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2019-2020年高中物理《行星的運(yùn)動(dòng)》導(dǎo)學(xué)案 新人教版必修2 【課題】：行星的運(yùn)動(dòng) 【課型】問(wèn)題生成解決拓展課 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 知識(shí)與技能 1、知道地心說(shuō)和日心說(shuō)的基本內(nèi)容。 2、知道所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。 3、知道所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，且這個(gè)比值與行星的質(zhì)量無(wú)關(guān)，但與太陽(yáng)的質(zhì)量有關(guān)。 4、理解人們對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)過(guò)程是漫長(zhǎng)復(fù)雜的，真理是來(lái)之不易的。 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)的不同認(rèn)識(shí)，了解人類認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)的曲折性并加深對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的理解。 情感態(tài)度與價(jià)值觀 1、澄清對(duì)天體運(yùn)動(dòng)神秘模糊的認(rèn)識(shí)，掌握人類認(rèn)識(shí)自然規(guī)律的科學(xué)方法。 2、感悟科學(xué)是人類進(jìn)步不竭的動(dòng)力。 【重點(diǎn)】1、開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的理解和應(yīng)用 2、科學(xué)精神、科學(xué)思想方法的培養(yǎng) 【難點(diǎn)】1、對(duì)開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的理解和應(yīng)用 2、據(jù)學(xué)生認(rèn)知情況確定探究點(diǎn) 【自主導(dǎo)學(xué)】 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、不斷探索的領(lǐng)域。人們對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)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)此進(jìn)行了不懈的探索，通過(guò)本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，將使我們正確地認(rèn)識(shí)行星的運(yùn)動(dòng)。 一、古代對(duì)行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí) 問(wèn)1：．古人對(duì)天體運(yùn)動(dòng)存在哪些看法? 問(wèn)2．什么是“地心說(shuō)”?什么是“日心說(shuō)”’? 問(wèn)3：“日心說(shuō)”戰(zhàn)勝了“地心說(shuō)”，請(qǐng)閱讀第《人類對(duì)行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)》，找出“地心說(shuō)”遭遇的尷尬和“日心說(shuō)’的成功之處． 二、開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)三定律 問(wèn)1：古人認(rèn)為天體做什么運(yùn)動(dòng)? 問(wèn)2：開(kāi)普勒認(rèn)為行星做什么樣的運(yùn)動(dòng)?他是怎樣得出這一結(jié)論的? ． 問(wèn)3：開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律哪幾個(gè)方面描述了行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律?具體表述是什么? 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 ，太陽(yáng)處在 上． 問(wèn)4：這一定律說(shuō)明了行星運(yùn)動(dòng)軌跡的形狀，不同的行星繞大陽(yáng)運(yùn)行時(shí)橢圓軌道相同嗎? 圖7.1-1 [做一做] 可以用一條細(xì)繩和兩圖釘來(lái)畫(huà)橢圓．如圖7．1—l所示，把白紙鋪在木板上，然后按上圖釘．把細(xì)繩的兩端系在圖釘上，用一枝鉛筆緊貼著細(xì)繩滑動(dòng)，使繩始終保持張緊狀態(tài)．鉛筆在紙上畫(huà)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(diǎn)． 想一想，橢圓上某點(diǎn)到兩個(gè)焦點(diǎn)的距離之和與橢圓上另一點(diǎn)到兩個(gè)焦點(diǎn)的距離之和有什么關(guān)系? 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) ． 問(wèn)5：如圖7.1-2所示，行星沿著橢圓軌道運(yùn)行，太陽(yáng)位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上行星在遠(yuǎn)日點(diǎn)的速率與在近日點(diǎn)的速率誰(shuí)大？ 