行星運(yùn)動(dòng)教案

《行星運(yùn)動(dòng)》教學(xué)設(shè)計(jì)第1課時(shí)6.1行星的運(yùn)動(dòng)教學(xué)目標(biāo)［知識(shí)與技能］.了解人類對(duì)行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理解歷程。.知道開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律極其科學(xué)價(jià)值。3、了解開(kāi)普勒定律中的k值的大小只與中心天體相關(guān)。［過(guò)程與方法］通過(guò)托勒密、哥白尼、第谷?布拉赫、開(kāi)普勒等幾位科學(xué)家對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的研究過(guò)程，了解觀察在理解行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律中的作用，了解人類理解事物本質(zhì)的曲折過(guò)程。［情感、態(tài)度與價(jià)值觀］體會(huì)科學(xué)家實(shí)事就是、尊重客觀事實(shí)、不迷信權(quán)威、敢于堅(jiān)持真理和勇于探索的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。體會(huì)人類對(duì)自然界和諧的追求是科學(xué)研究的動(dòng)力之一。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)理解和掌握開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律，理解行星的運(yùn)動(dòng).學(xué)好本節(jié)有利于對(duì)宇宙中行星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理解，掌握人類理解自然規(guī)律的科學(xué)方法，并有利于對(duì)人造衛(wèi)星的學(xué)習(xí).教學(xué)難點(diǎn)對(duì)開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的理解和應(yīng)用，通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)能夠澄清人們對(duì)天體運(yùn)動(dòng)神秘、模糊的理解.課堂教與學(xué)互動(dòng)設(shè)計(jì)［創(chuàng)設(shè)情景，引入新課］多媒體演示：天體運(yùn)動(dòng)的圖片瀏覽。在浩瀚的宇宙中有無(wú)數(shù)大小不一、形態(tài)各異的天體，如月亮、地球、太陽(yáng)、夜空中的星星……由這些天體組成的廣袤無(wú)限的宇宙始終是我們渴望了解、持續(xù)探索的領(lǐng)域。人們對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的理解過(guò)程是漫長(zhǎng)復(fù)雜的，歷史上有過(guò)不同的看法，科學(xué)家對(duì)此實(shí)行了不懈的探索，通過(guò)本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，將使我們準(zhǔn)確地理解行星的運(yùn)動(dòng)。［合作交流，探究新知］一、古代對(duì)行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理解問(wèn)1:.古人對(duì)天體運(yùn)動(dòng)存有哪些看法？問(wèn)2.什么是“地心說(shuō)”？什么是“日心說(shuō)”'?”地心說(shuō)”認(rèn)為地球是宇宙的中心，是靜止不動(dòng)的，大陽(yáng)、月亮以及其他行星都繞地球運(yùn)動(dòng)，“日心說(shuō)”則認(rèn)為太陽(yáng)是靜止不動(dòng)的，地球和其他行星都繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng).“地心說(shuō)’的代表人物：托勒密（古希臘）.“地心說(shuō)‘符合人們的直接經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也符合勢(shì)力強(qiáng)大的宗教神學(xué)關(guān)于地球是宇宙中心的理解，故地心說(shuō)一度占據(jù)了統(tǒng)治地位.地心說(shuō)所描述的天體的運(yùn)動(dòng)不但復(fù)雜而且問(wèn)題很多，如果把地球從天體運(yùn)動(dòng)的中心位置移到一個(gè)普通的、繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的位置，換一個(gè)角度來(lái)考慮天體的運(yùn)動(dòng)，很多問(wèn)題都能夠解決，行星運(yùn)動(dòng)的描述也變得筒單了.進(jìn)一步完善第谷布拉赫天才觀察者，把天體位置測(cè)量的誤差由10分減少到2分開(kāi)普勒 天才數(shù)學(xué)家四年刻苦計(jì)算，發(fā)現(xiàn)與第谷數(shù)據(jù)有8分誤差?？偨Y(jié)出軌道為橢圓，花了十年時(shí)間總結(jié)出開(kāi)普勒三大定律。本節(jié)課學(xué)習(xí)的終點(diǎn)就為開(kāi)普勒三大定律在古代要證明地球做的不是勻速圓周運(yùn)動(dòng)是非常難的，但現(xiàn)在我們能夠輕而易舉得證明，下面請(qǐng)看

年份春分夏至秋分冬至20083月20日6月21日9月22日12月22日20093月20日6月21日9月23日12月22日20103月21日6月21日9月23日12月22日分析數(shù)據(jù)，你得到了什么？四季時(shí)間是不相等的所以地球做的不是完美的勻速圓周運(yùn)動(dòng)那到底做的什么運(yùn)動(dòng)？二、開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)三定律（多媒體播放行星繞橢圓軌道運(yùn)動(dòng)的課件）開(kāi)普勒第一定律：所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)處在橢圓的二個(gè)焦點(diǎn)上.圖個(gè)焦點(diǎn)上.圖7.1-1畫出一個(gè)橢圓，并講出焦點(diǎn)定義，長(zhǎng)軸以及半長(zhǎng)軸的定義（多媒體播放行星繞橢圓軌道運(yùn)動(dòng)的課件）仔細(xì)觀察地球繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)模型圖，你得了到什么？快慢：近日點(diǎn)運(yùn)行快 遠(yuǎn)日點(diǎn)運(yùn)行慢開(kāi)普勒第二定律：對(duì)任意一個(gè)行星來(lái)說(shuō)，它與太陽(yáng)的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積.

