資源簡介

行星的運動 教學設計
課 題 第1課時 7.1 行星的運動
課時安排 2課時 課前準備 自制：細繩、圖釘、白紙、木板、鉛筆等；計算機、白板
教材內容 分 析 “行星的運動”，我們既不能直觀的觀察，也不能在實驗室做實驗，對我們來說既遙遠又抽象。本節課用電腦展示行星的運動圖片、動畫，化抽象為具體，逐步建立行星運動的模型，掌握其運動規律。新課程注重學生學習方式的改變，改變過去學生被動聽、練，改變為現在的主動探究、交流合作、從視、聽、動手、動腦等多維度的接收各種信息。利用視頻《浩瀚的宇宙》，讓學生了解浩瀚宇宙中的星體，并導入課題，以問題探究教學法處理整節教學知識點。教材有較多的閱讀材料，指導學生閱讀，了解觀察在認識行星運動規律中的作用，理解真理的來之不易。給學生提供探究學習、交流合作的平臺，讓學生在探究中體驗和感悟，達到正確認識行星的運動，并建立太陽系內行星運行模型。
設計理念 1.多媒體演示天體運動的圖片，激發學生對行星運動學習的興趣。引入課題 2.了解歷史上對天體運動的認識有過漫長復雜的過程，澄清對天體運動神秘、模糊的認識。播放行星繞橢圓軌道運動的課件，使學生對行星的運動有一個簡單的感性認識． 3.出示九大行星軌道圖，使學生對多數行星的軌道與圓十分接近有一個感性認識． 4.抓住本質因素，忽略次要因素，將復雜的橢圓運動轉化為熟悉簡單的勻速圓周運動處理，讓學生再次體會這一科學的思想方法，也為后面學習萬有引力定律打下基礎。
學情分析 學生已經有較系統動力學知識，特別是《圓周運動》知識和物理模型的處理技巧，具有了較強的邏輯分析能力。知識的學習，已對我們周圍物體的各種運動都了解，特別是圓周運動的知識，數學中的橢圓知識有了一定的認識，形成了一定的認知結構，為本節課的探究學習奠定了基礎。
教學目標 [物理觀念] 1．了解人類對行星運動規律的認識歷程。 2．知道開普勒行星運動定律極其科學價值。 3、了解開普勒定律中的k值的大小只與中心天體有關。 [科學思維、科學探究] 通過托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、開普勒等幾位科學家對行星運動的研究過程，了解觀察在認識行星運動規律中的作用，了解人類認識事物本質的曲折過程。 [科學態度與責任] 體會科學家實事就是、尊重客觀事實、不迷信權威、敢于堅持真理和勇于探索的科學態度和科學精神。體會人類對自然界和諧的追求是科學研究的動力之一。
教學重難點 教學重點 理解和掌握開普勒行星運動定律，認識行星的運動．學好本節有利于對宇宙中行星的運動規律的認識，掌握人類認識自然規律的科學方法，并有利于對人造衛星的學習． 教學難點 對開普勒行星運動定律的理解和應用，通過本節的學習可以澄清人們對天體運動神秘、模糊的認識．
教學過程
教學環節（一） 引課 師生活動 [創設情景，引入新課] 多媒體演示：天體運動的圖片瀏覽。 在浩瀚的宇宙中有無數大小不一、形態各異的天體，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、不斷探索的領域。人們對行星運動的認識過程是漫長復雜的，歷史上有過不同的看法，科學家對此進行了不懈的探索，通過本節內容的學習，將使我們正確地認識行星的運動。
設計意圖 多媒體演示天體運動的圖片，激發學生對行星運動學習的興趣。
教學環節（二） 一、古代對行星運動規律的認識 師生活動 一、古代對行星運動規律的認識 問1：．古人對天體運動存在哪些看法 “地心說”和“日心說”． 問2．什么是“地心說” 什么是“日心說”’ ”地心說”認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動， “日心說”則認為太陽是靜止不動的，地球和其他行星都繞太陽運動． “地心說’的代表人物：托勒密(古希臘)．“地心說’符合人們的直接經驗，同時也符合勢力強大的宗教神學關于地球是宇宙中心的認識，故地心說一度占據了統治地位． 問3：“日心說”戰勝了“地心說”，請閱讀第44頁《人類對行星運動規律的認識》，找出“地心說”遭遇的尷尬和“日心說’的成功之處． 地心說所描述的天體的運動不僅復雜而且問題很多，如果把地球從天體運動的中心位置移到一個普通的、繞太陽運動的位置，換一個角度來考慮天體的運動，許多問題都可以解決，行星運動的描述也變得筒單了． “日心說”代表人物：哥白尼，“日心說”能更完美地解釋天體的運動． 【例1】下列說法正確的是 ( ) A、地球是宇宙的中心，太陽、月亮及其他行星都繞地球運動 B、太陽是宇宙的中心，所有天體都繞太陽運動 C、太陽是靜止不動的，地球和其他行星都繞太陽運動 D、“地心說”和哥白尼提出的“日心說”現在看來都是不正確的 解析；“地心說”是錯誤的，所以A不正確．太陽系在銀河系中運動，銀河系也在運動，所以，B、C不正確，從現在的觀點看地心說和日心說都是錯誤的，都是有其時代局限性的。D正確．
設計意圖 澄清對天體運動神秘、模糊的認識，了解每一種學說的提出都有其時代的局限性，理解人們對行星運動的認識過程是漫長復雜的，真理是來之不易的。
