資源簡介

課時教學設計
課題 第七章 萬有引力與宇宙航行 第一節 行星的運動
授課時間：2024年5月8日 課型：新課（觀察探究課） 課時：一課時
教教學目標 一、教學目標 1．知道地心說和日心說的內容及爭論的焦點。 2．明確開普勒三大定律,能應用三定律分析問題。 3．知道第三定律中的比值與行星的質量無關，但與太陽的質量有關。 4．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。 二、核心素養 物理觀念：形成開普勒對行星運動描述的物理觀念。 科學思維：培養學生在客觀事物的基礎上通過分析、推理提出科學假設，再經過實驗驗證的正確認識事物本質的思維方法。 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不同認識，了解人類認識事物本質的曲折性并加深對行星運動的理解。 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。
重點難點 重點：開普勒行星運動定律的建立過程。 難點：開普勒行星運動定律的理解和應用。
教學準備 圓周運動演示器 教學PPT課件
教學思路 1．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不同認識，了解人類認識事物本質的曲折性并加深對行星運動的理解。 2．掌握描述行星運動的各物理量之間的關系，學會行星運動的分析是目的，所以學習本章內容時讓學生要實驗和實際現象來解釋，通過思考，觀察來分析，規律和和定律來解題。
教 學 過 程
活動設計 課前引導提問 3.研究向心力的規律 觀察各種圓周運動 4. 課堂練習
環節一：課前引導提問
教師活動：提問 太陽為什么東升落西？ 為什么形成四季？ 為什么月亮15日亮，15日暗？ 你覺得宇宙怎樣的？ 讓學生回答和總結 因為地球自轉 地球繞轉太陽 月亮繞轉地球 無限的
環節二：讓學生觀察行星運動
環節三：討論行星運動的規律
一、情境引入 師：以太陽系為例，這些天體可以分為哪幾類？ 生：恒星、行星、衛星。 師：為什么叫恒星和行星呢？閱讀教材第46頁。 師：夜里抬頭仰望天空，我們可以看到很多小星星，這些星星都是什么星呢？大致有恒星、行星、衛星、矮行星、小行星、彗星等。這些天體在宇宙中都遵循一定的運動規律，就像地面上的汽車也都需要遵循交通規則，將天上的現象和地上的現象聯系起來的我們還要感謝牛頓，是他提出了萬有引力定律。 二、新課教學 師：宇宙的認識經歷了漫長的過程，在探索的過程糾正了很多錯誤。就天上的天體圍繞誰轉的問題曾經有兩種觀點，一種是地心說，代表人物是托勒密，他認為地球是宇宙的中心，是靜止不動的，太陽、月亮以及其他行星都繞地球運動。這一觀點很符合當時基督教信仰，因此一直被深信不疑。 師：隨著人們對天體運動的不斷研究發現，“地心說”所描述的天體的運動不僅復雜而且問題很多。隨著世界航海事業的發展，人們希望借助星星的位置為船隊導航，因而對行星的運動觀測越來越精確，科學家經過長期觀測及記錄的大量的觀測數據，用托勒密的“地心說”模型很難得出完美的解答。人們意識到“地心說”的狹隘性，自然界的運動規律應該簡單而和諧！另一個觀點誕生了——日心說，代表人物哥白尼，哥白尼經過近四年的觀測和計算，于1543年出版了“天體運行論”正式提出“日心說”。認為太陽是靜止不動的，地球和其他行星都繞太陽作勻速圓周運動。當時的人都追求完美，認為天體的運動都是完美的勻速圓周，其實不是，日心說的完善還要感謝第谷和開普勒。 師：第谷是丹麥人，他是一位觀測家，二十年觀測記錄750多顆星，幾千個數據，最后這些天體的位置誤差僅為2′，在第谷暮年時期遇見了數學家開普勒，他通過四年多的刻苦計算，進行了70多次嘗試，都與第谷的數據有至少8′的偏差，這是怎么回事？