高中物理第三章萬(wàn)有引力定律1天體運(yùn)動(dòng)教案2教科版必修

1、3.1 天體運(yùn)動(dòng)教學(xué)過(guò)程： 引入 新課教學(xué)一、兩種學(xué)說(shuō) 問(wèn)題：你了解太陽(yáng)系嗎？太陽(yáng)系的基本結(jié)構(gòu)是怎樣的？ 學(xué)生回答：以太陽(yáng)為中心天體，依次有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星（現(xiàn)已不認(rèn)為是行星）幾大行星在各自特定的軌道上運(yùn)行 展示圖片和錄像 2 這是我們現(xiàn)在對(duì)太陽(yáng)系的科學(xué)認(rèn)識(shí)，但是這個(gè)認(rèn)識(shí)的得來(lái)相當(dāng)不易，是人類經(jīng)歷了兩千年的時(shí)間才認(rèn)識(shí)到的 在古老的宇宙觀中，人們認(rèn)為天是一個(gè)蓋子，地是一塊平板，平板由柱子支撐著，即認(rèn)為“天圓地方”后來(lái)隨著人類的觀測(cè)和思考，人類又有了新的認(rèn)識(shí) 問(wèn)題：對(duì)于天體的運(yùn)動(dòng)，有兩種具有代表性的學(xué)說(shuō)，是什么？ 學(xué)生回答：地心說(shuō)和日心說(shuō) 1地心說(shuō) 內(nèi)容：

2、地球是宇宙的中心，并且靜止不動(dòng)，一切行星圍繞地球做簡(jiǎn)單而完美的圓周運(yùn)動(dòng) 地心說(shuō)簡(jiǎn)介： 地心說(shuō)是亞里士多德提出的，該學(xué)說(shuō)從幾何的角度解釋天體的運(yùn)動(dòng)，把天體復(fù)雜的周期現(xiàn)象，分解為若干個(gè)簡(jiǎn)單的周期運(yùn)動(dòng)，為每一種簡(jiǎn)單的周期運(yùn)動(dòng)指定一個(gè)圓周軌道，或者是一個(gè)球形的殼層，天體都在以地球?yàn)橹行牡膱A周上做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 地心說(shuō)的代表人物是古希臘的天文學(xué)家托勒密，他在公元 127151 年進(jìn)行觀測(cè)，進(jìn)一步發(fā)展了地心說(shuō)托勒密設(shè)想，各行星都繞著一個(gè)較小的圓周運(yùn)動(dòng)，而每個(gè)圓的圓心則在以地球?yàn)橹行牡膱A周上運(yùn)動(dòng)他的假設(shè)較為完滿解釋了當(dāng)時(shí)觀測(cè)到的行星運(yùn)動(dòng)情況，并取得了航海上的實(shí)用價(jià)值，從而被人們廣為信奉 2日心說(shuō) 內(nèi)容：太陽(yáng)是

3、宇宙的中心并且靜止不動(dòng)，一切行星都圍繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng) 日心說(shuō)簡(jiǎn)介： 日心說(shuō)的代表人物是哥白尼 1543 年，波蘭科學(xué)家哥白尼經(jīng)過(guò) 36 年的天文觀測(cè)和潛心研究，完成了長(zhǎng)達(dá) 6 卷的科學(xué)巨著天體運(yùn)行論，對(duì)日心說(shuō)有更具體的論述和數(shù)學(xué)論證此書(shū)的出版是科學(xué)史上的一次革命，被譽(yù)為是“自然科學(xué)的獨(dú)立宣言” 問(wèn)題：為什么“地心說(shuō)”能統(tǒng)治這么長(zhǎng)的時(shí)間呢？ 學(xué)生思考，嘗試回答 一是圓周軌道的提出，符合亞里士多德的物理學(xué)規(guī)律；二是符合對(duì)一些行星實(shí)際觀測(cè)的結(jié)果，偏差很??；三是適應(yīng)教會(huì)的統(tǒng)治 由于觀測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，隨著對(duì)行星研究的深入，人們感到地心說(shuō)對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的解釋過(guò)于復(fù)雜和人為化，而日心說(shuō)對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的解釋更為合理 但