開(kāi)普勒第三定律：所有行星的橢圓軌道 的三次方跟 的平方的比值都相等．（如圖7．1—l） 問(wèn)6：由于行星的橢圓軌道都跟圓近似，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? 問(wèn)7：這一定律發(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)有關(guān)嗎 k水=3.361018 K金=3.351018 K地=3.311018 K火=3.361018 說(shuō)明：開(kāi)普勘定律不僅適用于行星繞大陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，也適用于衛(wèi)星繞著地球轉(zhuǎn)，K是一個(gè)與衛(wèi)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)。 【夯實(shí)基礎(chǔ)】 1關(guān)于行星的運(yùn)動(dòng)以下說(shuō)法正確的是（ ） A．行星軌道的半長(zhǎng)軸越長(zhǎng)，自轉(zhuǎn)周期就越長(zhǎng) B．行星軌道的半長(zhǎng)軸越長(zhǎng)，公轉(zhuǎn)周期就越長(zhǎng) C．水星軌道的半長(zhǎng)軸最短，公轉(zhuǎn)周期就最長(zhǎng) D．冥王星離太陽(yáng)“最遠(yuǎn)”，公轉(zhuǎn)周期就最長(zhǎng) 2已知木星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的周期是地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)周期的12倍。則木星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)軌道的半長(zhǎng)軸為地球公轉(zhuǎn)軌道半長(zhǎng)軸的 倍。 思維入門指導(dǎo)： 木星和地球均為繞太陽(yáng)運(yùn)行的行星，可利用開(kāi)普勒第三定律直接求解。本題考查開(kāi)普勒第三定律的應(yīng)用。 3已知地球繞太陽(yáng)作橢圓運(yùn)動(dòng)。在地球遠(yuǎn)離太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，其速率越來(lái)越小，試判斷地球所受向心力如何變化。若此向心力突然消失，則地球運(yùn)動(dòng)情況將如何？ 思維入門指導(dǎo)：行星的運(yùn)動(dòng)為曲線運(yùn)動(dòng)，因此本節(jié)知識(shí)常常和曲線運(yùn)動(dòng)知識(shí)相綜合。 【知能提升】 1.關(guān)于日心說(shuō)被人們所接受的原因是（ ） A.以地球?yàn)橹行膩?lái)研究天體的運(yùn)動(dòng)有很多無(wú)法解決的問(wèn)題 B.以太陽(yáng)為中心來(lái)研究天體的運(yùn)動(dòng)，許多問(wèn)題都可以解決，行星運(yùn)動(dòng)的描述也變簡(jiǎn)單了 C.地球是圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)的 D.太陽(yáng)總是從東邊升起，從西邊落下 2.關(guān)于的常量k，下列說(shuō)法正確的是（ ） A．對(duì)于所有星球的行星或衛(wèi)星，k值都相等 B．不同星球的行星或衛(wèi)星，k值不相等 C．k值是一個(gè)與星球無(wú)關(guān)的常量 D．k值是一個(gè)與星球有關(guān)的常量 3．關(guān)于太陽(yáng)系中行星運(yùn)動(dòng)的軌道，以下說(shuō)法正確的是（ ） A．所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是圓 B．所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓 C．不同行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的橢圓軌道的半長(zhǎng)軸是不同的 D．不同行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的橢圓軌道是相同的 4．一年四季, 季節(jié)更替. 地球的公轉(zhuǎn)帶來(lái)了二十四節(jié)氣的變化. 一年里從立秋到立冬的時(shí)間里, 地球繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)的速度___________, 在立春到立夏的時(shí)間里, 地球公轉(zhuǎn)的速度___________. (填“變大”、“變小”或“不變”) 5．有一顆叫谷神的小行星，它離太陽(yáng)的距離是地球離太陽(yáng)的2.77倍,那么它繞太陽(yáng)一周的時(shí)間是_________年。 6．一顆近地人造地球衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的周期為84分鐘，假如月球繞地球運(yùn)行的周期為30天，則月球運(yùn)行的軌道半徑是地球半徑的_________倍。 7．天文學(xué)者觀測(cè)到哈雷慧星的周期是75年，離太陽(yáng)最近的距離是8.91010m，但它離太陽(yáng)最遠(yuǎn)的距離不能測(cè)得。試根據(jù)開(kāi)普勒定律計(jì)算這個(gè)最遠(yuǎn)距離。（太陽(yáng)系的開(kāi)普勒常量k=3.3541018m3/s2）