后來在他的計算中否定天體在做“完美的”圓周運動，提出行星軌道其實是橢圓的，他們兩個的合作非常完美，第谷做實驗，開普勒進行數據處理。十七世紀，開普勒在“日心說”的基礎上發現了行星運動的三定律，成為人類對行星運動第一次定量表述，為萬有引力的發現奠定了堅實的基礎。 師：開普勒第一定律：所有的行星圍繞太陽運動的軌道是橢圓，太陽處在所在橢圓的一個焦點上。稱為軌道定律。這個橢圓怎么畫呢？請同學動手畫一下。 生：動手畫橢圓。 師：開普勒第二定律：對于任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等時間內掃過的面積相等。稱為面積定律。 問：離太陽近快還是離太陽遠快呢？ 生：離的近更快。 師：你們猜哪個位置師冬至？哪個位置是夏至？ 生：回答。 師：雖然離太陽近，但是由于太陽光折射反而吸收熱量少，因此離太陽近是冬至。 師：開普勒第三定律：所有行星軌道的半長軸的三次方跟它公轉周期的二次方的比都相等。稱為周期定律。表達式：R3/T2=k。k與什么因素有關呢？我們來看表格上的數據，發現八大行星的k值近似相等，我們再來看不同中心天體的k值，發現同一個中心天體的行星或衛星k值相等，因此k是一個只與中心天體質量有關的物理量。 師：高中階段對行星運動的近似化研究：①多數大行星繞太陽運動的軌道十分接近圓，太陽處在圓心。②對某一行星來說，它繞太陽做圓周運動的角速度（線速度）大小不變，即行星做勻速圓周運動。③所有行星軌道半徑的三次方跟它的公轉周期的二次方的比值都相等。總體來說，就是把行星的運動看作為勻速圓周運動處理，對應的半長軸即為圓的半徑。 三、太陽系行星的半徑與周期
環節四：課堂做練習
教室活動： 1. 火星和木星沿各自的橢圓軌道繞太陽運行，根據開普勒行星運動定律可知(C) A．太陽位于木星運行軌道的中心 B．火星繞太陽運行速度的大小始終相等 C．火星和木星公轉周期之比的二次方等于它們軌道半長軸之比的三次方 D．相同時間內，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 2. 地球沿橢圓軌道繞太陽運行，月球沿橢圓軌道繞地球運行．下列說法正確的是(B) A．地球位于月球運行軌道的中心 B．地球在近日點的運行速度大于其在遠日點的運行速度 C．地球與月球公轉周期平方之比等于它們軌道半長軸立方之比 D．相同時間內，地球與太陽連線掃過的面積等于月球與地球連線掃過的面積 3. 關于太陽系行星的運動，下列說法中錯誤的是(D) A. 關于行星的運動，早期有“地心說”與“日心說”之爭，而“地心說”容易被人們所接受的原因之一是由于相對運動使得人們觀察到太陽東升西落 B. 所有行星圍繞太陽運動的橢圓軌道都可近似地看作圓軌道 C. 開普勒第三定律＝k，式中k的值僅與太陽的質量有關 D. 開普勒第三定律不適用于其他星系的行星運動 4. 如圖所示，海王星繞太陽沿橢圓軌道運動，運動的周期為T0，P為近日點，Q為遠日點，M、N為軌道短軸的兩個端點．若只考慮海王星和太陽之間的相互作用，則海王星在從P經M、Q到N的運動過程中(C) A. 從P到M所用的時間等于 B. 從Q到N做減速運動 C. 從P到Q階段，速率逐漸變小 D. 從M到N所用時間等于
作業設計 在作業本上記知識點和練習第 題
板 書 設 計 第六章 拋體運動 第三節 向心加速度 一、認識歷程 托勒密——地心說 哥白尼——日心說 第谷——建立天文臺，對行星運動進行觀測 開普勒—根據第谷等人的觀測數據，運用自己的數學天賦，得出行星運動三大定律 二、開普勒行星運動定律 1. 開普勒第一定律：（軌道定律）—— 橢圓 2. 開普勒第二定律：（面積定律）—— v近>v遠 3. 開普勒第三定律：（周期定律）—— R3/T2=k
教 學 反 思 與 改 進 優點： 不足： 改進措施：

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