行星運(yùn)動教案

《行星運(yùn)動》教學(xué)設(shè)計第1課時6.1行星的運(yùn)動教學(xué)目標(biāo)［知識與技能］.了解人類對行星運(yùn)動規(guī)律的理解歷程。.知道開普勒行星運(yùn)動定律極其科學(xué)價值。3、了解開普勒定律中的k值的大小只與中心天體相關(guān)。［過程與方法］通過托勒密、哥白尼、第谷?布拉赫、開普勒等幾位科學(xué)家對行星運(yùn)動的研究過程，了解觀察在理解行星運(yùn)動規(guī)律中的作用，了解人類理解事物本質(zhì)的曲折過程。［情感、態(tài)度與價值觀］體會科學(xué)家實(shí)事就是、尊重客觀事實(shí)、不迷信權(quán)威、敢于堅持真理和勇于探索的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。體會人類對自然界和諧的追求是科學(xué)研究的動力之一。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)理解和掌握開普勒行星運(yùn)動定律，理解行星的運(yùn)動.學(xué)好本節(jié)有利于對宇宙中行星的運(yùn)動規(guī)律的理解，掌握人類理解自然規(guī)律的科學(xué)方法，并有利于對人造衛(wèi)星的學(xué)習(xí).教學(xué)難點(diǎn)對開普勒行星運(yùn)動定律的理解和應(yīng)用，通過本節(jié)的學(xué)習(xí)能夠澄清人們對天體運(yùn)動神秘、模糊的理解.課堂教與學(xué)互動設(shè)計［創(chuàng)設(shè)情景，引入新課］多媒體演示：天體運(yùn)動的圖片瀏覽。在浩瀚的宇宙中有無數(shù)大小不一、形態(tài)各異的天體，如月亮、地球、太陽、夜空中的星星……由這些天體組成的廣袤無限的宇宙始終是我們渴望了解、持續(xù)探索的領(lǐng)域。人們對行星運(yùn)動的理解過程是漫長復(fù)雜的，歷史上有過不同的看法，科學(xué)家對此實(shí)行了不懈的探索，通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，將使我們準(zhǔn)確地理解行星的運(yùn)動。［合作交流，探究新知］一、古代對行星運(yùn)動規(guī)律的理解問1:.古人對天體運(yùn)動存有哪些看法？問2.什么是“地心說”？什么是“日心說”'?”地心說”認(rèn)為地球是宇宙的中心，是靜止不動的，大陽、月亮以及其他行星都繞地球運(yùn)動，“日心說”則認(rèn)為太陽是靜止不動的，地球和其他行星都繞太陽運(yùn)動.“地心說’的代表人物：托勒密（古希臘）.“地心說‘符合人們的直接經(jīng)驗，同時也符合勢力強(qiáng)大的宗教神學(xué)關(guān)于地球是宇宙中心的理解，故地心說一度占據(jù)了統(tǒng)治地位.地心說所描述的天體的運(yùn)動不但復(fù)雜而且問題很多，如果把地球從天體運(yùn)動的中心位置移到一個普通的、繞太陽運(yùn)動的位置，換一個角度來考慮天體的運(yùn)動，很多問題都能夠解決，行星運(yùn)動的描述也變得筒單了.進(jìn)一步完善第谷布拉赫天才觀察者，把天體位置測量的誤差由10分減少到2分開普勒 天才數(shù)學(xué)家四年刻苦計算，發(fā)現(xiàn)與第谷數(shù)據(jù)有8分誤差?？偨Y(jié)出軌道為橢圓，花了十年時間總結(jié)出開普勒三大定律。本節(jié)課學(xué)習(xí)的終點(diǎn)就為開普勒三大定律在古代要證明地球做的不是勻速圓周運(yùn)動是非常難的，但現(xiàn)在我們能夠輕而易舉得證明，下面請看

年份春分夏至秋分冬至20083月20日6月21日9月22日12月22日20093月20日6月21日9月23日12月22日20103月21日6月21日9月23日12月22日分析數(shù)據(jù)，你得到了什么？四季時間是不相等的所以地球做的不是完美的勻速圓周運(yùn)動那到底做的什么運(yùn)動？二、開普勒行星運(yùn)動三定律（多媒體播放行星繞橢圓軌道運(yùn)動的課件）開普勒第一定律：所有行星繞太陽運(yùn)動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的二個焦點(diǎn)上.圖個焦點(diǎn)上.圖7.1-1畫出一個橢圓，并講出焦點(diǎn)定義，長軸以及半長軸的定義（多媒體播放行星繞橢圓軌道運(yùn)動的課件）仔細(xì)觀察地球繞太陽轉(zhuǎn)動模型圖，你得了到什么？快慢：近日點(diǎn)運(yùn)行快 遠(yuǎn)日點(diǎn)運(yùn)行慢開普勒第二定律：對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等時間內(nèi)掃過相等的面積.

