2023高中物理行星的運(yùn)動(dòng)教案

2023高中物理行星的運(yùn)動(dòng)教案2023高中物理行星的運(yùn)動(dòng)教案一【教學(xué)目的】知識(shí)目標(biāo)：了解“地心說”和“日心說”兩種不同的觀點(diǎn)及發(fā)展過程;知道開普勒對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的描述。能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生語言表達(dá)能力;協(xié)作能力;計(jì)算推理能力;以及在客觀事物的基礎(chǔ)上通過分析、推理提出科學(xué)假設(shè)，再經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的正確認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)的思維。情感目標(biāo)：通過開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的建立過程，滲透科學(xué)發(fā)現(xiàn)的方法論教育，建立科學(xué)的宇宙觀;激發(fā)學(xué)生熱愛科學(xué)、探索真理的求知熱情?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】“日心說”的建立過程和行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律【教學(xué)難點(diǎn)】學(xué)生對(duì)天體運(yùn)動(dòng)缺乏感性認(rèn)識(shí);開普勒如何確定行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的【教學(xué)儀器】錄像，課件，圖釘，紙，線【】啟發(fā)式綜合教學(xué)法【教學(xué)過程】引入：宇宙中有無數(shù)星系，與我們最密切的星系就是太陽系，首先我們通過一段錄像來看一下太陽系的結(jié)構(gòu)。太陽系中有九大行星，這是我們?cè)缇瞳@知的一個(gè)信息。然而，2006年，8月24日國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)大會(huì)通過新的行星定義，冥王星因不能清除其軌道附近其他天體而被“逐出”行星行列，編入“矮行星”。這樣的話，太陽系就只有八大行星了，今后教材對(duì)這一點(diǎn)內(nèi)容會(huì)做相應(yīng)的修改。行星重新定義一事，表明人類對(duì)太陽系的認(rèn)識(shí)又加深了一步，開始進(jìn)入探測(cè)太陽系的黃金時(shí)代。那么，在古時(shí)，人類是對(duì)太陽、月亮、地球等天體的運(yùn)動(dòng)有過什么樣的看法?新課教學(xué)最早，人類從觀察北極星常年不動(dòng)，及北斗七星的回轉(zhuǎn)現(xiàn)象認(rèn)為天是圓的地是方的，即天圓地方。直至公元二、三世紀(jì)才對(duì)宇宙中各天體的運(yùn)動(dòng)形成初步的理論——地心說。公元16世紀(jì)又提出了日心說。一、地心說首先請(qǐng)地心說小組展示自己的ppt，簡(jiǎn)要介紹地心說的發(fā)展過程及主要內(nèi)容。地心說的主要內(nèi)容是：地球是宇宙的中心，并且靜止不動(dòng)，一切行星圍繞地球做簡(jiǎn)單完美的圓周運(yùn)動(dòng)。接下來有請(qǐng)日心說小組介紹其創(chuàng)立者和主要內(nèi)容二.日心說日心說的內(nèi)容：太陽是宇宙中心并且靜止不動(dòng)，地球圍繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)，并且在自轉(zhuǎn)，其他行星都圍繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)。過渡：我們現(xiàn)在知道地心說是錯(cuò)誤的，哥白尼的日心說也并不完全正確，因?yàn)樘柌⒉皇怯钪娴闹行模倾y河系中的一顆普通恒星，它也不是靜止不動(dòng)的。但日心說比地心說更接近真理。但日心說的傳播必然危及教會(huì)的思想統(tǒng)治。羅馬教廷對(duì)公開支持日心說的科學(xué)家加以迫害，把日心說視為“異端邪說”?？梢姡招恼f最終戰(zhàn)勝地心說是一個(gè)漫長(zhǎng)而艱難的過程。三.日心說的發(fā)展過程請(qǐng)日心說發(fā)展史小組介紹為日心說的發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)的科學(xué)家。參看殉道者哥白尼學(xué)說的弘揚(yáng)。過渡：雖然哥白尼、伽利略等人否定了地心說，但仍然認(rèn)為行星圍繞太陽做簡(jiǎn)單的完美的圓周運(yùn)動(dòng)。那么是誰糾正了這個(gè)觀點(diǎn)，使“日心說”更徹底地否定地心說.開普勒。提到開普勒我們就有必要先了解留給開普勒大量精確觀測(cè)資料的人——丹麥的天文學(xué)家第谷·布拉赫(1546-1601)。有請(qǐng)第谷小組講述其對(duì)天文學(xué)的貢獻(xiàn)。參看第谷和開普勒的，兩顆超新星——第谷和開普勒，建立萬有引力的背景過渡：第谷連續(xù)20年對(duì)750顆左右恒星進(jìn)行觀察并有準(zhǔn)確記錄，為開普勒革新行星運(yùn)動(dòng)理論，發(fā)展日心說奠定了基礎(chǔ)，那么開普勒如何發(fā)現(xiàn)行星運(yùn)動(dòng)三大定律的呢?請(qǐng)開普勒小組介紹接下來，我們通過錄像把從地心說到日心說的主要代表人物，它們的理論以及建立的宇宙體系作個(gè)。看了錄像和先前同學(xué)們的介紹，請(qǐng)大家談?wù)劊簭母绨啄?、布魯諾、伽利略、第谷、開普勒這些科學(xué)家的中，我們受到了什么樣的啟迪?