第七章万有引力与航天第1节行星的运动教案.docx

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1、第1课时 7.1 行星的运动教学目的学问及技能 1理解人类对行星运动规律的相识历程。 2知道开普勒行星运动定律极其科学价值。3、理解开普勒定律中的k值的大小只及中心天体有关。 过程及方法 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探讨过程，理解视察在相识行星运动规律中的作用，理解人类相识事物本质的曲折过程。情感、看法及价值观体会科学家实事就是、敬重客观事实、不迷信权威、敢于坚持真理和勇于探究的科学看法和科学精神。体会人类对自然界和谐的追求是科学探讨的动力之一。教学重点难点教学重点理解和驾驭开普勒行星运动定律，相识行星的运动学好本节有利于对宇宙中行星的运动规律的相识，驾驭人类

2、相识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 对开普勒行星运动定律的理解和应用，通过本节的学习可以澄清人们对天体运动神奇、模糊的相识课堂教及学互动设计创设情景，引入新课多媒体演示：天体运动的图片阅读。在浩瀚的宇宙中有多数大小不一、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理解、不断探究的领域。人们对行星运动的相识过程是漫长困难的，历史上有过不同的看法，科学家对此进展了不懈的探究，通过本节内容的学习，将使我们正确地相识行星的运动。合作沟通，探究新知一、古代对行星运动规律的相识 问1：古人对天体运动存在哪些看法? “地心说”和“日心说”

3、 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)“地心说符合人们的干脆阅历，同时也符合权力强大的宗教神学关于地球是宇宙中心的相识，故地心说一度占据了统治地位 问3：“日心说”战胜了“地心说”，请阅读第64页人类对行星运动规律的相识，找出“地心说”遭受的为难和“日心说的胜利之处 地心说所描绘的天体的运动不仅困难而且问题很多，假如把地球从天体运动的中心位置移到一个一般的、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

4、都可以解决，行星运动的描绘也变得筒单了 “日心说”代表人物：哥白尼，“日心说”能更完备地说明天体的运动【例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，全部天体都绕太阳运动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”如今看来都是不正确的解析；“地心说”是错误的，所以A不正确太阳系在银河系中运动，银河系也在运动，所以，B、C不正确，从如今的观点看地心说和日心说都是错误的，都是有其时代局限性的。D正确点评：澄清对天体运动神奇、模糊的相识，理解每一种学说的提出都有其时代的局限性，理解人们对行星运动的相

5、识过程是漫长困难的，真理是来之不易的。二、开普勒行星运动三定律 问1：古人认为天体做什么运动? 古人把天体的运动看得非常神圣，他们认为天体的运动不同于地面物体的运动，天体做的是最完备、最和谐的匀速圆周运动 问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觉假设行星傲匀逮圆周运动，计算所得的数据及观测数据不符，只有认为行星做椭圆运动，才能说明这一差异 问3：开普勒行星运动定律哪几个方面描绘了行星绕太阳运动的规律?详细表述是什么? 开普勒行星运动定律从行星运动轨道，行星运动的线速度改变，轨道及周期的关系三个方面提醒了行星运动的规律 （多媒体播放行星绕椭圆轨

6、道运动的课件）开普勒第肯定律：全部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 问4：这肯定律说明了行星运动轨迹的形态，不同的行星绕大阳运行时椭圆轨道一样吗?不同教材P62页做一做 可以用一条细绳和两图钉来画椭圆如图71l所示，把白纸镐在木板上，然后按上图钉把细绳的两端系在图钉上，用一枝铅笔紧贴着细绳滑动，使绳始终保持张紧状态铅笔在纸上画出的轨迹就是椭圆，图钉在纸上留下的痕迹叫做椭圆的焦点想一想，椭圆上某点到两个焦点的间隔 之和及椭圆上另一点到两个焦点的间隔 之和有什么关系?开普勒第二定律：对随意一个行星来说，它及太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积问5：如图7.1-2所示，行星沿着

7、椭圆轨道运行，太阳位于椭圆的一个焦点上行星在远日点的速率及在近日点的速率谁大？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：全部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（如图71l）（投影九大行星轨道图或见教材P63页图7.1-3）问6：由于行星的椭圆轨道都跟圆近似，在中学阶段探讨中按圆处理，开普勒三定律适用于圆轨道时，应当怎样表述呢?1、多数大行星绕太阳运动轨道半径非常接近圆，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、全部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

8、，开普勒第三定律可以用下面的公式表示：比值k是一个及行星无关的恒量。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。 问7：这肯定律发觉了全部行星的轨道的半长轴及公转周期之间的定量关系，比值k是一个及行星无关的常量，你能猜测出它可能跟谁有关吗? 依据开普勒第三定律知：全部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，可以猜测，这个“k”肯定及运动系统的物体有关因为常数k对于全部行星都一样，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肯定及中心天体太阳有关说明：开普勘定律不仅适用于行星绕大阳运动，也适用于卫星围着地球

