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2019-2020年高一物理 六 行星的運(yùn)動學(xué)案 教學(xué)目標(biāo) 知識目標(biāo) 1、了解“地心說”和“日心說”兩種不同學(xué)說的建立和發(fā)展過程； 2、知道開普勒對行星運(yùn)動的描述； 能力目標(biāo) 1、培養(yǎng)學(xué)生在客觀事實(shí)的基礎(chǔ)上通過分析、推理，提出科學(xué)假設(shè)，再經(jīng)過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的正確認(rèn)識事物本質(zhì)的思維方法。 2、通過學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生善于觀察、善于思考、善于動手的能力。 德育目標(biāo) 1、通過開普勒運(yùn)動定律的建立過程,滲透科學(xué)發(fā)現(xiàn)的方法論教育、建立科學(xué)的宇宙觀。 2、激發(fā)學(xué)生熱愛科學(xué)、探索真理的求知熱情。 教學(xué)重點(diǎn) “日心說”的建立過程和行星運(yùn)動的規(guī)律 教學(xué)難點(diǎn) 學(xué)生對天體的運(yùn)動缺乏感性認(rèn)識，和開普勒如何確定行星的運(yùn)動規(guī)律的。 教學(xué)方法 1、“日心說”的建立的教學(xué)——采用對比、反證及講授法。 2、行星的運(yùn)動規(guī)律的建立——采用掛圖、放錄像資料或用CAI課件模擬行星的運(yùn)動情況。 教學(xué)用具 行星運(yùn)動的掛圖、資料片、投影儀和投影片。 課時安排1課時 導(dǎo)入新課 在浩瀚的宇宙中有著無數(shù)大小不一，形態(tài)各異的天體，如太陽、地球、月亮、星星等等。這些天體是如何運(yùn)動的呢？人類最初是通過直接的感性認(rèn)識以及受宗教的影響，建立了“地心說”，哥白尼分析了托勒密體系中的行星運(yùn)動，哥白尼用了“將近四個九年的時間”去測算、校核、修訂他的學(xué)說。提出了“日心說”，“日心說”認(rèn)為太陽是宇宙的中心，其他天體（包括地球）都繞太陽作勻速圓周運(yùn)動?！叭招恼f”雖在“地心說”的基礎(chǔ)上前進(jìn)了一大步，第谷等科學(xué)家通過長期觀測，記錄了大量的觀測數(shù)據(jù)，“日心說”解釋行星運(yùn)動時與實(shí)際觀測的結(jié)果仍有一定的誤差，最終開普勒通過計(jì)算，確立了行星運(yùn)動的正確圖景：所有的行星圍繞太陽運(yùn)動的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個焦點(diǎn)上，所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。開普勒對行星運(yùn)動的描述，為牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律奠定了重要的基礎(chǔ)。 新課教學(xué) （一）用投影片出示本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)： 了解“地心說”和“日心說”兩種不同學(xué)說的建立和發(fā)展過程； 知道開普勒對行星運(yùn)動的描述； （二）學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過程： 1、“地心說”和“日心說”的發(fā)展過程： 我們生活在地球上，地球是浩瀚宇宙中無數(shù)星球中的一個，這些星球是如何運(yùn)動的呢？ 在古代，人們認(rèn)為地球是靜止不動的，太陽、月亮及其它行星都圍繞著地球運(yùn)動，這就是“地心說”?！暗匦恼f”符合人們的日常經(jīng)驗(yàn)，也符合宗教神學(xué)關(guān)于地球是宇宙中心的說法。但隨著世界航海事業(yè)的發(fā)展，人們希望借助星星的位置為船隊(duì)導(dǎo)航，因而對行星的運(yùn)動觀測越來越精確，由大量的觀測數(shù)據(jù)表明，用托勒密的“地心說”模型很難得出完滿的解答，當(dāng)時，哥倫布和麥哲倫的探險航行已經(jīng)使不少人相信地球并不是一個平臺，而是一個球體，哥白尼就開始推測是不是地球每天都圍繞自己的軸線旋轉(zhuǎn)一周呢？