教學(xué)設(shè)計(jì) 完整版：從托勒密到開普勒

從托勒密到開普勒教學(xué)設(shè)計(jì)【教學(xué)目的】知識(shí)與技能：了解人類對(duì)天體運(yùn)行探究的歷史；知道托勒密、哥白尼、第谷、開普勒的研究過程、研究結(jié)果及其歷史意義；掌握開普勒行星運(yùn)動(dòng)三定律，會(huì)運(yùn)用它分析求解行星運(yùn)動(dòng)的周期及軌道半徑等問題。過程與方法：通過對(duì)人類對(duì)天體運(yùn)行研究歷史的回顧、體會(huì)觀察與探究方法、模型與數(shù)學(xué)方法的意義，養(yǎng)成觀察與探究及數(shù)理結(jié)合的習(xí)慣與意識(shí)。情感態(tài)度與價(jià)值觀：體會(huì)科學(xué)研究的艱辛及真理的來之不易，感悟科學(xué)家百折不撓獻(xiàn)身真理的態(tài)度和精神，體會(huì)物理發(fā)展對(duì)社會(huì)進(jìn)步及文化與思想發(fā)展的推動(dòng)作用?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】開普勒三定律?！窘虒W(xué)方法】講授、討論、交流?！窘虒W(xué)過程】導(dǎo)入新課：教師提問：請(qǐng)同學(xué)們閱讀課文，回答下列問題。歷史上都有哪些天文學(xué)家對(duì)行星的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了研究？托勒密和哥白尼的觀點(diǎn)分別是什么？哪種學(xué)說統(tǒng)治時(shí)間更長？為什么？學(xué)生認(rèn)真看課本，閱讀交流后回答問題（師生互動(dòng)）新課教學(xué)托勒密集古代天文學(xué)研究之大成1．古希臘的天體模型公元前400年，古希臘天文學(xué)家假定天空中有一些鑲嵌著天體的透明球殼圍繞地球旋轉(zhuǎn)，鑲在球殼上的天體跟著做圓周運(yùn)動(dòng)。2．托勒密的地心說(1)內(nèi)容：地球位于宇宙的中心，巋然不動(dòng)，月亮、太陽及各個(gè)行星都圍繞著地球在大小不同的球面上運(yùn)動(dòng)。(2)對(duì)學(xué)說的兩點(diǎn)評(píng)價(jià)①成功之處：能預(yù)報(bào)相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)行星的位置、日食、月食的發(fā)生，解釋了許多天文現(xiàn)象。②由于符合人們坐地觀天的習(xí)慣，又符合當(dāng)時(shí)普遍接受的地球不動(dòng)且處于宇宙中心的觀念，故一度占據(jù)了統(tǒng)治地位，直到15世紀(jì)。哥白尼迎來科學(xué)的春天1．哥白尼的日心說太陽是宇宙的中心，是不動(dòng)的，包括地球在內(nèi)的所有行星都圍繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。2．日心說的成功之處(1)哥白尼計(jì)算的每顆行星繞太陽運(yùn)行的周期和每顆行星到太陽的距離的結(jié)果與現(xiàn)代公認(rèn)值非常接近。(2)更完美地解釋了天體的運(yùn)行。(3)哥白尼和托勒密都采用建立物理模型的方法研究天體的運(yùn)動(dòng)。模型法是研究物理問題的重要方法之一。3．日心說的局限性(1)把太陽當(dāng)成宇宙的中心，實(shí)際上太陽僅是太陽系的中心天體，而不是宇宙的中心。(2)沿用了行星在圓形軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的陳舊觀念。實(shí)際上行星軌道是橢圓的，行星的運(yùn)動(dòng)也不是勻速的。三、開普勒提出行星運(yùn)動(dòng)三定律[問題設(shè)計(jì)]1．開普勒為什么懷疑行星的運(yùn)動(dòng)不是勻速圓周運(yùn)動(dòng)？他怎樣發(fā)現(xiàn)行星的運(yùn)行軌道是橢圓的？分析：開普勒利用第谷對(duì)火星的豐富觀測(cè)資料，根據(jù)哥白尼的行星沿圓軌道勻速運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)分析計(jì)算，前后經(jīng)過70多次嘗試，發(fā)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果與觀測(cè)資料之間存在著微小誤差，他認(rèn)為第谷的觀測(cè)是精確的，而懷疑哥白尼的行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)。開普勒直接根據(jù)第谷的觀測(cè)結(jié)果，計(jì)算出火星的軌道不是圓，而是橢圓。2．開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律在哪幾個(gè)方面描述了行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的規(guī)律？分析：從行星運(yùn)動(dòng)軌道、行星運(yùn)動(dòng)的線速度變化以及軌道與周期的關(guān)系三方面揭示了行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。3.開普勒行星運(yùn)動(dòng)三定律1．第一定律(軌道定律)：所有行星圍繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽處于所有橢圓的一個(gè)公共焦點(diǎn)上。2．第二定律(面積定律)：對(duì)于每一顆行星而言，太陽和行星的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積。3．第三定律(周期