人教部物理必修二 6.1 行星的运动 教学设计
文档属性
| 名称 | 人教部物理必修二 6.1 行星的运动 教学设计 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 652.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-08-25 16:55:32 | ||
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文档简介
行星的运动
这节内容对学生来说是抽象的、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。所以本节课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”的内容及争论的焦点、开普勒定律三大定律的内容等知识点。
在小学和初中，学生对星体的运动已经有了一点感性的认识，但认识不深入不系统。在这个基础上，通过物理学史的讲解，使学生了解人类对行星运动规律的认识过程。然后，通过开普勒行星运动定律的讲解，使学生知道行星是如何运动的，为下节课探究行星为何这样运动打下基础。
在学习本节课之前，学生通过小学初中的学习，以及通过观赏科幻电影，对探索宇宙的奥秘建立了一定的兴趣。这对本节课的学习有一定的帮助。但，学生对宇宙的认识有一部分来自科幻电影，这很有可能导致学生对宇宙的认识有些偏差。这对本节课的学习有一定的不利影响。
②开普勒认为行星做什么样的运动？他是怎样得出这一结论的？
开普勒认为行星做椭圆运动，他发现假设行星做匀逮圆周运动，计算所得的数据与观测数据不符，只有认为行星做椭圆运动，才能解释这一差别。
③开普勒行星运动定律哪几个方面描述了行星绕太阳运动的规律？具体表述是什么？
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。
1．开普勒第一定律
行星运动的轨道不是正圆，行星与太阳的距离一直在变。有时远离太阳，有时靠近太阳。它的速度的大小、方向时刻在改变。
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。所以第一定律又称轨道定律。有了轨道我们就知道行星在运动时可能出现的位置。不同的行星绕大阳运行时椭圆轨道不同。
2．开普勒第二定律
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。
由于行星运动的轨道不是圆，行星与太阳的距离就在不断变化。这个定律告诉我们，当它与太阳比较近时，运行的速度比较快，而离太阳较远时速度较慢。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。
第二定律又称面积定律，结合轨道定律与面积定律，就能知道行星出现的位置和在该位置行星运动的快慢。
3．开普勒第三定律
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。
用a代表椭圆轨道的半长轴，T代表公转周期，开普勒第三定律告诉我们
比值k是一个对所有行星都相同的常量，只与太阳有关。第三定律又称周期定律。
实际上，多数大行星的轨道与圆十分接近，所以在阶段的研究中能够按圆处理。这样就可以说：
1．多数大行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心；
2．对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（或线速度大小）不变，即行星做匀速圆周运动；
3．所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。
开普勒关于行星运动的描述为万有引力定律的发现奠定了基础。
给出太阳系八大行星及冥王星的平均轨道半径和周期的数值，供学生课后验证。
【思考与讨论】
这一定律发现了所有行星的轨道的半长轴与公转周期之间的定量关系，但是比值k是一个与行星无关的常量，那么你能猜想出它可能跟谁有关吗？
提示：根据开普勒第三定律知：所有行星绕太阳运动的半长轴的三次方跟公转周期二次方的比值是一个常数k，可以猜想，这个“k”一定与运动系统的物体有关。因为常数k对于所有行星都相同，而各行星是不一样的，故跟行星无关，而在运动系中除了行星就是中心天体——太阳，故这一常数“k"一定与中心天体——太阳有关。（通过后面的学习将知道k值与太阳质量的关系）。
说明：
（1）开普勘定律不仅适用于行星绕大阳运动，也适用于卫星绕着地球转，不过比例式中的k是不同的，与中心天体有关。
（2）开普勒定律是总结行星运动的现察结果而总结归纳出来的规律。它们每一条都是经验定律，都是从行星运动所取得的资料中总结出来的规律。开普勒定律只涉及运动学、几何学方面的内容。
（3）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。在这种情况下，若用R代表轨道半径，T代表公转周期，开普勒第三定律可以用下面的公式表示：
（4）开普勒关于行星运动的确切描述，不仅使人们在解决行星的运动学问题上有了依据，更澄清了人们对天体运动神秘、模糊的认识，同时也推动了对天体动力学问题的研究。
