《行星的運動》教學設計

【教材分析】本節(jié)課的學習內容，是學習萬有引力定律及天體運動問題的基礎和前提。本節(jié)內容的特點是：知識內容較少，但包含著的科學史料十分豐富，因此，本課的教學設計應該立足于學生的科學精神的培養(yǎng)，讓學生在科學家關于天體運動問題的研究歷史中，感悟科學家求真、求簡的研究思想和獻身于科學的精神?！驹O計說明】

開普勒的行星運動定律是本節(jié)課的中心內容，圍繞這個中心內容，所展開的是人類對天體運動認識的艱難歷程，這正是對學生進行物理史、科學史教育的契機。通過對歷史的了解培養(yǎng)學生的歷史唯物主義觀點、辯證唯物注意觀點，激發(fā)學生不迷信權威，不迷信教條的創(chuàng)新精神，樹立獻身科學的決心和信心是這節(jié)課的教學重點。因此，激趣及展現(xiàn)科學家獨特的思維方式及推理方法是本設計的中心?！窘虒W流程】

展示我們所知道的宇宙—日心說與地心說—開普勒行星運動定律—橢圓軌道特征—行星運動定律的意義—解決問題【教學目標】一、知識與技能認識橢圓；了解人類對天體運行的研究歷史；理解開普勒三定律。

二、過程與方法通過對天體運行研究歷史的了解，體會科學研究的一般思路與方法──質疑、批判、猜測、觀察與實驗。

三、情感態(tài)度價值觀通過對天體運行研究歷史的了解，培養(yǎng)學生尊重客觀事實、勇于創(chuàng)新、實事求是的科學態(tài)度，感悟科學家對科學的執(zhí)著和獻身精神，培養(yǎng)學生熱愛科學、獻身科學的精神。【教學重點】

開普勒三定律?！窘虒W難點】行星的橢圓軌道。體驗和理解把實驗歸納和數(shù)學演繹結合起來研究問題的科學方法?！窘叹邷蕚洹?/p>

多媒體課件實物投影儀細線圖釘木板、白紙鉛筆【教學過程】

一、引入新課（一）、我們所知道的宇宙——多媒體演示大宇宙，并閱讀文字：當代天文學的研究成果表明：宇宙是有層次結構的、物質形態(tài)多樣的、不斷運動發(fā)展的天體系統(tǒng)。由小到大－衛(wèi)星、行星、恒星、星云、銀河系及河外星系、星系團、本超星系團。太陽系－由八大行星、

小行星、彗星和流星體組成;銀河系－由2500億顆類似太陽的恒星和星際物質構成更巨大的天體系統(tǒng)；星系團－大約由10億個類似銀河系的河外星系聚集成大大小小的集團；本星系群－包括銀河系在內約40個星系構成的一個小星系團。超星系團－若干星系團集聚在一起構成更大、更高一層次的天體系統(tǒng)；本超星系團－本星系群和其附近的約50個星系團構成的超星系團叫做本超星系團。

（二）、多媒體演示太陽系八大行星，指出冥王星為何不再是太陽的行星。二、新課教學請同學們閱讀教材p32第一自然段內容討論思考下列問題：1.古代人對天體運動存在哪些看法？2.“地心說”和“日心說”的觀點分別是什么？3.為什么“地心說”在古代長期被認為是正確的？教師講述：人類對天體運行的認識，起源于托勒密的“地心說”，經(jīng)哥白尼發(fā)展到了“日心說”，開普勒的“行星運動定律”第一次為天體的運動立了法。而完全解決天體運動問題的則是“站在巨人肩膀上”的牛頓。

探究一：第谷、開普勒的研究．課件展示一：人類對天體運動的認識歷史課件展示二：地心說與日心說（1）地心說：認為地球是宇宙中心，任何星球都圍繞地球旋轉。該學說最初由古希臘學者歐多克斯提出，后經(jīng)亞里士多德、托勒密進一步發(fā)展而逐漸建立和完善起來。盡管它把地球當作宇宙中心是錯誤的，然而地心說是世界上第一個行星體系模型，它的歷史功績不應抹殺。n

