1. 天体运动教案设计（一等奖）

课

题

6.1天体的运动

设计思想

本节课内容是该章第一单元的开篇。这一单元教材在安排上按照科学探究的思路展开，重在介绍万有引力定律建立的过程，这是一次生动的科学思维和科学方法的教育。从古代朴素的唯物主义思想，到天文学家对行星运动大量的观察资料；从研究行星运动规律，到猜想行星运动的原因；最终得到万有引力定律，无处不在体现着科学探索的精神与方法。

这节内容在第一单元教学中起到开门砖的作用。对学生来说本节内容是抽象的、陌生的，甚至无法去感知。对天体的运动充满好奇又觉得非常神秘而不易理解。所以我们必须去引导学生了解人们对星体运动认识的发展过程，从“日心说”和“地心说”的内容到其两者之间的争论，从第谷的精心观测到开普勒的数学运算，在学生整体感知的过程中引导学生体会这些大师们的思路、方法及他们的一丝不苟的科学精神，并激发他们热爱科学、探索真理的求知热情。

本节内容包括“地心说”“日心说”的内容、开普勒定律的内容和天体运动的近似处理等知识点。

教学目标 一、知识目标 1．了解“地心说”和“日心说”两种不同的观点及发展过程；

2．知道开普勒对行星运动的描述；

3．知道天体运动的近似处理方法。

二、能力目标

1、培养学生在客观事物的基础上通过分析、推理提出科学假设，再经过实验验证的正确认识事物本质的思维方法； 2、通过学习，培养学生善于观察、善于思考和提高实际应用的能力； 3、通过体验性活动提高学生实践的意识。 三、德育目标

1、通过开普勒行星运动定律的建立过程，渗透科学发现的方法论教育，建立科学的宇宙观和价值观；

2、激发学生热爱科学、探索真理的求知热情；

3、培养学生交流合作以及评价探究结果的素养。

教学重点

1、“日心说”的建立过程。

2、行星运动的规律。

教学难点

1．学生对天体运动缺乏感性认识。 2．开普勒行星运动规律的应用。

【教学方法】

1、“日心说”建立的教学──采用对比、反证及讲授法。 2、行星运动规律的建立──放录像资料或用课件模拟行星的运动情况。

课时:

1课时

（一）新课导入

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

断探索的领域。关于天体的运动，历史上有过不同的看法。

（二）新课教学

1、“地心说”和“日心说”之争

讨论与交流

（1）古人对天体运动存在哪些看法？（“地心说”和“日心说”）

（2）什么是“地心说”？什么是“日心说”’？（”地心

说”认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，大阳、月亮以及其他行星都绕地球运动，

5

“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。“地心说’的代表人物：托勒密(古希腊)．“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。）“日心说”战胜了“地心说”，最

终被接受。

讨论与交流

“日心说”战胜了“地心说”，最终真理战胜了谬误，请同学

们阅读第64页《人类对行星运动规律的认识，中托勒密：地心宇宙，哥白尼：拦住了太阳，推动了地球。交流讨论，找出“地心说”遭遇的尴尬和“日心说’的成功之处？（地心说所描述的天体的运动不仅复杂而且问题很多，如果把地球从天体运动的中心位置移到一个普通的、绕太阳运动的位置，换一个角度来考虑天体的运动，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变得筒单了。）“日心说”代表人物：哥白尼，“日心说”能更完美地

解释天体的运动。

地心说：地球是宇宙的中心，太阳、月亮及所有的星星都是绕地球转动的。这就是地心说

日心说：太阳是宇宙的中心，所有的星星都是绕太阳转动的。这就是日心说。

（让学生充分体会人类在对行星运动规律的认识过程中充满着曲折和艰辛。科学家的伟大既在于严谨的科学态度与科学精神，也需要极大的推翻权威的勇气。）

2、开普勒行星运动定律

阅读教材第二段到最后，并阅读第64页《人类对行星运动规律的认识)中第谷：天才

观察家，开普勒：真理超出期望。开普勒行星运动定律从行星运动轨道，行星运动的线速度变化，轨道与周期的关系三个方面揭示了行星运动的规律。现在我们来学习这些知识

（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。

这一定律说明了行星运动轨迹的形状，不同的行星绕大阳运行时椭圆轨道相同吗？（不同）

做一做：用图钉和细绳画椭圆，可以用一条细绳和两图钉来画椭圆，如图7.1—l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。

想一想：椭圆上某点到两个焦点的距离之和与椭圆上另一点到两个焦点的距离之和有什么关系？

了解椭圆的基本知识

（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。

如图所示，行星沿着椭圆轨道运行，太阳位于椭圆的一个焦点上，如果时间间隔相等，即t2-t1=t4-t3，那么面积A=面积B。由此可见，行星在远日点a的速率最小，在近日点b的速率最大。

（3）

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。

a3开普勒第三定律可以用下面的公式表示：2k

T

比值k是一个与行星无关的恒量，只与太阳有关。

三、行星运动近似处理方法

由于行星的椭圆轨道都跟圆近似，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，在高中我们一般按匀速圆周运动处理。

1、行星绕太阳运动的轨道近似为圆，太阳处于圆心

2、行星绕太阳做匀速圆周运动

3、所有行星轨道半径的三次方与它的公转周期的二次方的比值都相等，即

3r

k2

T

练习：（用多媒体出示练习题）

1：宇宙飞船围绕太阳在近似圆周的轨道上运动，若其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

2、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．如果一颗人造地球卫星沿椭圆轨道运动，它在离地球最近的位置（近地

点）和最远的位置（远地点）的速度相比，哪点的速度比较大？

（

）

A．在近地点的速度大

B．在远地点的速度大

C．在近地点的速度和远地点的速度相等

D．不同的卫星情况不同，所以不能确定

3、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、水星半长轴最短，公转周期最大

D、冥王星半长轴最长，公转周期最大

4、地球的公转轨道接近圆，但彗星的运动轨道则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，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(即

=k），其中T为行星绕太阳公转的周期，a为轨道的半长轴)估算，它下次飞近地球是哪一年？

课堂小结：

1、

开普勒行星运动定律，

2、

天体运动看作匀速圆周运动的模型。

布置作业：优化训练