物理学与人类文明第二课时 公开课

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授课教师：凤庆县第三完全中学旃帆船

2018年4 月 10 日

课

题

教学目标

§6.1 行星的运动

课

型

新授课（1课时）

教学重难点

知识与技能

1．了解地心说和日心说两种基本观点．

2．明确、理解开普勒三大定律．

3．能初步应用开普勒三大定律分析解决一些简单问题。

过程与方法

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．

情感、态度与价值观

1．知道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。学习科学家们坚持真理、勇于创新、实事求是的科学态度。

2．感悟科学是人类进步不竭的动力．

教学重点

1、理解和掌握开普勒行星运动定律；

2、能初步应用开普勒三大定律分析解决一些简单问题。

教学难点

对开普勒行星运动定律的理解和应用，通过本节的学习可以澄清人们对天体运动神秘、模糊的认识．

教学方法教学手段

讲授、分析、讨论、练习

教具准备

多媒体课件

教

学

活

动

[学习目标展示]：3分钟时间学生看课本P32-33

[新课导入] 第六章万有引力与航天

，人类的视觉超越了地球，从地面到了太空。

[新课教学]

一、简单介绍：人类对行星运动规律的认识过程。地心说——日心说——第谷观测——开普勒

1、地心说观点：认为地球是宇宙的中心，地球是静止不动，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动. 代表人物是古希腊学者托勒密. 动画展示地心说模型

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2、日心说观点:认为太阳是宇宙的中心，太阳静止不动，地球、月亮及其他行星都在绕太阳运动.

代表人物

波兰天文学家是哥白尼. 动画展示地心说模型

3、第谷的天文观测：丹麦伟大的天文学家第谷，用毕生的精力观测记录行星的运动规律

4、开普勒研究第谷的行星观测记录，把几千个数据归纳成几句简洁的话总结出了行星运动的规律——开普勒三大定律

总结：人类对行星运动规律的认识过程：充满着曲折与艰辛，体现了人们：坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度、科学精神、科学思维和方法。科学精神推动了认识发展。

二、开普勒三大定律：

1.开普勒第一定律（椭圆定律）：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上。太阳不是位于椭圆的中心．不同的行星位于不同的椭圆轨道上。

作图讲解+动画展示

2.开普勒第二定律（面积定律）：对于每一个行星而言，行星与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。

若tAB= tCD = tEK

，则sAB= sCD = sEK

方法一：行星与太阳相距较近时，相等时间内通过的弧长较长，因此运动速率较大。行星在（近日点）速率最大；行星在（远日点）的速率最小．

方法二：

11学

生

活

动

E

SS

K

D

C

S

S

BB

AA

-

方法

2v1tR12v2tR2v1R1v2R2

近地点，R小所以V大；远地点，R大所以V小

3.

开普勒第三定律（周期定律）：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。

K是与行星无关的常量，

K值只与中心天体的质量有关，

不同的中心天体K值不同，

开普勒三大定律不仅适用于行星，也适用于其他天体

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4、说明：研究天体运行时太阳系中的八大行星及卫星运动的轨道的两个焦点相距很近，因此行星的椭圆轨道很接近圆。在要求不太高时，行星绕太阳的运动通常按圆轨道处理。这样做使处理问题的方法大为简化。

三、应用：考点，如绕同一中心天体运动的两颗行星的轨道半径分别为R1、R2，公转周期分别为T1、T2，则有．

332332R2

R1T1R2R1T222T2

T1233TR1T1R11

33T22R2T2R2

322

R1TR1T1133R2T22R2T22

例：太阳系中的九大行星均在各自的轨道上绕太阳运动，若设它们的轨道为圆形，若有两颗行星的轨道半径比为R1：R2=2：1，他们的质量比为M1：M2=4：1，求它们绕太阳运动的周期比T1：T2？

333R1R2R3

T12R18由K23223TT21T2R2T

1

[课堂训练]练习：

解即T1T28221．关于开普勒行星运动定律的公式R3kT2下列说法正确的是

(

)

A．k是一个与行星无关的量

B．若地球绕太阳运转的半长轴为R，周期为T，月球绕地球运转的半长轴为R1，周期为T1，则

C．T表示行星的自转周期

D．T表示行星的公转周期

2、根据开普勒行星运动规律推论出下列结论中，哪个是错误的

(

) A．人造地球卫星的轨道都是椭圆，地球在椭圆的一个焦点上

B．同一卫星在绕地球运动的不同轨道上运动，轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都相等

C．不同卫星在绕地球运动的不同轨道上运动，轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都相等

D．同一卫星绕不同行星运动，轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都相等

3、如图所示是行星m绕恒星M运动情况示意图，下列说法正确的是(

)

A．速度最大点是A点

B．速度最小点是C点

C．m从A到B做减速运动

D．m从B到A做减速运动

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4、宇宙飞船围绕太阳在近似圆形的轨道上运动，若轨道半径是地球轨道半径的9倍，则宇宙飞船绕太阳运行的周期是（

）

A．3年

B．9年

C．27年

D．81年

5．银河系中有两颗行星环绕某恒星运转，从天文望远镜中观察它们的运转周期为27：1，则它们的轨道半长轴比是（

）

A．3：1

B．9：1

C．27：1

D．1：9

课堂小结：

一、地心说与日心说（科学精神推动了认识发展）

二、开普勒行星运动定律：

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）

R 3/ T2 =k （K是一个只与中心天体质量有关的物理量）

本节学习的是开普勒行星运动的三定律，其中第一定律反映了行星运动的轨迹是椭圆，第二定律描述了行星在近日点的速率最小，在远日点的速率最大，第三定律揭示了轨道半长轴与公转周期的定量关系．在近似计算中可以认为行星都以太阳为圆心做匀速圆周运动．

作业：如图,某返回式人造地球卫星沿半径为r的圆形轨道1绕地球运动，周期为T。当开动制动发动机后，使卫星速度降低并转移到与地球相切的椭圆轨道2上。求此后卫星经过多长时间着陆？大气阻力不计，地球半径

1

2

r地卫板书设计：

一、地心说和日心说

二、开普勒三大定律：

1．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．第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积．

3．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．

教学后记：

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