托勒密于公元二世紀，提出了自己的宇宙結構學說，即“地心說”.n

地心說認為地球是宇宙的中心，是靜止不動的，太陽、月亮及其他的行星都繞地球運動．n

地心說直到16世紀才被哥白尼推翻.（2）日心說n

日心說認為太陽是靜止不動的，地球和其他行星都繞太陽運動．n

1543

年哥白尼的《天體運行論》出版，書中詳細描述了日心說理論.開普勒（1571-1630），德國天文學家，第谷的助手,擅長數(shù)學歸納，他按照勻速圓周運動進行嘗試性計算，與第谷的觀測數(shù)據(jù)有8分的角度偏差，哥白尼的“完美”“和諧”的勻速圓周運動第一次受到了懷疑.3．做一做：畫橢圓──認識橢圓：兩個焦點、長短半軸，橢圓上的點到兩焦點的距離之和總從什么規(guī)律？4．組織討論：分組討論──展示結果──師生評價──教師小結（1）日心說的基本內容是什么？所有行星都圍繞太陽運動，太陽是行星運動軌道的中心。（2）第谷的主要貢獻是什么？建立天文臺、創(chuàng)造觀測儀器，一生致力于對天體運動的觀察和數(shù)據(jù)的收集整理，為開普勒的研究提供了有力的事實依據(jù)。（3）開普勒對天體運行規(guī)律研究的成果是什么？

師生總結──開普勒行星運動定律1．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。2．對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內掃過相等的面積。

3．所有行星的軌道的半長軸的三次方跟它的公轉周期的二次方的比值都相等，

即

教師講述──式中的k是只與太陽有關，與行星無關的常數(shù)。教師講述──開普勒的行星運動定律，奠定了現(xiàn)代天文學的基礎，牛頓正是在這個基礎上，提出了質點模型、發(fā)明使用了微積分，舍棄了其它行星的影響，才發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律，實現(xiàn)了天上、地上運動的統(tǒng)一。實際上，行星的運動軌道十分接近圓，在中學階段的研究中我們按圓軌道處理。這樣就可以說：

1．行星繞太陽運動的軌道十分接近圓，太陽處在圓心；

2．對某一行星來說，它繞太陽做圓周運動的角速度（或線速度）不變，即行星做勻速圓周運動；

3．所有行星的軌道半徑的三次方跟它的公轉周期的二次方的比值都相等。需要注意：（1）開普勒定律不僅適用于行星，也適用于衛(wèi)星，只不過此時比值

k

是由行星質量所決定的另一恒量．（2）行星的軌道都跟圓近似，因此計算時可以認為行星是做勻速圓周運動．（3）開普勒定律是總結行星運動的觀察結果而總結歸納出來的規(guī)律，它們每一條都是經(jīng)驗定律，都是從觀察行星運動所取得的資料中總結出來的．【課堂練習】例1：我們知道木星圍繞太陽運行，那么：（1）以木星繞太陽的運行軌道為參考，太陽處在什么位置？木星運行中經(jīng)過軌道上的不同位置時線速度一樣嗎？如何改變？（2）地球、木星公轉軌道的半長軸分別是a1．a(chǎn)2，周期分別是T1．T2，則這四個數(shù)據(jù)間有什么關系？

解析：（1）一個焦點上，離太陽近時線速度大，離太陽遠時線速度小。木星由遠日點向近日點運動時線速度增大，反之減小。（2）或

例2：若按近似處理辦法，上例中各問題的結果如何？

解析：（1）圓心，不變。（2）

或思考練習1．第谷、開普勒是在怎樣的社會環(huán)境和科學技術條件下研究天體運行規(guī)律，并得出結果的？2．蘇格拉底認為，真理的產(chǎn)生就像嬰兒的出生一樣，是一個痛苦的過程，這個過程需要自己的努力，更需要別人的幫助。從本節(jié)課的學習，談談你對此的理解。三、新課小結教師講述──開普勒的行星運動定律，為人們揭開了天體運動的神秘面紗，使人們認識到，天體的運動是可以被認識的不是神秘莫測的，更重要的是動搖了“上帝主宰一切