用孔1用孔1◎行皿與太陽(yáng)的莊紋在相等的H4間內(nèi)相等的面利因?yàn)橄嗟葧r(shí)間內(nèi)面積相等，所以近日點(diǎn)速率大。開(kāi)普勒第三定律：所有行星的橢圓軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等.（投影九大行星軌道圖或見(jiàn)教材P63頁(yè)圖7.1-3）問(wèn)6：因?yàn)樾行堑臋E圓軌道都跟圓近似，在中學(xué)階段研究中按圓處理，開(kāi)普勒三定律適用于圓軌道時(shí)，應(yīng)該怎樣表述呢？1、多數(shù)大行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)軌道半徑十分接近圓，太陽(yáng)處在圓心上。2、對(duì)某一行星來(lái)說(shuō)，它繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)周期，開(kāi)普勒第三定律能夠用下面的公式表示： F=g比值k是一個(gè)與行星無(wú)關(guān)的恒量。參考資料:給出太陽(yáng)系九大行星平均軌道半徑和周期的數(shù)值，供課后驗(yàn)證。行星平均瓏道半校■（的.行星平均瓏道半?！觯ǖ?周期曜水星5.79-10]0760及汨鳥(niǎo)金星二哈區(qū)1礙194,107地球1.49x10113.16d,火星工綱又1011594K；07才星:工年乂1/1374^磷±星IW101293081#天王星海王星工打式10；；-4見(jiàn)工1。支2651095刁x10?冥王星藥霸能7鴕春刃’太陽(yáng)系九大行星的平均就道半接和嬲k水=3.36X1018K金=3.35X1018K地=3.31X1018K火=3.36X1018問(wèn)7：這個(gè)定律發(fā)現(xiàn)了所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸與公轉(zhuǎn)周期之間的定量關(guān)系，比值k是一個(gè)與行星無(wú)關(guān)的常量，你能猜想出它可能跟誰(shuí)相關(guān)嗎？根據(jù)開(kāi)普勒第三定律知：所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期二次方的比值是一個(gè)常數(shù)k，能夠猜想，這個(gè)“k”一定與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的物體相關(guān).因?yàn)槌?shù)k對(duì)于所有行星都相同，而各行星是不一樣的，故跟行星無(wú)關(guān)，而在運(yùn)動(dòng)系中除了行星就是中心天體一一太陽(yáng)，故這個(gè)常數(shù)“k〃一定與中心天體——太陽(yáng)相關(guān).說(shuō)明：開(kāi)普勘定律不但適用于行星繞大陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，也適用于衛(wèi)星繞著地球轉(zhuǎn)，K是一個(gè)與行星質(zhì)量無(wú)關(guān)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(guān)。課堂過(guò)關(guān)1下列說(shuō)法正確的是 （）A、太陽(yáng)是靜止不動(dòng)的，地球和其他行星都繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)B、“日心說(shuō)”和哥白尼提出的“地心說(shuō)”現(xiàn)在看來(lái)都是不正確的C、相同時(shí)間內(nèi)，火星與太陽(yáng)連線掃過(guò)的面積等于木星與太陽(yáng)連線掃過(guò)的面積D、若人造衛(wèi)星軌道位為橢圓，衛(wèi)星離地球越遠(yuǎn)，速率越小。2有兩個(gè)人造地球衛(wèi)星，它們繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道半徑之比是1：2,則它們繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的周期之比為—3月球環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑約為地球半徑的60倍，運(yùn)行周期約為27天。應(yīng)用開(kāi)普勒定律計(jì)算：在赤道平面內(nèi)離地面多少高度，人造地球衛(wèi)星可以隨地球一起轉(zhuǎn)動(dòng)，就像停留在天空中不動(dòng)一樣.神舟六號(hào)沿半徑為R的圓周繞地球運(yùn)動(dòng)，其周期為T,如果飛船要返回地面，可在軌道上的某一點(diǎn)A處，將速率降低到適當(dāng)數(shù)值，從而使飛船沿著以地心為焦點(diǎn)的特殊橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，橢圓和地球表面在B點(diǎn)相切，如圖所示，如果地球半徑為R0,求飛船由A點(diǎn)到B點(diǎn)所需的時(shí)間。圖7-1-5圖7-1-5A解析:開(kāi)普勒定律不僅對(duì)所有圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的行星適用，而且也適用于衛(wèi)星、飛船等繞行星的運(yùn)動(dòng)。解：當(dāng)飛船做半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，由開(kāi)普勒第三定當(dāng)飛船返回地面時(shí)，從A處降速后沿橢圓軌道至B。設(shè)飛船沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)的周期為「，橢圓的半長(zhǎng)軸為a則柴二k可解得：T1=乂a)3?TTOC\o"1-5"\h\zRaR T由于a=——0，由A到B的時(shí)間/=-2 2R+R.一t[1；(F^)37_(R+R)TRTRt