2024-2025學(xué)年新教材高中物理第4章萬有引力定律及航天第3節(jié)人類對(duì)太空的不懈探索教案2魯科版必修第二冊(cè)

PAGE1-第3節(jié)人類對(duì)太空的不懈探究第3節(jié)通過“古希臘人的探究”“文藝復(fù)興的撞擊”“牛頓的大綜合”“人類‘飛天’夢(mèng)的實(shí)現(xiàn)”，說明人類科學(xué)探究過程的曲折與艱辛，突出牛頓發(fā)覺萬有引力定律對(duì)物理學(xué)第一次大綜合的重要意義，展示人類應(yīng)用物理規(guī)律在探究太空中取得的宏大成就。讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)家勇于探究、實(shí)事求是的科學(xué)看法與科學(xué)精神。最終通過科學(xué)書屋介紹了我國(guó)的月球探測(cè)工程，拓展了學(xué)生的視野，同時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行了愛國(guó)主義的情感教化。物理觀念：了解“地心說”和“日心說”的內(nèi)容及意義，體會(huì)學(xué)習(xí)科學(xué)家實(shí)事求是、敬重客觀規(guī)律、

不迷信權(quán)威、敢于堅(jiān)持真理的科學(xué)看法和科學(xué)精神?？茖W(xué)思維：了解開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的建立過程?？茖W(xué)探究：相識(shí)發(fā)覺萬有引力定律的過程和重要意義，以及科學(xué)定律對(duì)人類探究未知世界的作用；知道科學(xué)包含大膽的想象和創(chuàng)新?？茖W(xué)看法與責(zé)任：能激發(fā)學(xué)生探究太空的愛好，對(duì)科學(xué)規(guī)律對(duì)航天技術(shù)發(fā)展的重大貢獻(xiàn)而激昂。教學(xué)重點(diǎn)：體會(huì)萬有引力定律對(duì)科學(xué)探討的價(jià)值，體會(huì)科學(xué)家實(shí)事求是、敬重客觀規(guī)律、不迷