4、是限于當(dāng)時(shí)的科學(xué)發(fā)展水平，哥白尼的日心說(shuō)也有缺點(diǎn)和錯(cuò)誤： 認(rèn)為太陽(yáng)是宇宙的中心，實(shí)際上，太陽(yáng)只是太陽(yáng)系中的一個(gè)中心天體，不是宇宙的中心； 沿用了行星在圓形軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的舊觀念，認(rèn)為行星運(yùn)動(dòng)的速度不變 哥白尼的宇宙體系雖然動(dòng)搖了基督教宇宙體系的根基，但它并沒(méi)有在天文測(cè)算的精確度上有多大提高近代早期最重要的觀測(cè)工作是由丹麥的第谷進(jìn)行的第谷連續(xù) 20 多年對(duì)天體進(jìn)行觀測(cè)并有準(zhǔn)確記錄 二、開(kāi)普勒定律 問(wèn)題：觀察地心說(shuō)和日心說(shuō)數(shù)學(xué)圖景，它們?cè)诿枥L星體運(yùn)動(dòng)軌道時(shí)的共同點(diǎn)是什么？ 學(xué)生回答：軌道都是圓周 日心說(shuō)與地心說(shuō)一樣，都認(rèn)為星體的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)單而完美的圓周運(yùn)動(dòng) 1開(kāi)普勒的研究 德國(guó)物理學(xué)家開(kāi)普勒繼承

5、和總結(jié)了他的導(dǎo)師第谷的全部觀測(cè)資料及觀測(cè)數(shù)據(jù)，也是以行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的模型來(lái)思考和計(jì)算的，但結(jié)果總是與第谷的觀測(cè)數(shù)據(jù)有偏差 開(kāi)普勒開(kāi)始對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了懷疑 他先后否定了多種設(shè)想，最后終于計(jì)算出行星是繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的，并且運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓，總結(jié)出行星運(yùn)動(dòng)的三條定律 2開(kāi)普勒三定律 （ 1 ）第一定律： 所有的行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)處在所有橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上橢圓軌道定律 行星運(yùn)動(dòng)的軌道不是正圓，行星與太陽(yáng)的距離一直在變 有時(shí)遠(yuǎn)離太陽(yáng)，有時(shí)靠近太陽(yáng) 它的速度大小、方向時(shí)刻在改變 幻燈片展示（在這個(gè)環(huán)節(jié)里，可以使用細(xì)繩，演示畫(huà)橢圓的方法） （ 2 ）第二定律： 對(duì)于每一個(gè)行星，太陽(yáng)和

6、行星的連線（矢徑）在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等面積定律 問(wèn)題：如果相等的時(shí)間內(nèi)矢徑掃過(guò)的面積不同，說(shuō)明什么？ 學(xué)生回答：行星在其橢圓軌道上何時(shí)運(yùn)動(dòng)的快慢不同如近日點(diǎn)附近比遠(yuǎn)日點(diǎn)附近運(yùn)動(dòng)速度的要大些 （ 3 ）第三定律： 所有行星的軌道半長(zhǎng)軸的三次方公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值是一個(gè)常數(shù) 周期定律 用 R 表示橢圓的半長(zhǎng)軸， T 表示公轉(zhuǎn)周期，表達(dá)式為： 問(wèn)題：這里的 有可能與什么有關(guān)呢？ 學(xué)生活動(dòng)：教材第 45 頁(yè)表格 將全班學(xué)生分為九組，讓學(xué)生用計(jì)算器計(jì)算出每組 k 的數(shù)值，然后全班交流，統(tǒng)一填在表格中，最后全班同學(xué)一起計(jì)算 k 的平均值 結(jié)論：可見(jiàn) k 是一個(gè)與行星無(wú)關(guān)的常數(shù) 問(wèn)題：第三定律告訴

7、我們什么？ 學(xué)生回答：由開(kāi)普勒第三定律， R 越大，則 T 越大可見(jiàn)，行星離太陽(yáng)越遠(yuǎn)，周期越長(zhǎng) 說(shuō)明： 開(kāi)普勒第三定律對(duì)所有行星都適合 對(duì)于同一顆行星的衛(wèi)星，也符合這個(gè)規(guī)律 比如，繞地球運(yùn)行的月球與人造衛(wèi)星，都符合這一定律 在近似計(jì)算時(shí)可認(rèn)為行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，這時(shí)用 R 表示圓周半徑， T 表示公轉(zhuǎn)周期 3開(kāi)普勒研究天文學(xué)方法的特點(diǎn) 問(wèn)題：與前人相比開(kāi)普勒關(guān)于天文學(xué)的研究方法有哪些特點(diǎn)？ 以科學(xué)觀察為依據(jù)， 從事實(shí)本身去尋求運(yùn)動(dòng)原因 用幾何和代數(shù)的語(yǔ)言即以數(shù)學(xué)公式來(lái)表達(dá)物理定律并獲得成功（開(kāi)普勒定律的表述是在科學(xué)史上物理定律應(yīng)用于物體運(yùn)動(dòng)的第一個(gè)例子，也是運(yùn)動(dòng)物體動(dòng)力學(xué)和數(shù)學(xué)緊密聯(lián)系的