【课堂探究】
（1）播放行星绕椭圆轨道运动的课件，使学生对行星的运动有一个简单的感性认识。
（2）出示行星轨道图，使学生对多数行星的轨道与圆十分接近有一个感性认识。
【课堂训练】
（1）下列说法正确的是（ ）
A．地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动
B．太阳是宇宙的中心，所有天体都绕太阳运动
C．太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动
D．“地心说”和哥白尼提出的“日心说”现在看来都是不正确的
参考答案：5.24
［小结］
通过本节课的学习，我们了解“地心说”和“日心说”两种不同的观点及发展的过程。知道了行星运动遵循的规律──开普勒行星运动定律。开普勒第一定律给出了行星运动可能出现的位置，开普勒第二定律给出了行星在轨道上运动的快慢情况，如果观测到了某行星在某时刻的初位置，结合第二定律可预测下一时刻出现的位置。开普勒第三定律则揭示了各行星运动的内存联系，行星运动的轨迹及物理量之间的定量关系。
［布置作业］
教材第33页“问题与练习”。
板书设计：
1．行星的运动
一、“地心说”和“日心说”
1．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。
2．日心说
认为太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动。
二、开普勒行星运动定律
1．开普勒第一定律
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。
2．开普勒第二定律
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。
3．开普勒第三定律
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。
说明：
（1）开普勘定律不仅适用于行星绕大阳运动，也适用于卫星绕着地球转，不过比例式中的k是不同的，与中心天体有关。
（2）开普勒定律是总结行星运动的现察结果而总结归纳出来的规律。它们每一条都是经验定律，都是从行星运动所取得的资料中总结出来的规律。开普勒定律只涉及运动学、几何学方面的内容。
（3）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。在这种情况下，若用R代表轨道半径，T代表公转周期，开普勒第三定律可以用下面的公式表示：
（4）开普勒关于行星运动的确切描述，不仅使人们在解决行星的运动学问题上有了依据，更澄清了人们对天体运动神秘、模糊的认识，同时也推动了对天体动力学问题的研究。
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这节内容对学生来说是抽象的、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。所以本节课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”的内容及争论的焦点、开普勒定律三大定律的内容等知识点。
在小学和初中，学生对星体的运动已经有了一点感性的认识，但认识不深入不系统。在这个基础上，通过物理学史的讲解，使学生了解人类对行星运动规律的认识过程。然后，通过开普勒行星运动定律的讲解，使学生知道行星是如何运动的，为下节课探究行星为何这样运动打下基础。
在学习本节课之前，学生通过小学初中的学习，以及通过观赏科幻电影，对探索宇宙的奥秘建立了一定的兴趣。这对本节课的学习有一定的帮助。但，学生对宇宙的认识有一部分来自科幻电影，这很有可能导致学生对宇宙的认识有些偏差。这对本节课的学习有一定的不利影响。
②开普勒认为行星做什么样的运动？他是怎样得出这一结论的？
开普勒认为行星做椭圆运动，他发现假设行星做匀逮圆周运动，计算所得的数据与观测数据不符，只有认为行星做椭圆运动，才能解释这一差别。
③开普勒行星运动定律哪几个方面描述了行星绕太阳运动的规律？具体表述是什么？
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。
1．开普勒第一定律
行星运动的轨道不是正圆，行星与太阳的距离一直在变。有时远离太阳，有时靠近太阳。它的速度的大小、方向时刻在改变。
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。所以第一定律又称轨道定律。有了轨道我们就知道行星在运动时可能出现的位置。不同的行星绕大阳运行时椭圆轨道不同。
2．开普勒第二定律
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。
由于行星运动的轨道不是圆，行星与太阳的距离就在不断变化。这个定律告诉我们，当它与太阳比较近时，运行的速度比较快，而离太阳较远时速度较慢。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。
第二定律又称面积定律，结合轨道定律与面积定律，就能知道行星出现的位置和在该位置行星运动的快慢。
