1. 天体运动教学设计

★课题 天体运动

★教学目标

(一)

知识与技能: 1.

知道地心说和日心说的基本内容。

2.

学习开普勒三大定律，能用三大定律解决问题。

3.

了解人类对行星的认识过程是漫长复杂的，真是来之不易的。

(二)

过程与方法: 4.

体会精确的观察记录在科学研究中的重要地位。

5.

对过对开普勒三定律的学习了解天体运动的规律。

(三)

情感态度与价值观: 6.

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。

7.

了解伽利略等科学家为科学献身的精神，学习前人对问题一丝不苟、孜孜以求的精神。

★重难点：

掌握天体运动的演变过程; 熟记开普勒三定律. ★课时安排:1课时

★新课引入：同学们，在前面的学习中我们已经学习了运动学\静力学及动力学的基本知识并且用这些知识研究了地面上物体的运动，现在我们就放开视野,从今天开始我们来研究天空中的运动：天体运动。首先是太阳系行星的运动. 研究天体的运动是从古到今科学研究的永恒主题。关于行星的运动，历史上有两种对立的说法，这是历史上牺牲最大的科学争论。

★新课教学

一、地心说

1、地心说：认为地球是宇宙中心，任何星球都围绕地球旋转。

2、代表人物：托勒密(公元90——168年) 3、存在条件：第一符合人们的日常经验，第二人们多信奉宗教神学，认为地球是宇宙中心。

但:

随着观测精度的不断提高，地心说算出的行星位置偏离观测位置越来越大

二、日心说

1、日心说：太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动

2、代表人物：哥白尼（1473——1543）

3、存在条件：地心说解释天体运动不仅复杂，而且许多问题都不能解释。而用日心说，许多天体运动的问题不但能解决，而且还变得特别简单。

进入高中物理的第一节课就学了参考系的选择,我们知道运动的描述是相对的,从表面上看,两学说只不过是参考系的改变.但大家要注意,这是一两千年前的争论,运动描述的相对性是物理学发展后,一非常现代的科学观点,它们所谓的静止是绝对静止,就像我们还没读书,没学物理时认为地面是绝对静止的,其它物体相对地面的在动叫做运动的物体,地心说的观

点就是地球绝对静止,日心说的观点就是太阳绝对静止.现在看来古代的两种学说都不完善，地心说和日心说的共同点：天体的运动都是匀速圆周运动。因为太阳、地球等天体都是运动的(运动是绝对的)，鉴于当时对自然科学的认识能力，日心说比地心说更先进,在太阳系中我们认为太阳是静止的

师：“日心说”所以能够战胜“地心说”是因为好多“地心说”不能解析的现象“日心说”则能说明，也就是说，“日心说”比“地心说”更科学、更接近事实.例如：若地球不动，昼夜交替是太阳绕地球运动形成的.那么，每天的情况就应是相同的，而事实上，每天白天的长短不同，冷暖不同.而“日心说”则能说明这种情况：白昼是地球自转形成的，而四季是地球绕太阳公转形成的。

三、天才观测家-第谷的观测(纯肉眼观测) 1、第谷（1546——1601）是丹麦的天文学家、观测家，历时20年的观测，记录了行星、月亮、彗星的位置。

2、第谷虽然本人没有描绘出行星运动的规律，但他积累的资料为开普勒的研究提供了坚实的基础

天才观测家又有一学生是天才数学家-----开普勒

他分析他导师-第谷数据得出结论：行星运动的轨道不是圆周运动而是绕椭圆运动

四、补充:简介椭圆(可使学生实验体验椭圆) 小结：两个图钉位置靠的越近，椭圆就越接近于圆

五、开普勒三定律：

1．开普勒第一定律——椭圆轨道定律

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。

注意：九大行星的轨道半径不同且所在的轨道平面不在同一个轨道平面上

开普勒指出运动轨道不是圆,那么就不可能如上两学说做匀速圆周运动,行星运动的速度是怎样的呢? 2．开普勒第二定律——又叫面积定律

任何一个行星与太阳的联线在相等的时间内扫过的面积相等。---------近快远慢

注意：行星环绕太阳公转的角速度不相等

小结：开普勒第一、二定律推翻了地心说和日心说所描述的天体是做匀速圆周运动的结论

3．开普勒第三定律(十年磨一剑)——又叫周期定律

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。即a3 ／

T2=k a3【问题】：公式2k中的比例系数k可能与谁有关？

T【解析】：开普勒第三定律知：所有行星绕太阳运动的半长轴的三次方跟公转周期二次方的比值是一个常数k，可以猜想，这个“k”一定与运动系统的物体有关．因为常数k对于所有行星都相同，而各行星是不一样的，故跟行星无关，而在运动系中除了行星就是中心天体——太阳，故这一常数“k"一定与中心天体——太阳有关【牢记】

拓展:

a)开普勒定律不仅适用于行星绕太阳运动，同时它适用于所有的天体运动。只不

R3R3过对于不同的中心天体，2k中的k值不一样。如金星绕太阳的2与地球绕太阳TTR3R3的2是一样的，因为它们的中心天体一样，均是太阳。但月球绕地球运动的2与地TTR3球绕太阳的2是不一样的，因为它们的中心天体不一样。

T六. 对天体运动的处理方法

由于大多数行星绕太阳运动的轨道与圆十分接近，因此，在中学阶段的研究可以按圆周运动处理，这样开普勒三定律就可以这样说：

1、多数大行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心

2、对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的速度不变，即行星做匀速圆周运动(回到日心说) 3、所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，即r3 ／

T2=k 典型例题：

例题1：

关于行星的运动下列说法中正确的（

bd

）

A、行星轨道的半长轴越长，自转周期就越大

B、行星轨道的半长轴越长，公转周期就越大

C、水星的半长轴最短，则公转周期最大

D、冥王星离太阳最远，绕太阳运行的公转周期最长

例题I1：书33页,问题与练习1. 最后:开普勒定律是根据行星运动的现察结果而总结归纳出来的规律．它们每一条都是经验定律，都是从行星运动所取得的资料中总结出来的规律．开普勒定律只涉及运动学、几何学方面的内容，不涉及力学原因。是什么力使得行星做这种变速运动呢?且看下节内容.

作业:阅读科学足迹

★版式设计:

6.1

行星的运动

1.两种学说:

(1)地心说:地球静止

(2)日心说:太阳静止(绝对静止) 2.开普勒三定律:

(1)开~~一~~:椭圆轨道定律

(2)开~~二~~:面积定律:----近快远慢

(3)开~~三~~:周期定律: a3 ／

T2=k(k只与中心天体太阳有关) 拓展:开普勒定律适用于所有的天体运动。

3.中学阶段处理:

(1)圆周运动

(2)匀速率

(3) r3 ／

T2=k 作业:1阅读科学足迹;2本节问题与练习(全)