用孔1用孔1◎行皿與太陽的莊紋在相等的H4間內(nèi)相等的面利因為相等時間內(nèi)面積相等，所以近日點(diǎn)速率大。開普勒第三定律：所有行星的橢圓軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等.（投影九大行星軌道圖或見教材P63頁圖7.1-3）問6：因為行星的橢圓軌道都跟圓近似，在中學(xué)階段研究中按圓處理，開普勒三定律適用于圓軌道時，應(yīng)該怎樣表述呢？1、多數(shù)大行星繞太陽運(yùn)動軌道半徑十分接近圓，太陽處在圓心上。2、對某一行星來說，它繞太陽做圓周運(yùn)動的角速度（或線速度）不變。3、所有行星的軌道半徑的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等.若用R代表軌道半徑，T代表公轉(zhuǎn)周期，開普勒第三定律能夠用下面的公式表示： F=g比值k是一個與行星無關(guān)的恒量。參考資料:給出太陽系九大行星平均軌道半徑和周期的數(shù)值，供課后驗證。行星平均瓏道半?！觯ǖ?行星平均瓏道半?！觯ǖ?周期曜水星5.79-10]0760及汨鳥金星二哈區(qū)1礙194,107地球1.49x10113.16d,火星工綱又1011594K；07才星:工年乂1/1374^磷±星IW101293081#天王星海王星工打式10；；-4見工1。支2651095刁x10?冥王星藥霸能7鴕春刃’太陽系九大行星的平均就道半接和嬲k水=3.36X1018K金=3.35X1018K地=3.31X1018K火=3.36X1018問7：這個定律發(fā)現(xiàn)了所有行星的軌道的半長軸與公轉(zhuǎn)周期之間的定量關(guān)系，比值k是一個與行星無關(guān)的常量，你能猜想出它可能跟誰相關(guān)嗎？根據(jù)開普勒第三定律知：所有行星繞太陽運(yùn)動的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期二次方的比值是一個常數(shù)k，能夠猜想，這個“k”一定與運(yùn)動系統(tǒng)的物體相關(guān).因為常數(shù)k對于所有行星都相同，而各行星是不一樣的，故跟行星無關(guān)，而在運(yùn)動系中除了行星就是中心天體一一太陽，故這個常數(shù)“k〃一定與中心天體——太陽相關(guān).說明：開普勘定律不但適用于行星繞大陽運(yùn)動，也適用于衛(wèi)星繞著地球轉(zhuǎn)，K是一個與行星質(zhì)量無關(guān)的常量，但不是恒量，在不同的星系中，K值不相同。K與中心天體有關(guān)。課堂過關(guān)1下列說法正確的是 （）A、太陽是靜止不動的，地球和其他行星都繞太陽運(yùn)動B、“日心說”和哥白尼提出的“地心說”現(xiàn)在看來都是不正確的C、相同時間內(nèi)，火星與太陽連線掃過的面積等于木星與太陽連線掃過的面積D、若人造衛(wèi)星軌道位為橢圓，衛(wèi)星離地球越遠(yuǎn)，速率越小。2有兩個人造地球衛(wèi)星，它們繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道半徑之比是1：2,則它們繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的周期之比為—3月球環(huán)繞地球運(yùn)動的軌道半徑約為地球半徑的60倍，運(yùn)行周期約為27天。應(yīng)用開普勒定律計算：在赤道平面內(nèi)離地面多少高度，人造地球衛(wèi)星可以隨地球一起轉(zhuǎn)動，就像停留在天空中不動一樣.神舟六號沿半徑為R的圓周繞地球運(yùn)動，其周期為T,如果飛船要返回地面，可在軌道上的某一點(diǎn)A處，將速率降低到適當(dāng)數(shù)值，從而使飛船沿著以地心為焦點(diǎn)的特殊橢圓軌道運(yùn)動，橢圓和地球表面在B點(diǎn)相切，如圖所示，如果地球半徑為R0,求飛船由A點(diǎn)到B點(diǎn)所需的時間。圖7-1-5圖7-1-5A解析:開普勒定律不僅對所有圍繞太陽運(yùn)動的行星適用，而且也適用于衛(wèi)星、飛船等繞行星的運(yùn)動。解：當(dāng)飛船做半徑為R的圓周運(yùn)動時，由開普勒第三定當(dāng)飛船返回地面時，從A處降速后沿橢圓軌道至B。設(shè)飛船沿橢圓軌道運(yùn)動的周期為「，橢圓的半長軸為a則柴二k可解得：T1=乂a)3?TTOC\o"1-5"\h\zRaR T由于a=——0，由A到B的時間/=-2 2R+R.一t[1；(F^)37_(R+R)TRTRt