球都在绕太阳运转,那么金星上的一天肯定比24小时短吗?

【提问展示问题预设】

1.1，2，3组讨论并展示问题1。

2.4,5,6组讨论并展示问题2。

【当堂检测】

13T1232T22k

1.

16世纪,哥白尼经过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,这四个基本论点目前看不存在缺陷的是(

) A.宇宙的中心是太阳,所有的行星都在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,它绕地球运动的同时还跟地球一起绕太阳运动

C.天体不转动,因为地球每天自西向东转一周,造成天体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

2.关于天体的运动以下说法正确的是（

）

A.天体的运动毫无规律,无法研究

B.天体的运动是最完美的、和谐的匀速圆周运动

C.太阳从东边升起,从西边落下,所以太阳绕地球运动

D太阳系中所有行星都围绕太阳运动

3．下列关于开普勒对于行星运动规律的认识的说法正确的是（

）

A．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆B．所有行星绕太阳运动的轨道都是圆

C．所有行星的轨道的半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值都相同D．所有行星的公转周期与行星的轨道的半径成正比

来源学科网ZXXK]

a34．关于公式2k，下列说法中正确的是（

）

TA．公式只适用于围绕太阳运行的行星

B公式中的k值，对于所有行星（或卫星）都相等学*科*网来源

B．公式适用于宇宙中所有围绕星球运行的行星或卫星

D．公式中的k值，只与中心天体有关，与绕中心天体旋转的行星（或卫星）无关

5．太阳系中有两颗行星，它们绕太阳运转的轨迹为圆，且周期之比为8∶1，则

（1）它们的轨道半径的比为

（

）A.4∶1

B.8∶1

C.2∶1

D.1∶4 （2）两行星的公转速度之比为

（

）A.2∶1

B.4∶1

C.1∶2

D.1∶4 6. 关于行星的运动说法正确的是（

）

A、行星半长轴越长，自转周期越大

B、行星半长轴越长，公转周期越大

C、行星半长轴越长，公转速度越大

D、木星质量最大，公转周期最大