1. 天体运动教学设计及教案分析

第六章

万有引力与航天

1

行星的运动

薛晓霞

石家庄市第十三中学

《行星的运动》教学设计

石家庄市第十三中学

薛晓霞

教

材

分

析

教材版本

单元

内容

人民教育出版社

第六章

万有引力与航天

第1课时

课时

1课时

册数

必修二

一、内容和结构

“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。

二、.地位和作用

本节内容对全章的教学起着引领性的作用，同时又为本章的重点内容万有引力定律的学习起一个铺垫性的作用。

一、学生已有的知识结构和能力

从学生已经具有的知识基础来看，学生在学习本节课之前，可能只是通过报刊、杂志、电视等方式对有关科学家的事例略知一二，无系统的天学情

体运动研究历史方面的知识，但对天体的运动学习应该具有很大的好奇分析

心和浓厚的兴趣。

二、学生认知能力上的欠缺

从学生的认知能力看，由于行星运动抽象、无法感知，学生在理解行星的运动规律上会存在障碍

通过问题设置引领学生体会天体的运动认识的发展过程。

设计思想

学生主动探索问题的过程，增强教学的动态性。

教学目标

知识1.知道地心说和日心说的基本内容。 与

2.学习开普勒三大定律，能用三大定律解决问题。 技能

3.了解人类对行星的认识过程是漫长复杂的，是来之不易的。 过程了解人类对行星运动规律的认识过程，通过托勒密、哥白尼、第谷、开与方普勒等几位科学家对行星运动的不同认识，认识到观察、实验、总结等法

规律在科学探究中的重要作用。

情感态度与价值观

1.通过学习开普勒行星运动定律的建立过程，渗透物理科学探

究的方法和思想，形成正确的宇宙运动观。

2．感悟科学是人类进步不竭的动力，感悟科学家对科学的执著和献身精神，培养学生热爱科学、献身科学的精神和勇于创新、敢于坚持真理、实事求是的科学态度

3．培养学生自主探究、合作交流的良好习惯

教学重点

理解和掌握开普勒行星运动定律，认识行星运动

教学难点

对开普勒定律的理解和应用

教法与

阅读、问题引导探究式

、合作交流

学法

教学资源

教材、视频、课件

教学过程

流程

导入

新

课

教

学

教师活动

学生活动

设计意图

激发学生探索欲望

一、

古人对天体运动的看法及发展史

问题：

（1）什么是“地

心

说”？什么是“日心说”？争论的

焦点是什么？

思考

让学生对这（2）为什么“日心说”最

终战胜“地

心

说”？

两种学说有（3）开普勒认为天体是怎样运动的？他是怎样得出这一讨论交流

一种简单的结论的？

认识

从

地

心

说

到

日

心

说

的

发

展

历

程

中

遇

到

了

哪

些

问

让学生知道人题

？

在

面

对

这

些

问

题

，

当

时

的

科

学

家

是

怎

么

想

的

？

又

类对行星运动是

如

何

得

以

解

决

的

？

下

面

从

这些

角度来体会科学家们

的探究过程充的求真过程.

满曲折和艰教师引导学生一起重温科学足迹：阐述天文学发展

辛

。领悟科学史

倾听思考

探究离不开实总结在行星的运动探索中我们的科学家们经历了哲感悟科学践检验和不断学思辨的宇宙观（柏拉图）——建立模型尊重事实（托真理

修正。深刻理勒密）——修正模型创立理论（哥白尼）——观察实践解科学的本检验（第谷）——再修正得结论（开普勒）过程中我们质，感悟科学发现他们求真求简一丝不苟坚持不懈的科学思想和科学家的思想和方精神值得我们每一位同学学习。

