高中物理《開普勒三定律》微課教學(xué)設(shè)計(jì)

1、開普三律微教設(shè)計(jì)微課名稱開普勒三定律教材版本人教高中物理必修 1 第七章 萬有引力與航天教學(xué)目標(biāo)教學(xué)重點(diǎn)具體教學(xué)內(nèi)容通過史實(shí)知道地心說和日心說的基本內(nèi)容道開普勒三定律的內(nèi)容。通過學(xué)生閱讀和教師補(bǔ)充講解人類對(duì)宇宙認(rèn)識(shí)的歷史，理解人們對(duì)行星 運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)過程是漫長(zhǎng)復(fù)雜的，真理是來之不易的。親愛的同學(xué)你好，歡迎來到我的物理微課堂！年幼的孩童總會(huì)情不 自禁仰望星空，被星空的美麗和神秘所吸引。人類自從誕生就對(duì)天上星 辰的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生極大的興趣。古埃及人觀測(cè)星星的運(yùn)動(dòng)來確定尼羅河的泛 濫日期，確定谷物播種時(shí)間。我國封建帝王認(rèn)為星辰和王朝興衰有關(guān)， 更借天象作為王朝更替的借口。認(rèn)知宇宙，是人類一直的渴望；但在浩

2、瀚的宇宙面前，人類是渺小的，地球也是渺小的，乃至太陽系也是宇宙 中的一粒塵埃。那天體的運(yùn)動(dòng)有何規(guī)律？星空有何奧秘呢？今天這節(jié)微 課，我們來學(xué)習(xí)一下“開普勒三定律”。古人對(duì)天體運(yùn)動(dòng)有“地心說”和“日心說”兩種說法。“地心說” 認(rèn)為地球是宇宙的中心，是靜止不動(dòng)的，大陽、月球以及其他星體都繞 地球運(yùn)動(dòng)?！暗匦恼f”的代表人物是古希臘的托勒密?！叭招恼f”認(rèn)為 太陽是靜止不動(dòng)的，地球和其他行星都繞太陽運(yùn)動(dòng)。“日心說”的代表 人物是波蘭的天文學(xué)家哥白尼。古人把天體的運(yùn)動(dòng)看得十分神圣，他們認(rèn)為天體的運(yùn)動(dòng)不同于地面 物體的運(yùn)動(dòng)，天體做的是最完美、最和諧的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。開普勒認(rèn)為 行星做軌道是橢圓的運(yùn)動(dòng)。他發(fā)現(xiàn)假

3、設(shè)行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，計(jì)算所得 的數(shù)據(jù)與觀測(cè)數(shù)據(jù)不符，只有認(rèn)為行星做軌道是橢圓的運(yùn)動(dòng)，才能解釋 這一差別。講到這里，我們來介紹一下開普勒。開普勒于 1571 年出生，是德國的天文學(xué)家、物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家。因數(shù)學(xué)才能而得到當(dāng)時(shí)知名人士伽利略、第谷的贊賞。受邀作為第 谷的助手加入第谷的團(tuán)隊(duì)。憑借自己的數(shù)學(xué)才能和第谷精確的觀測(cè)數(shù)據(jù) 而提出開普勒定律1609 年開普勒發(fā)表了開普勒第一定律和開普勒第 二定律，1619 年發(fā)表了開普勒第三定律。下面，我們具體來學(xué)習(xí)：下面，我們可以用一條細(xì)繩和兩只圖釘來畫橢圓。如圖所示，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，用一支鉛筆 緊貼著細(xì)繩滑動(dòng)，使繩

4、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作橢圓的焦點(diǎn)。開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律從行星運(yùn)動(dòng)軌道，行星運(yùn)動(dòng)的線速度變化，軌 道的半長(zhǎng)軸與周期的關(guān)系三個(gè)方面揭示了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。開普勒一定律：所有行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn) 上。行星繞太陽運(yùn)行的軌道嚴(yán)格來說不是圓而是橢圓；太陽不在橢圓的 中心，而是在其中一個(gè)焦點(diǎn)上；行星與太陽間的距離是不斷變化的。2 12 1 4 3 開普勒二定律：對(duì)任意一個(gè)行星來說，它與太陽的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過的面積 相等如圖所示行星沿著橢圓軌道運(yùn)行太陽位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上， 行星在遠(yuǎn)日點(diǎn)的速率與它在近日點(diǎn)的速率誰大?行星沿著

5、橢圓軌道運(yùn)行，太陽位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。如果時(shí)間間 隔相等，即 t t t ，那么面積 S = 。由此可見，行星在遠(yuǎn)日點(diǎn) a 的速率最小，在近日點(diǎn) b 的速率最大。開普勒三定律：所有行星軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比都 相等。若用 代表橢圓軌道的半長(zhǎng)軸， 代表公轉(zhuǎn)周期，開普勒第三定律 可表示為其中，k 為比例常數(shù)。需要注意的是：（ 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(shí)比 值 k 是由行星質(zhì)量所決定的另一恒量。（ 2 ）行星的軌道與圓軌道接近，計(jì)算時(shí)可認(rèn)為行星做勻速圓周運(yùn) 動(dòng)（3）開普勒定律是根據(jù)行星運(yùn)動(dòng)的觀察結(jié)果總結(jié)歸納出來的規(guī)律， 它們每一條都是經(jīng)驗(yàn)定律，都是從觀察行星運(yùn)動(dòng)所取得的資料中總結(jié)出 來的。下面，我們來小結(jié)一下：將行星軌道視作圓軌道，開普勒定律表述 為：1.行星繞太陽的軌道接近圓，太陽處在圓心；2.行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。3. 所有行星軌道半徑的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。即好了，今天的微課就學(xué)習(xí)到這里，下面我們來做個(gè)練習(xí)：關(guān)于)B.日心說的參C. 地 D.日心說是由開（）2.如圖所示火星和地球都在圍繞著太陽旋轉(zhuǎn)其運(yùn)行軌道是橢圓。 根據(jù)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律可知( )A火星繞太陽運(yùn)行過程中，速率不變B地球靠