他假想地球并不是宇宙的中心，它與其他行星都是圍繞著太陽在作勻速圓周運(yùn)動的。這個模型稱為“日心說”，用“日心說”能夠較好地和觀測數(shù)據(jù)相符合，但是哥白尼思想很晚才為人們所接受，他的著作發(fā)表后，幾乎在一個世紀(jì)中完全被人們所忽視，主要原因是：（1）在他們的著作中，“日心說”只是一個“假設(shè)”，若用這個“假設(shè)”，行星運(yùn)動的計(jì)算比“地心說”容易得多。（2）當(dāng)時的歐洲正處于基督教改革與反改革的騷亂中，一個人的科學(xué)見解可能會成為判斷其是否忠誠的試金石。（3）在哥白尼的著作中有一些很不精確的數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)得出的計(jì)算結(jié)果不能很好地與行星位置的觀測結(jié)果相符合，（4）最后，甚至于連哥白尼本人也認(rèn)為必須把托勒密的“本輪”的思想引進(jìn)他的模型中。 丹麥物理學(xué)家開普勒繼承和總結(jié)了他的導(dǎo)師第谷的全部觀測資料，他花了幾年時間一遍一遍地進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算，通過計(jì)算，他感到哥白尼的“日心說”是正確的，并且把行星運(yùn)動的軌跡修改為橢圓，他的發(fā)現(xiàn)可以歸結(jié)為行星運(yùn)動三大定律，這些經(jīng)驗(yàn)定律精確地與觀測數(shù)據(jù)相符，因而被人們接受。 2、開普勒行星運(yùn)動定律 開普勒關(guān)于行星運(yùn)動的描述可以表述為三大定律，我們主要是介紹第一定律和第三定律。 開普勒第一定律：所有的行星圍繞太陽運(yùn)動的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個焦點(diǎn)上。 由于行星的運(yùn)動軌跡不是正圓，因而它與太陽的距離一直都在改變，有時它向太陽靠攏，而有時則向遠(yuǎn)離太陽的方向漫游。在整個運(yùn)動過程中，它的速度大小和方向是不斷改變的。 開普勒第三定律：所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。 雖然每個行星的橢圓軌道各有一個，但它們運(yùn)動的軌道的斗半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期平方的比值都是相同的，我們用R代表橢圓軌道的半長軸，T代表公轉(zhuǎn)周期，經(jīng)驗(yàn)公式表述為： 鞏固訓(xùn)練 如果我們用天文望遠(yuǎn)鏡觀察一年中不同時期火星的位置，并且將這些位置連線，請你想像將會是怎樣的一條線呢？火星的周期為787天。 小　　結(jié) 本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了行星的運(yùn)動，了解了人類對行星運(yùn)動的探索和認(rèn)識的過程，知道了所有行星都是沿橢圓軌道繞太陽運(yùn)動的，并且符合公式： 應(yīng)該說明的是： （1）行星繞太陽運(yùn)動都符合： 如對地球和木星比較，就有： 但月球人造衛(wèi)星以及其它行星的衛(wèi)星并不是主要繞太陽運(yùn)動的，它們和行星的運(yùn)動比較，就有： （2）對于同一個行星的不同衛(wèi)星，它們也符合運(yùn)動規(guī)律： 如月球和各人造衛(wèi)星同步，就符合這一規(guī)律，但k是與k不同的量，這一點(diǎn)我們在學(xué)完這一章后將能夠證明。 作業(yè) 1、閱讀課本P111閱讀材料“行星、恒星、星系和宇宙” 2、太陽系中有九大行星，請你將它們繞太陽運(yùn)動的周期由小到大依次排序。 3、閱讀有關(guān)同步通訊衛(wèi)星的材料，估算出它和月亮距地心的距離比值 板書設(shè)計(jì) 一、行星的運(yùn)動 1、“地心說”與“日心說”的發(fā)展過程 2、開普勒行星運(yùn)動定律： （1）第一定律 （2）第三定律：