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2019-2020年高中物理 6.1行星的運動教案 新人教版必修2 新課標要求 （一）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識過程是漫長復(fù)雜的，真理是來之不易的。 （二）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識，了解人類認識事物本質(zhì)的曲折性并加深對行星運動的理解。 （三）情感、態(tài)度與價值觀 1、澄清對天體運動神秘模糊的認識，掌握人類認識自然規(guī)律的科學(xué)方法。 2、感悟科學(xué)是人類進步不竭的動力。 ★教學(xué)重點 開普勒行星運動定律 ★教學(xué)難點 對開普勒行星運動定律的理解和應(yīng)用 ★教學(xué)方法 教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生自主閱讀、思考，討論、交流學(xué)習(xí)成果。 ★教學(xué)工具 計算機、投影儀等多媒體教學(xué)設(shè)備 ★教學(xué)過程 （一）引入新課 教師活動：在浩瀚的宇宙中有著無數(shù)大小不一、形態(tài)各異的天體。白天我們沐浴著太陽的光輝，夜晚，仰望蒼穹，繁星閃爍，美麗的月亮把我們帶入無限的遐想中。由這些天體所組成的宇宙始終是人們渴望了解又不斷探索的領(lǐng)域。經(jīng)成百上千年的探索，偉大的科學(xué)家們對它已經(jīng)有了一些初步的了解。本節(jié)我們就共同來學(xué)習(xí)前人所探索到的行星的運動情況。（二）進行新課 1、古人對天體運動的看法及發(fā)展過程 教師活動：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材第一段，投影出示以下提綱： 1、古代人們對天體運動存在哪些看法? 2、什么是“地心說”，什么是“日心說”? 3、哪種學(xué)說占統(tǒng)治地位的時間較長? 4、兩種學(xué)說爭論的結(jié)果是什么? 學(xué)生活動：閱讀課文，并從課文中找出相應(yīng)的答案。學(xué)生代表發(fā)言。 1、在古代，人們對于天體的運動存在著地心說和日心說兩種對立的看法。 2、“地心說”認為地球是宇宙的中心，是靜止不動的，太陽\，月亮以及其他行星都繞地球運動；“日心說”認為太陽是宇宙的中心，地球\，月亮以及其他行星都在繞太陽運動。 3、“地心說”占領(lǐng)統(tǒng)治地位的時間較長. 4、“日心說”與“地心說”爭論的結(jié)果是“日心說”最終戰(zhàn)勝了“地心說”.真理最終戰(zhàn)勝了謬誤。 2、開普勒行星運動定律 教師活動：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，投影出示以下提綱： 1、古人認為天體做什么運動? 2、開普勒認為行星做什么樣的運動?他是怎樣得出這一結(jié)論的？ 3、開普勒行星運動定律哪幾個方面的描述了行星繞太陽運動的規(guī)律？具體表述是什么？ 學(xué)生活動：閱讀課文，并從課文中找出相應(yīng)的答案。學(xué)生代表發(fā)言。 1、古人把天體的運動看得十分神圣，他們認為天體的運動不同于地面物體的運動，天體做的是最完美、最和諧的勻速圓周運動. 2、開普勒認為行星做橢圓運動。他發(fā)現(xiàn)假設(shè)行星作勻速圓周運動，計算所得的數(shù)據(jù)與觀測數(shù)據(jù)不符，只有認為行星作橢圓運動，才能解釋這一差別。 3、開普勒行星運動定律從行星運動軌道、行星運動的線速度變化、軌道與周期的關(guān)系三個方面揭示了行星運動的規(guī)律。具體表述為： 第一定律：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。 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)掃過相等的面積。 第三定律：所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。即： 比值k是一個與行星無關(guān)的常量。 教師活動：認真聽取學(xué)生代表發(fā)言，點評總結(jié)。引導(dǎo)學(xué)生深入探究： ［出示掛圖］介紹行星運動的掛圖，使學(xué)生對行星的運動有一個簡單的感性認識. ［放錄像］使學(xué)生通過對天體運動的立體畫面的觀看，對天體運動的感性認識進一步提高. 思考：比值k與行星無關(guān)，你能猜想出它可能跟誰有關(guān)嗎? 實際上，多數(shù)行星的軌道與圓十分接近，在中學(xué)階段的研究中能夠按圓處理。開普勒三定律適用于圓軌道時，應(yīng)該怎樣表述呢？ 學(xué)生活動：分組討論，并根據(jù)課文、掛圖及錄像所提供的線索得出答案。學(xué)生代表發(fā)言。 根據(jù)開普勒第三定律知：所有行星繞太陽運動半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期二次方的比值是一個常數(shù)k，可以猜想，這個“k”一定與運動系統(tǒng)的物體有關(guān)。因為常數(shù)k對于所有行星都相同，而各行星是不一樣的，故跟行星無關(guān)，而在運動系中除了行星就是中心天體——太陽，故這一常數(shù)“k”一定與中心天體——太陽有關(guān)。 （三）課堂總結(jié)、點評 教師活動：讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請一個同學(xué)到黑板上總結(jié)，其他同學(xué)在筆記本上總結(jié)，然后請同學(xué)評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容。 學(xué)生活動：認真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰的更好，好在什么地方。 