7.1行星的運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)高一下學(xué)期物理

課題7.1行星的運(yùn)動(dòng)教材章節(jié)高中物理必修二第七章第一節(jié)課型新授課授課時(shí)間授課地點(diǎn)教材分析本節(jié)的地位和作用：本節(jié)主要講述了行星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的探究過程，是學(xué)生學(xué)習(xí)萬有引力定律的基礎(chǔ)，也是學(xué)生學(xué)習(xí)本章知識(shí)的基礎(chǔ)。在編寫本節(jié)內(nèi)容時(shí)，教材中介紹了許多歷史資料，由此我們可以了解有關(guān)科學(xué)家的探究經(jīng)歷。通過閱讀教材我們可以感受到科學(xué)家們對(duì)于尋求真理，求真求簡的科學(xué)精神。尊重客觀事實(shí)，堅(jiān)持實(shí)事求是是科學(xué)探究的基本態(tài)度和社會(huì)責(zé)任。教材內(nèi)容分析：本節(jié)先介紹了古代人們通過對(duì)星空的觀察，嘗試對(duì)探究日月星辰的奧秘，介紹了人類對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)路程。由托勒密的地心說到哥白尼的日心說，而后，開普勒通過大量的數(shù)據(jù)，分析出了開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律。學(xué)習(xí)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律后再將行星運(yùn)動(dòng)軌道視為圓軌道進(jìn)行分析，方便中學(xué)階段學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解與應(yīng)用按照行星運(yùn)動(dòng)的發(fā)展歷史來學(xué)習(xí)本節(jié)課的內(nèi)容比較符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展水平。學(xué)情分析興趣特點(diǎn)：本節(jié)課通過介紹大量的歷史資料，詳細(xì)地描述了行星運(yùn)動(dòng)的探索過程，高中學(xué)生對(duì)星辰日月的奧秘也有強(qiáng)烈的好奇心，根據(jù)這一現(xiàn)實(shí)情況，有助于教師開展本節(jié)課的教學(xué)。知識(shí)與能力基礎(chǔ)：學(xué)生通過高一上半學(xué)期的學(xué)習(xí)，已經(jīng)適應(yīng)了高中物理的教學(xué)方法，對(duì)物理的探究特點(diǎn)有了初步認(rèn)識(shí)，學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容相對(duì)容易一些。且關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)的知識(shí)在很多科學(xué)興趣書上都有介紹，有些學(xué)生在閱讀課外資料時(shí)對(duì)本節(jié)知識(shí)已經(jīng)有了初步了解。認(rèn)知困難：學(xué)生在關(guān)于開普勒定律的細(xì)節(jié)方面沒有感性的認(rèn)識(shí)，有關(guān)橢圓的知識(shí)尚未進(jìn)行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，這將是本節(jié)課的介紹難點(diǎn)。教學(xué)目標(biāo)物理觀念：1.了解人類探究行星運(yùn)動(dòng)的過程.2.知道開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的內(nèi)容和科學(xué)價(jià)值.3.了解開普勒定律中的k值，只與中心天體有關(guān).科學(xué)思維：通過閱讀教材，了解托勒密、哥白尼、第谷、開普勒等科學(xué)家研究行星運(yùn)動(dòng)的過程，培養(yǎng)學(xué)生通過觀察實(shí)際現(xiàn)象，大膽猜想現(xiàn)象后的真理?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：了解科學(xué)家們探究物理規(guī)律的曲折過程，明白科學(xué)家堅(jiān)持實(shí)事求是尊重客觀事實(shí)、敢于追求真理的科學(xué)態(tài)度與科學(xué)精神.重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：1.理解開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律并能夠應(yīng)用.利用開普勒第三定律的公式解決實(shí)際問題.難點(diǎn)：1.培養(yǎng)學(xué)生對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的感性認(rèn)識(shí).2.開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用.