(從科學(xué)態(tài)度及研究方法來看)相信真理，不迷信權(quán)威的實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度(哥白尼提出日心說，布魯諾堅(jiān)持宇宙無極限的思想，伽利略堅(jiān)持相信天文觀測(cè)的結(jié)果，支持日心說，開普勒放棄勻速圓周運(yùn)動(dòng)，采用橢圓軌道)，一絲不茍、孜孜以求的精神，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度(哥白尼4個(gè)九年時(shí)間論證自己的理論，第谷20年時(shí)間堅(jiān)持不懈的觀察記錄，開普勒16年對(duì)行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的探索(用開普勒自己的話說：“十六年了，我終于走向光明，認(rèn)識(shí)到的真理遠(yuǎn)超出我的熱切期望))，我們對(duì)待學(xué)習(xí)更應(yīng)該是腳踏實(shí)地，認(rèn)認(rèn)真真，不放過一點(diǎn)疑問，要有熱愛科學(xué)、探索真理的熱情及堅(jiān)強(qiáng)的品質(zhì)，來實(shí)現(xiàn)人生價(jià)值.四、開普勒定律1.開普勒第一定律(軌道定律：教師補(bǔ)充作圖，并展示課件)第一定律：所有行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上.第一定律涉及到橢圓，接下來我們通過作圖來了解有關(guān)橢圓的一些知識(shí)。同學(xué)們手上有白板、紙、圖釘、細(xì)線，根據(jù)做一做的要求畫出橢圓。圖釘所處的位置就是橢圓的焦點(diǎn)，那么橢圓就有兩個(gè)焦點(diǎn)。過兩焦點(diǎn)與橢圓相交的線段長(zhǎng)就叫長(zhǎng)軸，長(zhǎng)軸的一半就叫半長(zhǎng)軸，用字母a來表示。橢圓上任一點(diǎn)到兩焦點(diǎn)的距離和是定值還是一個(gè)變化的值?。有了橢圓的初步認(rèn)識(shí)后，第一定律就更好理解了。看課件。八大行星運(yùn)動(dòng)的橢圓軌道并不相同，但太陽始終位于這些橢圓的同一個(gè)焦點(diǎn)上。2.開普勒第二定律(面積定律)第二定律：對(duì)任意一個(gè)行星來說，它與太陽的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積.教師：如何來理解這個(gè)定律呢?我們還是利用剛才所畫的橢圓，行星在這個(gè)橢圓軌道上繞太陽運(yùn)動(dòng)。行星好比作圖中的哪個(gè)工具?筆。太陽就在左側(cè)焦點(diǎn)。這兩者的連線就是左側(cè)圖釘?shù)焦P的繩長(zhǎng)。請(qǐng)同學(xué)們讓筆分別在近日處和遠(yuǎn)日處勻速地運(yùn)動(dòng)起來，在相等的時(shí)間內(nèi)，繩長(zhǎng)掃過的面積是否相等?近日處小于遠(yuǎn)日處。依據(jù)第二定律，繩長(zhǎng)掃過的面積要相等，筆在哪處運(yùn)動(dòng)的快?可見，第二定律揭示了行星并不做勻速率運(yùn)動(dòng)，而是近日處速率大于遠(yuǎn)日處。3.開普勒第三定律行星運(yùn)動(dòng)速度與行星距太陽遠(yuǎn)近有關(guān)，于是開普勒就聯(lián)想到行星運(yùn)動(dòng)周期也應(yīng)與行星到太陽的距離有關(guān)。于是，他繼續(xù)對(duì)著第谷留下的一堆數(shù)字去動(dòng)腦子。開普勒將人們最熟悉的地球到太陽間的距離R定為1，地球繞太陽的公轉(zhuǎn)周期T是1年，以此為標(biāo)準(zhǔn)再換算其他行星的周期和到太陽的平均距離(半長(zhǎng)軸a)，將觀測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成這么一堆數(shù)字：行星aT行星aT水星0.3870.241火星1.5241.881金星0.7230.615木星5.20311.862地球1.0001.000土星9.53929.457從這一堆數(shù)據(jù)里怎么找出規(guī)律?我們總是從最簡(jiǎn)單的比例關(guān)系入手，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜。同學(xué)們所熟悉的比例關(guān)系有哪些?正比，反比，平方成正比，三次方成正比等等。接下來我們就來找找看。成正比就意味著a/T是一個(gè)定值，反比意味著aT是一個(gè)定值，以此類推。開普勒當(dāng)時(shí)沒有計(jì)算器，就靠一只筆，做了無數(shù)次這樣的加減乘除，用了整整九年的時(shí)間才得到兩者的關(guān)系：a的三次方和T的二次方成正比的關(guān)系大家看一下a3與T2的比值。所有行星都是相同?？梢姡核行行堑臋E圓軌道的半長(zhǎng)軸的三次方與公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，這就是行星運(yùn)動(dòng)的第三條定律表達(dá)式可為：a表示橢圓的半長(zhǎng)軸，T代表公轉(zhuǎn)周期小結(jié)：開普勒第一定律否定了圓軌道;第二定律否定了勻速率運(yùn)動(dòng);第三定律建立了所有行星之間的聯(lián)系。開普勒三定律為后來牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律奠定了基礎(chǔ)，開普勒被稱為天空的立法者。1618～1621年，開普勒寫了(哥白尼天文學(xué)概要>一書，把天文學(xué)的研究概括為5個(gè)方面：①觀測(cè)天象;②提出對(duì)觀測(cè)到的天象進(jìn)行解釋的假說;③宇宙論的物理或哲學(xué);④推算天體過去與未來的方位;⑤有關(guān)的儀器