點評：總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力。 教師要放開，讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識框架。 （四）實例探究 ［例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”，公轉(zhuǎn)周期就最長 2.為什么說曲線運動一定是變速運動? 分析： 由開普勒第三定律可知，a越大，T越大，故BD正確，C錯誤；式中的T是公轉(zhuǎn)周期而非自轉(zhuǎn)周期，故A錯。 答案：BD ［例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。 解：由開普勒第三定律可知： 對地球： 對木星 所以 點撥：在利用開普勒第三定律解題時，應(yīng)注意它們的比值中的k是一個與行星運動無關(guān)的常量。 ［例3］已知地球繞太陽作橢圓運動。在地球遠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。 解：由于地球在遠離太陽運動的過程中，其速率減小，據(jù)牛頓第二定律有，，由開普勒第二定律知，地球在遠離太陽運動的過程中角速度（單位時間內(nèi)地球與太陽的連線掃過的角度）也減小，故向心力減小。若此向心力突然消失，則地球?qū)⒀剀壍赖那芯€方向做離心運動。 點撥：地球繞太陽的運動雖然并非勻速圓周運動，但向心力公式仍適用。任一時刻，地球的速度方向均沿橢圓的切線方向。 ★課余作業(yè) 1、課后完成P66“問題與練習(xí)”中的問題。 2、課后閱讀教材P64“科學(xué)足跡”欄目中的閱讀材料，體會人類對行星運動規(guī)律的認識歷程。參考下面的幾個問題，分組討論，每個小組寫一篇讀后感。 （1）“地心說”為什么能占領(lǐng)較長的統(tǒng)治時間? （2）俗話說“眼見為實”，這種說法是否絕對正確?試舉例。 （3）“日心說”為什么能戰(zhàn)勝“地心說”?試舉例說明。 （4）“日心說”的觀點是否正確? （5）讀后有何啟發(fā)和感想？ 參考范文： “地心說”占領(lǐng)統(tǒng)治地位時間較長的原因是由于它比較符合人們的日常經(jīng)驗，如：太陽從東邊升起，從西邊落下；同時它也符合當時在政治上占統(tǒng)治地位的宗教神學(xué)觀點. 由于“日心說”最終戰(zhàn)勝了“地心說”，雖然“地心說”符合人們的經(jīng)驗，但它還是錯誤的.進而說明“眼見為實”的說法并非絕對正確.例如：我們乘車時觀察到樹木在向后運動，而事實上并沒有動(相對于地面). “日心說”所以能夠戰(zhàn)勝“地心說”是因為好多“地心說”不能解析的現(xiàn)象“日心說”則能說明，也就是說，“日心說”比“地心說”更科學(xué)、更接近事實.例如：若地球不動，晝夜交替是太陽繞地球運動形成的.那么，每天的情況就應(yīng)是相同的，而事實上，每天白天的長短不同，冷暖不同.而“日心說”則能說明這種情況：白晝是地球自轉(zhuǎn)形成的，而四季是地球繞太陽公轉(zhuǎn)形成的。 從目前科研結(jié)果和我們所掌握的知識來看，“日心說”也并不是絕對正確的，因為太陽只是太陽系的一個中心天體，而太陽系只是宇宙中眾多星系之一，所以太陽并不是宇宙的中心，也不是靜止不動的.“日心說”只是與“地心說”相比更準確一些罷了。 經(jīng)過前面的學(xué)習(xí)我們對“地心說”和“日心說”有了初步的認識，事實上從“地心說”向“日心說”的過渡經(jīng)歷了漫長的時間，并且科學(xué)家們付出了艱苦的奮斗，哥白尼就是其中一位.他在哥倫布和麥哲倫猜想的基礎(chǔ)上，假設(shè)地球并不是宇宙的中心，而和其他天體一樣都是繞太陽做勻速圓周運動的行星，從而使許多問題得以解決，也建立起了“日心說”的基本模型.但他的觀點不符合當時歐洲統(tǒng)治教會的利益，因而受到了教會的迫害.使得這一正確的觀點被推遲一個世紀才被人們接受. 前人的這種對問題一絲不茍、孜孜以求的精神值得我們學(xué)習(xí)，所以我們對待學(xué)習(xí)要腳踏實地，認認真真，不放過一點疑問。 ★教學(xué)體會 思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學(xué)的根本；親自實踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵，離開了思維方法和實踐活動，物理教學(xué)就成了無源之水、無本之木。學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。 附： 教材分析 本節(jié)內(nèi)容對學(xué)生來說是抽象的、陌生的，甚至無法去感知。對天體的運動充滿好奇，又覺得非常神秘而不易理解。所以我們必須去引導(dǎo)學(xué)生了解人們對星體運動認識的發(fā)展過程，從“日心說”和“地心說”的內(nèi)容到其兩者之間的爭論，從第谷的精心觀測到開普勒的數(shù)學(xué)運算，在學(xué)生整體感知的過程中引導(dǎo)學(xué)生體會這些大師們的思路、方法及他們的一絲不茍的科學(xué)精神，并激發(fā)他們熱愛科學(xué)、探索真理的求知熱情。 要充分應(yīng)用好64頁課后閱讀材料。 教學(xué)建議 日心說、地心說及兩者之間的爭論有許多內(nèi)容可以向?qū)W生介紹，教材為了簡單明了地講述開普勒定律，沒有過多地敘述這些內(nèi)容.教學(xué)中可以結(jié)合教學(xué)的實際情況向?qū)W生介紹有關(guān)的歷史材料，也可引導(dǎo)學(xué)生課外閱讀有關(guān)的讀物。這些內(nèi)容學(xué)生會很感興趣，又容易接受，也是我們進行科學(xué)方法和思想教育的好素材。 學(xué)習(xí)本節(jié)課的目的是為下一節(jié)推導(dǎo)萬有引力定律做鋪墊，對開普勒定律沒必要做過高要求。