行星运动教案.pdf

行星运动教学设计行星运动教学设计第第 1 1 课时课时 6.1 6.1行星的运动行星的运动教学目标教学目标 知识与技能知识与技能 1了解人类对行星运动规律的理解历程。2知道开普勒行星运动定律极其科学价值。3、了解开普勒定律中的 k 值的大小只与中心天体相关。过程与方法过程与方法 通过托勒密、哥白尼、第谷布拉赫、开普勒等几位科学家对行星运动的研究过程，了解观察在理解行星运动规律中的作用，了解人类理解事物本质的曲折过程。情感、态度与价值观情感、态度与价值观 体会科学家实事就是、尊重客观事实、不迷信权威、敢于坚持真理和勇于探索的科学态度和科学精神。体会人类对自然界和谐的追求是科学研究的动力之一。教学重点难点教学重点难点教学重点教学重点理解和掌握开普勒行星运动定律，理解行星的运动 学好本节有利于对宇宙中行星的运动规律的理解，掌握人类理解自然规律的科学方法，并有利于对人造卫星的学习教学难点教学难点对开普勒行星运动定律的理解和应用，通过本节的学习能够澄清人们对天体运动神秘、模糊的理解课堂教与学互动设计课堂教与学互动设计创设情景，引入新课多媒体演示：天体运动的图片浏览。在浩瀚的宇宙中有无数大小不一、形态各异的天体，如月亮、地球、太阳、夜空中的星星由这些天体组成的广袤无限的宇宙始终是我们渴望了解、持续探索的领域。人们对行星运动的理解过程是漫长复杂的，历史上有过不同的看法，科学家对此实行了不懈的探索，通过本节内容的学习，将使我们准确地理解行星的运动。合作交流，探究新知合作交流，探究新知 一、古代对行星运动规律的理解一、古代对行星运动规律的理解问 1：古人对天体运动存有哪些看法?问 2什么是“地心说”?什么是“日心说”?”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，“日心说”则认为太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动“地心说的代表人物：托勒密(古希腊)“地心说符合人们的直接经验，同时也符合势力强大的宗教神学关于地球是宇宙中心的理解，故地心说一度占据了统治地位地心说所描述的天体的运动不但复杂而且问题很多，如果把地球从天体运动的中心位置移到一个普通的、绕太阳运动的位置，换一个角度来考虑天体的运动，很多问题都能够解决，行星运动的描述也变得筒单了进一步完善第谷布拉赫 天才观察者，把天体位置测量的误差由 10 分 减少到 2 分开普勒天才数学家四年刻苦计算，发现与第谷数据有 8 分误差。总结出轨道为椭圆，花了十年时间总结出开普勒三大定律。本节课学习的终点就为开普勒三大定律在古代要证明地球做的不是匀速圆周运动是非常难的，但现在我们能够轻而易举得证明，下面请看分析数据，你得到了什么？四季时间是不相等的所以地球做的不是完美的匀速圆周运动那到底做的什么运动？二、开普勒行星运动三定律二、开普勒行星运动三定律（多媒体播放行星绕椭圆轨道运动的课件）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画出一个椭圆，并讲出焦点定义，长轴以及半长轴的定义（多媒体播放行星绕椭圆轨道运动的课件）仔细观察地球绕太阳转动模型图，你得了到什么？快慢：近日点运行快远日点运行慢开普勒第二定律：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图 7.1-1因为相等时间内面积相等，所以近日点速率大。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（投影九大行星轨道图或见教材 P63 页图 7.1-3）问 6：因为行星的椭圆轨道都跟圆近似，在中学阶段研究中按圆处理，开普勒三定律适用于圆轨道时，应该怎样表述呢?1、多数大行星绕太阳运动轨道半径十分接近圆，太阳处在圆心上。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）不变。3、所有行星的轨道半径的三次方跟它的公转周期的平方的比值都相等若用 R 代表轨道半径，T 代表公转周期，开普勒第三定律能够用下面的公式表示：比值 k 是一个与行星无关的恒量。参考资料：给出太阳系九大行星平均轨道半径和周期的数值，供课后验证。k 水=3.361018K 金=3.351018K 地=3.311018K 火=3.361018问 7：这个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，比值 k 是一个与行星无关的常量，你能猜想出它可能跟谁相关吗?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，能够猜想，这个“k”一定与运动系统的物体相关 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，故这个常数“k一定与中心天体太阳相关说明：开普勘定律不但适用于行星绕大阳运动，也适用于卫星绕着地球转，K 是一个与行星质量无关的常量，但不是恒量，在不同的星系中，K 值不相同。K 与中心天体有关。课堂过关课堂过关1 下列说法正确的是 ()A、太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动B、“日心说”和哥白尼提出的“地心说”现在看来都是不正确的C、相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积D、若人造卫星轨道位为椭圆，卫星离地球越远，速率越小。2 有两个人造地球卫星，它们绕地球运转的轨道半径之比是 1：2，则它们绕地球运转的周期之比为3 月球环绕地球运动的轨道半径约为地球半径的 60 倍，运行周期约为 27 天。应用开普勒定律计算：在赤道平面内离地面多少高度，人造地球卫星可以随地球一起转动，就像停留在天空中不动一样神舟六号沿半径为 R 的圆周绕地球运动，其周期为 T，如果飞船要返回地面，可在轨道上的某一点 A 处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的特殊椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在 B 点相切，如图所示，如果地球半径为 R0，求飞船由 A 点到 B 点所需的时间。RBA图 7-1-5解析：开普勒定律不仅对所有围绕太阳运动的行星适用，而且也适用于卫星、飞船等绕行星的运动。解：当飞船做半径为 R 的圆周运动时，由开普勒第三定R3律：2 KT当飞船返回地面时，从A 处降速后沿椭圆轨道至 B。设飞船沿椭圆轨道运动a3的周期为 T，椭圆的半长轴为 a，则2 kTa可解得：T()3TR由于a R R0T，由 A 到 B 的时间t 22(R R03)(R R0)TR R02T 4R2RR3t 答案：T122 课堂小结课堂小结 本节学习的是开普勒行星运动的三定律，其中第一定律反映了行星运动的轨迹是椭圆，第二定律描述了行星在近日点的速率最小，在远日点的速率最大，第三定律揭示了轨道半长轴与公转周期的定量关系 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。