9、转，K是一个及行星质量无关的常量，但不是恒量，在不同的星系中，K值不一样。K及中心天体有关。 【例2】关于行星的运动，以下说法正确的是（ ）A、行星轨道的半长轴越长，自转周期就越大B、行星轨道的半长轴越长，公转周期就越大C、水星的半长轴最短，公转周期最大D、冥王星离太阳“最远”，绕太阳运动的公转周期最长解析：由可知，越大，越大，故、正确，错误；式中的是公转周期而非自转周期，故错误。答案：点评：对公式中的各个量肯定要把握其物理意义，对一些说法中的个别字要读明白，如为半长轴，为公转周期。【例3】冥王星离太阳的间隔 是地球离太阳的间隔 的39.6倍，那么冥王星绕太阳的公转周期是多少？（冥王星和地球绕

10、太阳公转的轨道可视为圆形轨道）解析：地球和冥王星都绕太阳公转，地球和冥王星绕太阳公转的运动遵循开普勒定律。已知地球绕太阳的公转周期为一年，可以利用开普勒第三定律求解冥王星的公转周期。设冥王星公转周期为，轨道半径为，地球公转周期为轨道半径为依据开普勒第三定律列关系式为： 求解得到结论： 点评：开普勒第三定律的应用课堂小结本节学习的是开普勒行星运动的三定律，其中第肯定律反映了行星运动的轨迹是椭圆，第二定律描绘了行星在近日点的速率最小，在远日点的速率最大，第三定律提醒了轨道半长轴及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。课时同步训练轻松过关1、首先发觉行星绕太阳运动的

11、轨道是椭圆，提醒行星运动规律的科学家是_开普勒，他是在细致探讨了第谷的观测资料，经过了四年的刻苦计算的根底上总结出来了。2、古人认为天体的运动是最完备和谐的匀速圆周运动，后来开普勒发觉，全部行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在焦点位置上。3、下列关于开普勒对于行星运动规律的相识的说法正确的是( A )A、全部行星绕太阳运动的轨道都是椭圆B、全部行星绕太阳运动的轨道都是圆C、全部行星的轨道的半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值都一样D、全部行星的公转周期及行星的轨道的半径成正比分析：由开普勒第肯定律知全部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。所以A正确，B错误。由开普勒第三

12、定律知全部行星的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，故C D错误，A正确。4、.理论和理论证明，开普勒定律不仅适用于太阳系中的天体运动，而且对一切天体（包括卫星绕行星的运动）都适用。下面对于开普勒第三定律的公式，下列说法正确的是（C ）A、公式只适用于轨道是椭圆的运动B、式中的K值，对于全部行星（或卫星）都相等C、式中的K值，只及中心天体有关，及绕中心天体旋转的行星（或卫星） 无关 D、若已知月球及地球之间的间隔 ，依据公式可求出地球及太阳之间的间隔 解析：行星和卫星的轨道可以近似为圆，公式也适用，故A错。比例系数k是一个由中心天体确定而及行星无关的常量，但不是恒量，不同的星系中

13、，k值不同，故B错，C对。月球绕地球转动的k值及地球绕太阳转动得k值不同，故D错。5、两颗行星的质量分别为，绕太阳运行的轨道半长轴分别为，则它们的公转周期之比为（C ） A、 B、 C、 D、无法确定解析：由开普勒第三定律可知：，故C正确。6、已知两行星绕太阳运动的半长轴之比为b，则它们的公转周期之比为。解析：两行星均为太阳的行星，对太阳系的全部行星，其轨道半径和运行周期均满意恒量设两行星的半长轴分别为周期分别为，由知：则7、地球公转运行的轨道半径，若把地球公转周期称为1年，那么土星运行的轨道半径，其周期多长？解析：地球和土星均为太阳系的行星，对同一恒星的全部卫星，其轨道半径和运行周期均满意恒

14、量依据行星的运动规律：，有：T=29.7T 适度拓展8、某行星沿椭圆轨道运行，近日点离太阳间隔 为a，远日点离太阳间隔 为b，过近日点时行星的速率为，则过远日点时速率为（ C ）A、 B、 C、 D、解析：由开普勒第二定律可知太阳和行星的连线在相等的时间里扫过的面积相等进展求解图7-1-4解：取足够短的时间，则有： 9、有一行星，距太阳的平均间隔 是地球到太阳平均间隔 的8倍，则该行星绕太阳公转的周期是多少年？解析：由开普勒第三定律知：解：依据开普勒第三定律：行星的运行半径R及周期T关系为同理，地球运行的半径及周期T（1年）的关系为：故可解得：年综合进步图7-1-5ABR10、飞船沿半径为R的

15、圆周绕地球运动其周期为T，地球半径为，若飞船要返回地面，可在轨道上某点A处将速率降到适当的数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运行，椭圆及地球外表在B点相切，求飞船由A点到B点所须要的时间？解析：开普勒定律不仅对全部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，由开普勒第三定律 ： 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的周期为T，椭圆的半长轴为a，则 可解得：由于，由A到B的时间答案：多媒体演示天体运动的图片，激发学生对行星运动学习的爱好。理解历史上对天体运动的相识有过漫长困难的过程，澄清对天体运动神奇、模糊的相识。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洁的感性相识动手做一做，对椭圆学问有一个较清楚相识，在后面学习中更好理解开普勒定律。出示九大行星轨道图，使学生对多数行星的轨道及圆非常接近有一个感性相识抓住本质因素，忽视次要因素，将困难的椭圆运动转化为熟识简洁的匀速圆周运动处理，让学生再次体会这一科学的思想方法，也为后面学习万有引力定律打下根底。理解开普勒定律中的k值的大小只及中心天体有关