教學環節 （三） 二、開普勒行星運動三定律 師生活動 二、開普勒行星運動三定律 問1：古人認為天體做什么運動 古人把天體的運動看得十分神圣，他們認為天體的運動不同于地面物體的運動，天體做的是最完美、最和諧的勻速圓周運動． 問2：開普勒認為行星做什么樣的運動 他是怎樣得出這一結論的 開普勒認為行星做橢圓運動．他發現假設行星傲勻逮圓周運動，計算所得的數據與觀測數據不符，只有認為行星做橢圓運動，才能解釋這一差別． 問3：開普勒行星運動定律哪幾個方面描述了行星繞太陽運動的規律 具體表述是什么 開普勒行星運動定律從行星運動軌道，行星運動的線速度變化，軌道與周期的關系三個方面揭示了行星運動的規律． （多媒體播放行星繞橢圓軌道運動的課件） 開普勒第一定律：所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上． 問4：這一定律說明了行星運動軌跡的形狀，不同的行星繞大陽運行時橢圓軌道相同嗎 不同． [教材P45頁做一做] 可以用一條細繩和兩圖釘來畫橢圓．如圖7．1—l所示，把白紙鎬在木板上，然后按上圖釘．把細繩的兩端系在圖釘上，用一枝鉛筆緊貼著細繩滑動，使繩始終保持張緊狀態．鉛筆在紙上畫出的軌跡就是橢圓，圖釘在紙上留下的痕跡叫做橢圓的焦點． 想一想，橢圓上某點到兩個焦點的距離之和與橢圓上另一點到兩個焦點的距離之和有什么關系 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掃過相等的面積． 問5：如圖7.1-2所示，行星沿著橢圓軌道運行，太陽位于橢圓的一個焦點上行星在遠日點的速率與在近日點的速率誰大？ 因為相等時間內面積相等，所以近日點速率大。
設計意圖 播放行星繞橢圓軌道運動的課件，使學生對行星的運動有一個簡單的感性認識． 動手做一做，對橢圓知識有一個較清晰認識，在后面學習中更好理解開普勒定律。
教學環節 （四） 開普勒第三定律： 師生活動 文獻資料： 水星金星地球火星木星土星T（年）0.2140.61511.88111.86229.457a(半長軸)0.3870.72311.5245.2039.539
用Excel作圖像處理表中數據，分別作出T-a、T - a2、T2- a3圖像，形象直觀的得出開普勒第三定律 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周期的平方的比值都相等．
設計意圖 通過文獻資料師生共同探究，用Excel作圖像處理表中數據，形象直觀的得出開普勒第三定律。
教學環節 （五） 理想化物理模型：開普勒三定律適用于圓周和橢圓軌道 師生活動 （投影九大行星軌道圖或見教材P45頁圖7.1-3） 問6：由于行星的橢圓軌道都跟圓近似，在中學階段研究中按圓處理，開普勒三定律適用于圓軌道時，應該怎樣表述呢 1、多數大行星繞太陽運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代表公轉周期，開普勒第三定律可以用下面的公式表示： 比值k是一個與行星無關的恒量。 參考資料：給出太陽系九大行星平均軌道半徑和周期的數值，供課后驗證。 問7：這一定律發現了所有行星的軌道的半長軸與公轉周期之間的定量關系，比值k是一個與行星無關的常量，你能猜想出它可能跟誰有關嗎 根據開普勒第三定律知：所有行星繞太陽運動的半長軸的三次方跟公轉周期二次方的比值是一個常數k，可以猜想，這個“k”一定與運動系統的物體有關．因為常數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，而在運動系中除了行星就是中心天體——太陽，故這一常數“k"一定與中心天體——太陽有關． 說明：開普勘定律不僅適用于行星繞大陽運動，也適用于衛星繞著地球轉，K是一個與行星質量無關的常量，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。
設計意圖 出示八大行星軌道圖，使學生對多數行星的軌道與圓十分接近有一個感性認識． 抓住本質因素，忽略次要因素，將復雜的橢圓運動轉化為熟悉簡單的勻速圓周運動處理，讓學生再次體會這一科學的思想方法，也為后面學習萬有引力定律打下基礎。
教學環節 （六） 歸納總結 師生活動 設計意圖 本節學習的是開普勒行星運動的三定律，其中第一定律反映了行星運動的軌跡是橢圓，第二定律描述了行星在近日點的速率最小，在遠日點的速率最大，第三定律揭示了軌道半長軸與公轉周期的定量關系．在中學階段可以認為行星都以太陽為圓心做勻速圓周運動 展示學生畫的八大行星繞太陽運動的軌跡圖 歸納知識，形成完整的知識體系，評價學習成果
板書設計 行星的運動 一、古代對行星運動規律的認識 二、開普勒行星運動三定律 1、地心說 1、軌道定律 2、日心說 2、面積定律 3、周期定律
教學反思 完成“發現問題—探究問題—分析問題—解決問題”的學習過程。本節學習的是開普勒行星運動的三定律，其中第一定律反映了行星運動的軌跡是橢圓，第二定律描述了行星在近日點的速率最小，在遠日點的速率最大，第三定律揭示了軌道半長軸與公轉周期的定量關系．在近似計算中可以認為行星都以太陽為圓心做勻速圓周運動。 通過視頻把難以看見的天體運動直觀地展現在學生面前，形成直觀印象，用Excel作圖像處理表中數據，形象直觀的得出開普勒第三定律，提高課堂效率。

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