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2019-2020年高中物理《行星的運動》導(dǎo)學(xué)案 新人教版必修2 【課題】：行星的運動 【課型】問題生成解決拓展課 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 知識與技能 1、知道地心說和日心說的基本內(nèi)容。 2、知道所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上。 3、知道所有行星的軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，且這個比值與行星的質(zhì)量無關(guān)，但與太陽的質(zhì)量有關(guān)。 4、理解人們對行星運動的認(rèn)識過程是漫長復(fù)雜的，真理是來之不易的。 過程與方法 通過托勒密、哥白尼、第谷布拉赫、開普勒等幾位科學(xué)家對行星運動的不同認(rèn)識，了解人類認(rèn)識事物本質(zhì)的曲折性并加深對行星運動的理解。 情感態(tài)度與價值觀 1、澄清對天體運動神秘模糊的認(rèn)識，掌握人類認(rèn)識自然規(guī)律的科學(xué)方法。 2、感悟科學(xué)是人類進步不竭的動力。 【重點】1、開普勒行星運動定律的理解和應(yīng)用 2、科學(xué)精神、科學(xué)思想方法的培養(yǎng) 【難點】1、對開普勒行星運動定律的理解和應(yīng)用 2、據(jù)學(xué)生認(rèn)知情況確定探究點 【自主導(dǎo)學(xué)】 在浩瀚的宇宙中有無數(shù)大小不一、形態(tài)各異的天體，如月亮、地球、太陽、夜空中的星星……由這些天體組成的廣袤無限的宇宙始終是我們渴望了解、不斷探索的領(lǐng)域。人們對行星運動的認(rèn)識過程是漫長復(fù)雜的，歷史上有過不同的看法，科學(xué)家對此進行了不懈的探索，通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，將使我們正確地認(rèn)識行星的運動。 一、古代對行星運動規(guī)律的認(rèn)識 問1：．古人對天體運動存在哪些看法? 問2．什么是“地心說”?什么是“日心說”’? 問3：“日心說”戰(zhàn)勝了“地心說”，請閱讀第《人類對行星運動規(guī)律的認(rèn)識》，找出“地心說”遭遇的尷尬和“日心說’的成功之處． 二、開普勒行星運動三定律 問1：古人認(rèn)為天體做什么運動? 問2：開普勒認(rèn)為行星做什么樣的運動?他是怎樣得出這一結(jié)論的? ． 問3：開普勒行星運動定律哪幾個方面描述了行星繞太陽運動的規(guī)律?具體表述是什么? 開普勒第一定律：所有行星繞太陽運動的軌道都是 ，太陽處在 上． 問4：這一定律說明了行星運動軌跡的形狀，不同的行星繞大陽運行時橢圓軌道相同嗎? 圖7.1-1 [做一做] 可以用一條細(xì)繩和兩圖釘來畫橢圓．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，使繩始終保持張緊狀態(tài)．鉛筆在紙上畫出的軌跡就是橢圓，圖釘在紙上留下的痕跡叫做橢圓的焦點． 想一想，橢圓上某點到兩個焦點的距離之和與橢圓上另一點到兩個焦點的距離之和有什么關(guān)系? 開普勒第二定律：對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等時間內(nèi)掃過 ． 問5：如圖7.1-2所示，行星沿著橢圓軌道運行，太陽位于橢圓的一個焦點上行星在遠(yuǎn)日點的速率與在近日點的速率誰大？ 開普勒第三定律：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，開普勒三定律適用于圓軌道時，應(yīng)該怎樣表述呢? 問7：這一定律發(fā)現(xiàn)了所有行星的軌道的半長軸與公轉(zhuǎn)周期之間的定量關(guān)系，比值k是一個與行星無關(guān)的常量，你能猜想出它可能跟誰有關(guān)嗎 k水=3.361018 K金=3.351018 K地=3.311018 K火=3.361018 說明：開普勘定律不僅適用于行星繞大陽運動，也適用于衛(wèi)星繞著地球轉(zhuǎn)，K是一個與衛(wèi)星質(zhì)量無關(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)。 【夯實基礎(chǔ)】 1關(guān)于行星的運動以下說法正確的是（ ） A．行星軌道的半長軸越長，自轉(zhuǎn)周期就越長 B．行星軌道的半長軸越長，公轉(zhuǎn)周期就越長 C．水星軌道的半長軸最短，公轉(zhuǎn)周期就最長 D．冥王星離太陽“最遠(yuǎn)”，公轉(zhuǎn)周期就最長 2已知木星繞太陽公轉(zhuǎn)的周期是地球繞太陽公轉(zhuǎn)周期的12倍。則木星繞太陽公轉(zhuǎn)軌道的半長軸為地球公轉(zhuǎn)軌道半長軸的 倍。 思維入門指導(dǎo)： 木星和地球均為繞太陽運行的行星，可利用開普勒第三定律直接求解。本題考查開普勒第三定律的應(yīng)用。 3已知地球繞太陽作橢圓運動。在地球遠(yuǎn)離太陽運動的過程中，其速率越來越小，試判斷地球所受向心力如何變化。若此向心力突然消失，則地球運動情況將如何？ 思維入門指導(dǎo)：行星的運動為曲線運動，因此本節(jié)知識常常和曲線運動知識相綜合。 【知能提升】 1.關(guān)于日心說被人們所接受的原因是（ ） A.以地球為中心來研究天體的運動有很多無法解決的問題 B.以太陽為中心來研究天體的運動，許多問題都可以解決，行星運動的描述也變簡單了 C.地球是圍繞太陽運轉(zhuǎn)的 D.太陽總是從東邊升起，從西邊落下 2.關(guān)于的常量k，下列說法正確的是（ ） A．對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值是一個與星球無關(guān)的常量 D．k值是一個與星球有關(guān)的常量 3．關(guān)于太陽系中行星運動的軌道，以下說法正確的是（ ） A．所有行星繞太陽運動的軌道都是圓 B．所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓 C．不同行星繞太陽運動的橢圓軌道的半長軸是不同的 D．不同行星繞太陽運動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)帶來了二十四節(jié)氣的變化. 一年里從立秋到立冬的時間里, 地球繞太陽運轉(zhuǎn)的速度___________, 在立春到立夏的時間里, 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，它離太陽的距離是地球離太陽的2.77倍,那么它繞太陽一周的時間是_________年。 6．一顆近地人造地球衛(wèi)星繞地球運行的周期為84分鐘，假如月球繞地球運行的周期為30天，則月球運行的軌道半徑是地球半徑的_________倍。 7．天文學(xué)者觀測到哈雷慧星的周期是75年，離太陽最近的距離是8.91010m，但它離太陽最遠(yuǎn)的距離不能測得。試根據(jù)開普勒定律計算這個最遠(yuǎn)距離。（太陽系的開普勒常量k=3.3541018m3/s2）