信權(quán)威、敢于堅(jiān)持真理和勇于探究的科學(xué)看法和科學(xué)精神。教學(xué)難點(diǎn)：了解“地心說”和“日心說”的內(nèi)容及意義。多媒體課件、視頻片段【新課導(dǎo)入】星空如此迷人，周而復(fù)始，安靜永恒。人類視察星空，為了耕作，為了遠(yuǎn)行，為了信仰，為了探究大自然的奇妙。【新課內(nèi)容】一、古希臘人的探究畢達(dá)哥拉斯（Pythagoras，約公元前580一約前500）從美學(xué)觀念動(dòng)身，認(rèn)為宇宙中全部天體的形態(tài)都應(yīng)當(dāng)是球形。亞里士多德認(rèn)為，地球在宇宙的中心靜止不動(dòng)，其他星體繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)，這很好地說明白天體升落的現(xiàn)象。阿波羅尼奧斯（Apollonius，約公元前262一前190）認(rèn)為行星沿某一圓周（本輪）運(yùn)動(dòng)，該圓周的圓心沿另一圓均輪周（均輪）繞地球運(yùn)動(dòng)。因此，以地球?yàn)橹行目葱行菚r(shí)，行星會(huì)時(shí)而順行，時(shí)而逆行，其亮度也會(huì)因與地球距離的變更而變更。以亞里士多德為代表的古希臘人認(rèn)為地球位于宇宙的中心。全部天體都圍繞宇宙的中心——地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。圍繞地球的天體的排列依次為月球、水星、金星、太陽(yáng)、火星、木星、土星、最外層為恒星的球殼。古希臘人設(shè)想每個(gè)行星都沿圓周運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡就是行星的本輪。同時(shí)，這個(gè)圓的中心運(yùn)動(dòng)軌跡就是行星的均輪。地心說：公元140年前后，托勒密（C.Ptolemaeus，約公元90-168）對(duì)前人的觀測(cè)成果和理論進(jìn)行總結(jié)，提出了地心體系。托勒密的地心體系可以說明已知天體的運(yùn)動(dòng)，在很長(zhǎng)的歷史時(shí)期人們都利用這一模型預(yù)料天體的位置。由于地球的自轉(zhuǎn)，我們?cè)诘厍蛏峡吹教焐系男切牵杏X上都是繞地球運(yùn)動(dòng)，太陽(yáng)與月亮也一樣，這樣人們就很簡(jiǎn)單得出，地球是宇宙的中心，太陽(yáng)、月亮及全部的星星都是繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的。這就是地心說。二.文藝復(fù)興的撞擊16世紀(jì)中期，文藝復(fù)興的浪潮沖擊了自中世紀(jì)以來長(zhǎng)期禁銅人們思想的枷鎖。1543年，波蘭天文學(xué)家哥白尼臨終時(shí)，向世人公開了他幾十年來探討的成果《天體運(yùn)行論》，正式提出了“日心說”。哥白尼認(rèn)為：太陽(yáng)是宇宙的中心，水星、金星、地球、火星、木星及土星都繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，月球是地球的衛(wèi)星。哥白尼的“日心說”可以簡(jiǎn)潔地描述行星運(yùn)動(dòng)，并能更清晰地說明諸多天文現(xiàn)象。(1)太陽(yáng)是宇宙的中心，是靜止不動(dòng)的，全部行星都繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；(2)地球是繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)的行星；月球是繞地球旋轉(zhuǎn)的衛(wèi)星，它繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還跟地球一起繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)；(3)太陽(yáng)靜止不動(dòng)，因?yàn)榈厍蛎刻熳晕飨驏|自轉(zhuǎn)一周，造成太陽(yáng)每天東升西落的現(xiàn)象；第谷布拉赫（T.Brahe，1546-1601）是丹麥杰出的天文觀測(cè)家。當(dāng)時(shí)尚未獨(dú)創(chuàng)望遠(yuǎn)鏡，他通過自制的觀測(cè)儀器對(duì)星體進(jìn)行仔細(xì)系統(tǒng)的觀測(cè)，使當(dāng)時(shí)的測(cè)量誤差從10’降低到2。他的測(cè)量結(jié)果表明，托勒密與哥白尼的理論計(jì)算結(jié)果都與觀測(cè)數(shù)據(jù)不相符。開普勒探討了第谷連續(xù)20年的觀測(cè)數(shù)據(jù)，希望進(jìn)一步說明哥白尼的行星圓形軌道，卻以失敗而告終，因?yàn)樗玫降慕Y(jié)果與第谷的觀測(cè)數(shù)據(jù)至少有8’的誤差。開普勒信任這不是第谷的馬虎造成的，而是哥白尼的理論還須要進(jìn)一步完善。從今，他起先探討行星的非勻速、非圓周運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過多年的埋頭計(jì)算，開普勒最終發(fā)覺了更為精確的行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并先后提出了三大定律。雖然哥白尼的理論受到了第谷、開普勒的挑戰(zhàn)，但不行否認(rèn)，他播下了科學(xué)革命的種子。亞里士多德認(rèn)為地上和天上的物體是有區(qū)分的，而哥白尼則修正了地球靜止不動(dòng)的直覺觀念，為牛頓統(tǒng)一天上與地上的物理學(xué)打下了基礎(chǔ)。三.牛頓的大綜合人們?cè)谔接懱祗w運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，還在探究天體為什么會(huì)這樣運(yùn)動(dòng)。亞里士多德認(rèn)為天體由以太元素組成，它們?cè)瓉砭蛻?yīng)圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。開普勒時(shí)代：行星受到太陽(yáng)的磁力使天體運(yùn)動(dòng)，并且天體受到磁力隨距離的增加而減弱。胡克、哈雷等人：天體受到了遵循平方反比率的向心力的作用才進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)。牛頓用數(shù)學(xué)方法證明白物體圍繞中心運(yùn)動(dòng)時(shí)有一向心力。由于物體沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，向心力與質(zhì)點(diǎn)到中心的距離的平方成反比。繼而推廣到宇宙中的物體都在彼此吸引。牛頓將地球?qū)ξ矬w的引力擴(kuò)展到月球，認(rèn)為地球引力與太陽(yáng)對(duì)行星的作用力，行星對(duì)衛(wèi)星的作用力是性質(zhì)相同的力，在此基礎(chǔ)上，牛頓最終給出了具有科學(xué)革命價(jià)值的萬有引力定律.四.人類“飛天”夢(mèng)的實(shí)現(xiàn)1957年10月4日，世界第一顆人造地球衛(wèi)星高速穿過大氣層進(jìn)入太空，繞地球旋轉(zhuǎn)了1400周，它的勝利放射，是人類邁向太空的第一步，這就是蘇聯(lián)放射的“人造地球衛(wèi)星”1號(hào).該衛(wèi)星呈球形，外直徑為58厘米，質(zhì)量為83千克，放射于蘇聯(lián)的拜科努爾放射場(chǎng).中國(guó)在1970年放射了人造地球衛(wèi)星，成為全世界第五個(gè)放射人造地球衛(wèi)星的國(guó)家.1961年4月12日，世界上第一艘載人宇宙飛船放射升空，蘇聯(lián)宇航員加加林勝利完成了人類第一次環(huán)繞地球的飛行。1969年7月20日，美國(guó)的“阿波羅十一號(hào)”宇宙飛船將人類送上了月球。當(dāng)時(shí)，上億人通過電視凝視著走出登月艙的阿姆斯特朗。他在月球上邁出的一小步，卻是人類邁出的一大步，實(shí)現(xiàn)了人類的“飛天”夢(mèng)。1971年4月19日，蘇聯(lián)“禮炮一號(hào)”空間站成為人類進(jìn)入太空的第一個(gè)空間站。1971年12月2日，蘇聯(lián)“火星三號(hào)”探測(cè)器在火星表面著陸。1981年4月12日，美國(guó)的第一架航天飛機(jī)“哥倫比亞號(hào)”勝利放射。目前，科學(xué)家正在探討一種新型的航天器——空天飛機(jī)。2003年10月15日，“神舟五號(hào)”載人飛船