教學(xué)方法以講授法為主，系統(tǒng)地講授行本節(jié)課內(nèi)容，再結(jié)合問答發(fā)與討論法，讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)家們探索真理的過程.教學(xué)用具教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖課前預(yù)習(xí)課前安排學(xué)生在課下閱讀本節(jié)教材，并查閱相關(guān)資料，對(duì)本節(jié)內(nèi)容進(jìn)行初步了解。在預(yù)習(xí)時(shí)讓學(xué)生注意以下幾個(gè)問題：1.心說和日心說的內(nèi)容是什么？2.開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律有幾條？分別是什么？有什么物理意義？引導(dǎo)學(xué)生對(duì)課本中的知識(shí)產(chǎn)生好奇心，并記下自己不理解的地方，在課堂上著重學(xué)習(xí)。提前閱讀教材，了解人類探索行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的過程，在預(yù)習(xí)過程中，注意思考老師提出的問題，對(duì)于課本中不理解的地方要記錄下來，在課堂上聽老師講解。1.提前預(yù)習(xí)可以讓學(xué)生初步了解本節(jié)知識(shí)，還可以引起學(xué)生好奇心，在預(yù)習(xí)的過程中讓學(xué)生思考教師提出的問題，可以讓學(xué)生把注意力放到本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容上，有利于本節(jié)課的開展。課堂講授1.根據(jù)教材內(nèi)容和科學(xué)漫步部分，按講授人類對(duì)行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)。介紹三位天文科學(xué)家托勒密、哥白尼和開普勒，并介紹他們的學(xué)說地心說和日心說的內(nèi)容。托勒密的地心說認(rèn)為地球是宇宙的中心，是靜止不動(dòng)的，太陽、月球以及其他星體都圍繞地球運(yùn)動(dòng)。哥白尼的日心說認(rèn)為太陽是靜止不動(dòng)的，地球和其他行星都繞著太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。開普勒的日心說認(rèn)為太陽是靜止不動(dòng)的，地球和其他行星都繞著太陽運(yùn)動(dòng)，但不是勻速圓周運(yùn)動(dòng)（運(yùn)行軌道是橢圓，而且運(yùn)行的速度在不斷變化）2.教師提問學(xué)生探究開普勒對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的描述與哥白尼的日心說有何不同？帶著這個(gè)問題，教師帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律。（1）開普勒第一定律1.內(nèi)容：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，因此開普勒第一定律又叫軌道定律；2.補(bǔ)充橢圓的相關(guān)知識(shí)，介紹畫橢圓的方法，焦點(diǎn)、焦距、長軸、短軸等知識(shí)點(diǎn)：3.行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道均是橢圓，太陽位于橢圓的其中一個(gè)焦點(diǎn)上。（2）開普勒第二定律1.內(nèi)容：對(duì)于任意一個(gè)行星來說，它與太陽的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積，因此開普勒第二定律又叫面積定律；2.利用行星在相同時(shí)間t內(nèi)運(yùn)行過的弧長的大小，推斷出當(dāng)行星離太陽較近的時(shí)候，運(yùn)行的速度較大，而離太陽較遠(yuǎn)的時(shí)候速度較小，故近日點(diǎn)速率最大，遠(yuǎn)日點(diǎn)速率最小。3.畫圖介紹春分、夏至、秋分、冬至、近日點(diǎn)、遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)刻，地球和太陽的位置關(guān)系：（3）開普勒第三定律①內(nèi)容：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，因此又叫做周期定律；②公式a3/T2=k；a代表橢圓軌道的半長軸，T代表公轉(zhuǎn)周期，k是一個(gè)對(duì)所有行星都相同的常量。3.講行星運(yùn)動(dòng)的軌道按照?qǐng)A軌道處理。引入偏心率e的定義：e=c/a，介紹行星的偏心率都非常小，所以在中學(xué)階段將行星運(yùn)動(dòng)的軌道視為圓軌道。4.再講開普勒定律進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)變：（1）行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道十分接近圓，太陽處在圓心。