8、第一個(gè)例子自開(kāi)普勒時(shí)代起，方程就作為物理定律的數(shù)學(xué)表示式自然地發(fā)展起來(lái)） 學(xué)生活動(dòng)：閱讀教材第 44 頁(yè)最后一段，總結(jié)并體會(huì)開(kāi)普勒定律的重要意義 開(kāi)普勒定律以極簡(jiǎn)明的結(jié)論代替了龐大復(fù)雜的系統(tǒng)，使得對(duì)行星軌道半徑和位置的計(jì)算工作大大簡(jiǎn)化行星運(yùn)動(dòng)三定律的發(fā)現(xiàn)為天文學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ) 本課小結(jié)地心說(shuō)、日心說(shuō)存在的問(wèn)題，是與當(dāng)時(shí)的科學(xué)觀測(cè)水平及人類的思想認(rèn)識(shí)有限有著必然的關(guān)系，不能簡(jiǎn)單地評(píng)價(jià)們對(duì)或錯(cuò)，這是人類認(rèn)識(shí)自然世界必然經(jīng)歷的一個(gè)過(guò)程，即由感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)知的提升可以說(shuō)正是這些理論的提出，激發(fā)了人類對(duì)于宇宙和科學(xué)的探索欲望，從而推動(dòng)了科學(xué)的發(fā)展 今天我們以太陽(yáng)系中的行星為例研究了天體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，實(shí)

9、際上太陽(yáng)系只是浩瀚宇宙中很小的一部分人類對(duì)宇宙天體的觀測(cè)和探索從沒(méi)停止過(guò)，而且已經(jīng)取得了很大成果，希望同學(xué)們認(rèn)真學(xué)習(xí)，繼續(xù)探索、研究宇宙 課后思考題行星圍繞太陽(yáng)在各自特定的橢圓軌道上運(yùn)行，由我們前面學(xué)過(guò)的曲線運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，一定有力在維持行星的運(yùn)動(dòng)，這會(huì)是什么力呢？請(qǐng)你通過(guò)預(yù)習(xí)下節(jié)的內(nèi)容，找到這個(gè)答案 板書(shū)設(shè)計(jì) 第一章 萬(wàn)有引力定律 第一節(jié) 天體運(yùn)動(dòng) 教學(xué)流程圖：學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)： （略）根據(jù)教學(xué)實(shí)際來(lái)設(shè)計(jì) 教學(xué)反思： 1突出教師的主導(dǎo)地位和學(xué)生的主體地位 在這節(jié)課中教師是課堂的主導(dǎo)者，學(xué)生并不只是被動(dòng)地接受知識(shí)，而是在教師所設(shè)定的問(wèn)題環(huán)節(jié)中一步步通過(guò)思考獲得知識(shí)，這一點(diǎn)充分體現(xiàn)了以學(xué)生為主體的課堂教學(xué)模式 同時(shí)這樣的學(xué)習(xí)模式，更能激發(fā)學(xué)生的求知欲望，培養(yǎng)他們獨(dú)立思考問(wèn)題的能力 2以問(wèn)題為主線，借助多媒體手段創(chuàng)設(shè)物理情景，幫助學(xué)生在生動(dòng)的環(huán)境中理解知識(shí) 3充分鍛煉學(xué)生自我學(xué)習(xí)能力 教師在課前安排學(xué)生閱讀課文，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和其他書(shū)籍查找天體方面的知識(shí)，讓學(xué)生充分與教材接觸，學(xué)會(huì)自己學(xué)習(xí)，查找資料為了學(xué)生有明確的自學(xué)方向，教師可在課前布置一些與本節(jié)課有關(guān)的問(wèn)題，同時(shí)與課堂中設(shè)置的問(wèn)題相呼應(yīng)，