法及求真求简及一丝不苟、坚持不懈的科学精神。

播放视频：武侠剧《蜀山奇侠传之紫青双剑》——观天异象？

观看

二、开

普

勒

三

大

定

律

问题： （1）开普勒行星运动定律从哪几个方面描述了行星绕太阳运动的规律？ （2）具体表述是什么？

1.开普勒第一定律：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

画椭圆。介绍椭圆的焦点，半长轴等相关知识。

思考讨论合作交流

合作画图

摆放太阳行星位置掌握第一定律

通过学生合作探究，锻炼学生动手、动脑的良好习惯，培养团队合作精神

新

课

教

学

新

问题：（1）椭圆上某点到两焦点距离之和与另一点到两焦

点的距离之和有什么关系？

（2）线长度一定时两焦点之间的距离越近，椭圆形状怎

样？

思考分组

讨论，学2.开普勒第二定律：对于任意一个行星而言，它和太阳的生代表发连线在相等的时间内扫过相等的面积

言

问题：行星沿椭圆的运动是匀速率吗？如果不是，运动到

什么位置最快？运动到什么位置最慢？为什么？

a33.开普勒第三定律：2=k

T

问题：（1）半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值，你

有什么发现？你能猜出k值可能跟什么有关吗？

（2）开普勒第三定律适用于行星绕太阳运动，它是否适

用所有的天体运动，包括卫星绕行星的运动？如果适用K猜想

相同吗？

参考以下几组数据

行星

中心天体

轨道半径

周期（s）

k/m3.s-2

水星

5.79x1010m 7.60x106

3.36x1018

金星

太阳

1.08x1011m 1.94x107

3.36x1018

火星

2.28x1011m 5.94x107

3.36x1018

同步

4.24x107m 8.64x104

1.02x103

卫星

地球

月球

3.844x108m 2.36x106

1.02x103

4 开普勒三大定律的近似处理

问题：由于多数行星的轨道和圆十分接近，在中学阶段的研究中一般都按圆处理。开普勒三定律适用于圆轨道时，应该怎样表述呢？

三观看视频:《宇宙探奇》——九星连珠

四 课堂巩固

1、

已知木星绕太阳公转的周期是地球绕太阳公

转周期的12倍。则木星绕太阳公转轨道的半长轴为地球公转轨道半长 倍。

2、某网站报道：最近南亚某国发射了一颗人造环月卫

结合表格数据，思考讨论

思考讨论表述

回扣引课常识了解

尊重科学

自主完成

由理解运用开普勒三大定律

让学生运用前面学过的知识做到举一反三

培养学生运用知识分析问题能力

学会洞察事物的本质

在科学研究中，懂得科学有时就是一种舍弃次要矛盾紧紧抓住主要矛盾的近似，正是这种近似，才有了真正意义上的科学。

课

教

学

星，卫星的质量100kg，环绕周期为1小时…．一位同学对该新闻的真实性产生怀疑，他认为：一是该国的航天技术比起我国还有差距，近期不可能发射出环月卫星；二是该网站公布的数据似乎也有问题．该同学准备对该数据进行验证．他手边没有可查找的资料，但他记得老师曾告诉过他月球作为中心天体时的开普勒常数K=1.2x1011m3/s2月球半径约为地球半径的1/4，．他由上述数据经过推导分析，进一步认定这是一则假新闻．请依上述数据写出他的论证过程及结论．

五

课堂小结

这节课你收获了什么？

六

作业布置

1、课后完成P36“问题与练习”中1、3、4题。

2、兴趣实验（观看视频）：找寻材料完成模拟行星的运动实验并解释各球运动快慢不一样原因。

的上升到其他星体运动层层推进使知识内化，巩固所学内容

培养学生归纳能力

作业设计：为

培养学生自觉学习的习惯；将课堂延伸，使学生将所学知识与方法再认识和升华，进一步促进学生认知结构内化。

板书设计： 6.1．行星的运动

一、古人对天体运动认识：

二、开普勒的行星运动定律

4.开普勒三大定律近似处理

1．开普勒第一定律（轨道定律）

轨道为圆

2．开普勒第二定律（面积定律）

匀速圆周

T

设计反思：

本节注重调动学生，师生的互动探究，交流合作，既体现了物理学科的探究性，又锻炼学生交流合作能力，培养学生的科学推理能力。让学生亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。 本节内容虽然对学生而言是抽象的、陌生的，甚至无法去感知

，但凭着对天体的运动充满好奇，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，培养学生的科学素养，突出物理新课程改革的特征。

a333．开普勒第三定律（周期定律）2=k

rT

2k