（2）對(duì)某一行星來說，它繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度（或線速度）不變，即行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。（3）所以行星軌道半徑r的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期T的二次方的比值都相等，即r3/T2=k。1.聽教師講授，了解探究行星運(yùn)動(dòng)過程的經(jīng)歷。了解托勒密的地心說的主要觀點(diǎn)：地心說認(rèn)為地球是宇宙的中心，是靜止不動(dòng)的，太陽、月球以及其他星體都圍繞地球運(yùn)動(dòng)。了解哥白尼的日心說的主要觀點(diǎn)：日心說認(rèn)為太陽是靜止不動(dòng)的，地球和其他行星都繞著太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。開普勒的日心說認(rèn)為太陽是靜止不動(dòng)的，地球和其他行星都繞著太陽運(yùn)動(dòng)，但不是勻速圓周運(yùn)動(dòng)。跟隨老師，探究開普勒的日心說中，行星運(yùn)動(dòng)的軌跡是什么樣的？2.理解開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的內(nèi)容，理解橢圓的相關(guān)知識(shí)。3.明確行星按照橢圓軌道運(yùn)行，太陽處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上；行星運(yùn)動(dòng)的速度和它與太陽之間的距離有關(guān)；對(duì)于一個(gè)恒星，它的行星的k值大小相等。3.明白將行星運(yùn)動(dòng)軌道視為圓軌道的原因。學(xué)會(huì)利用圓軌道近似的方法解答行星運(yùn)動(dòng)的問題.將行星運(yùn)動(dòng)的橢圓軌道近似成勻速圓周運(yùn)動(dòng)，在解答此類問題是就可利用之前學(xué)過的勻速圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，更適合高中學(xué)生的能力。1.通過講授法教學(xué)，有利于學(xué)生系統(tǒng)、充分的了解地心說、日心說的內(nèi)容。再讓介紹哥白尼與開普勒的日心說是不同的，引起學(xué)生對(duì)開普勒的日心說產(chǎn)生好奇，帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的內(nèi)容。2.對(duì)有關(guān)的數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行補(bǔ)充。高一下學(xué)期的學(xué)生還沒有在數(shù)學(xué)上還沒有學(xué)過圓錐曲線的內(nèi)容，在理解行星運(yùn)動(dòng)的橢圓軌道時(shí)可能沒有清晰的感受，所以在講授本節(jié)課時(shí)有必要補(bǔ)充一些關(guān)于橢圓的長軸、短軸、焦點(diǎn)、偏心率的概念，更好地幫助學(xué)生理解開普勒定律.3.補(bǔ)充課本上沒有的知識(shí)：近日點(diǎn)、遠(yuǎn)日點(diǎn)和行星運(yùn)行速度變化等知識(shí)，讓學(xué)生更全面地掌握開普勒的行星運(yùn)動(dòng)定律。鞏固與練習(xí)1.在講授完本節(jié)內(nèi)容后，教師帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)課堂的重點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行總結(jié)：（1）開普勒第一定律（軌道定律）：所有行星繞太陽的運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上；（2）開普勒第二定律（面積定律）：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)掃過相等的面積；（3）開普勒第三定律（周期定律）：所有行星的橢圓軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等，即a3/T2=k。2.課前準(zhǔn)備幾道相關(guān)的題目，在課上解答，鞏固本節(jié)課的知識(shí)：1.在老師的帶領(lǐng)下對(duì)本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行整理總結(jié)，明確本節(jié)的重點(diǎn)知識(shí)是哪些。2.思考老師布置的課堂問題，鞏固本節(jié)知識(shí)，能夠利用行星運(yùn)動(dòng)定律解決基本問題。1.通過小結(jié)整理，幫助學(xué)生掌握本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容2.授課完成后帶領(lǐng)學(xué)生做幾道小題，加深學(xué)生對(duì)本節(jié)內(nèi)容的理解：（1）×，行星運(yùn)動(dòng)的軌跡是橢圓，而且速度也在發(fā)生變化；（2）√，a3/T2=k，因?yàn)橐粋€(gè)恒星的所有行星，它們的k都是相同的，所以當(dāng)a越大時(shí)，T