3．开普勒第三定律
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。
用a代表椭圆轨道的半长轴，T代表公转周期，开普勒第三定律告诉我们
比值k是一个对所有行星都相同的常量，只与太阳有关。第三定律又称周期定律。
实际上，多数大行星的轨道与圆十分接近，所以在阶段的研究中能够按圆处理。这样就可以说：
1．多数大行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心；
2．对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（或线速度大小）不变，即行星做匀速圆周运动；
3．所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。
开普勒关于行星运动的描述为万有引力定律的发现奠定了基础。
给出太阳系八大行星及冥王星的平均轨道半径和周期的数值，供学生课后验证。
【思考与讨论】
这一定律发现了所有行星的轨道的半长轴与公转周期之间的定量关系，但是比值k是一个与行星无关的常量，那么你能猜想出它可能跟谁有关吗？
提示：根据开普勒第三定律知：所有行星绕太阳运动的半长轴的三次方跟公转周期二次方的比值是一个常数k，可以猜想，这个“k”一定与运动系统的物体有关。因为常数k对于所有行星都相同，而各行星是不一样的，故跟行星无关，而在运动系中除了行星就是中心天体——太阳，故这一常数“k"一定与中心天体——太阳有关。（通过后面的学习将知道k值与太阳质量的关系）。
说明：
（1）开普勘定律不仅适用于行星绕大阳运动，也适用于卫星绕着地球转，不过比例式中的k是不同的，与中心天体有关。
（2）开普勒定律是总结行星运动的现察结果而总结归纳出来的规律。它们每一条都是经验定律，都是从行星运动所取得的资料中总结出来的规律。开普勒定律只涉及运动学、几何学方面的内容。
（3）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。在这种情况下，若用R代表轨道半径，T代表公转周期，开普勒第三定律可以用下面的公式表示：
（4）开普勒关于行星运动的确切描述，不仅使人们在解决行星的运动学问题上有了依据，更澄清了人们对天体运动神秘、模糊的认识，同时也推动了对天体动力学问题的研究。
【课堂探究】
（1）播放行星绕椭圆轨道运动的课件，使学生对行星的运动有一个简单的感性认识。
（2）出示行星轨道图，使学生对多数行星的轨道与圆十分接近有一个感性认识。
【课堂训练】
（1）下列说法正确的是（ ）
A．地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动
B．太阳是宇宙的中心，所有天体都绕太阳运动
C．太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动
D．“地心说”和哥白尼提出的“日心说”现在看来都是不正确的
参考答案：5.24
［小结］
通过本节课的学习，我们了解“地心说”和“日心说”两种不同的观点及发展的过程。知道了行星运动遵循的规律──开普勒行星运动定律。开普勒第一定律给出了行星运动可能出现的位置，开普勒第二定律给出了行星在轨道上运动的快慢情况，如果观测到了某行星在某时刻的初位置，结合第二定律可预测下一时刻出现的位置。开普勒第三定律则揭示了各行星运动的内存联系，行星运动的轨迹及物理量之间的定量关系。
［布置作业］
教材第33页“问题与练习”。
板书设计：
1．行星的运动
一、“地心说”和“日心说”
1．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。
2．日心说
认为太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动。
二、开普勒行星运动定律
1．开普勒第一定律
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。
2．开普勒第二定律
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。
3．开普勒第三定律
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。
说明：
（1）开普勘定律不仅适用于行星绕大阳运动，也适用于卫星绕着地球转，不过比例式中的k是不同的，与中心天体有关。
（2）开普勒定律是总结行星运动的现察结果而总结归纳出来的规律。它们每一条都是经验定律，都是从行星运动所取得的资料中总结出来的规律。开普勒定律只涉及运动学、几何学方面的内容。
（3）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。在这种情况下，若用R代表轨道半径，T代表公转周期，开普勒第三定律可以用下面的公式表示：
（4）开普勒关于行星运动的确切描述，不仅使人们在解决行星的运动学问题上有了依据，更澄清了人们对天体运动神秘、模糊的认识，同时也推动了对天体动力学问题的研究。
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