发布者： 曹永耀 所属单位：襄城县实验高级中学 发布时间：2022-07-23 浏览数( -) 【举报】
第七章 万有引力与宇宙航行
第一节 行星的运动
一、学情分析
学生已经学习了曲线运动及圆周运动之后再来学习万有引力与宇宙航行知识，使得知识的学习环环相扣，水到渠成，本章内容与必修一所学的牛顿三大定律也联系非常紧密，不仅有运动学知识，也有动力学知识，也是对学生以后学习带电粒子在磁场中的运动是一个基础，另外学生对于天体运动也非常感兴趣，通过本节学习可以激发学生探索未知的热情。
二、教学目标
（一）、 知识与技能
（1）了解人类对行星运动规律的认知
（2）知道开普勒行星运动定律及其科学价值
（二）、过程与方法
（1）通过科学家对行星运动的不同认识，了解认识的曲折性
（2）通过丰富的科学史料，从运动学描述天体运动
（三）、情感态度与价值观
通过科学进程对天体运动从模糊到清晰的认知，掌握人类认识自然规律的科学方法，感悟科学是人类进步的不竭动力。
三、教学思想
本节课立足于对学生进行科学态度与责任、科学思想方法的教育，让学生通过了解科学家对天体运动问题的研究历史，感悟科学家求真、求简的科学思想方法精神，如何让学生去体会科学家的发现、创造过程，本节是本章的先导，更是学习万有引力的基础，学生一定要多获取资料。
四、课程资源
多媒体课件、视频等
五、教学内容
地心说和日心说的观点；开普勒三大定律内容及简化为圆运动后的内容；开普勒第三定律的理解；习题巩固。
六、教学重点与难点
重点
（1）理解和掌握开普勒行星运动定律
（2）理解行星运动中开普勒第三定律的计算
难点
对开普勒运动定律的理解和运用
七、教学方法与工具
以教师为主体，学生为主导，探究为主线的合作教学方法；工具为多媒体辅助与物理学史料。
八、教学安排
（一）创设情境，导入新课
师：我们前面已经学习了圆周运动，生活中圆周运动非常常见，那么我们每天都可以见到的太阳和月亮包括其他星星实际上也是在做圆周运动，我们从这一章开始学习天体的运动，我们的视角从地面转移到天上，我们先来看一则短片，是我们国家从月球采集月壤的科普。
生：认真观看。
师：播放视频，然后说天体的运动到底是什么样子，我们本节课先从行星的运动来开始研究，引入新课。
【设计意图】：通过视频激发学生兴趣，为接下来探究做准备。
（二）新课教学
1.历史回顾
师：以前很多的科学家都对行星的运动提出过自己的观点，比较著名的是两种学说，我们阅读教材找出两种学说的表述及代表人物。
生：认真阅读课本并回答问题。
师：播放课件，总结两种学说内容及代表人物，那么这两种学说哪一种是更符合实际的呢？
生：讨论回答问题。
师：真理战胜了谬误，日心说更能够解释我们所常见的生活现象，但是日心说比地心说更进步，但一定都是完全正确的吗？大家从各个渠道都知道现在我们的太阳是宇宙的中心吗？
【设计意图】：创设情境，引导学生偱着前人的足迹学习，感受真理是来之不易的，探索是无止境的。
2. 进一步研究
师：随着文化和科技的进步，到了文艺复兴时期，人们对于天体的运动有了更深的认识，其中有以第谷为代表的天才科学家们。
师：播放课件，展示第谷的生平和主要贡献
生：认真观看，并小声讨论。
师：第谷虽然观测使天体的位置更加准确，但还是认为是匀速圆周运动，但真的是这样吗？我们来看另一个代表人物---开普勒
师：播放课件，展示开普勒的生平和主要贡献，指出开普勒发现了问题所在，并提出了自己的观点，大家先自行阅读教材内容。
生：小组讨论，阅读教材，总结结论。
师：现在我们一起来了解一下开普勒三大定律的内容及对其分析，播放开普勒第一定律的内容课件。
生：自行阅读并记录笔记。
【设计意图】：澄清人们对天体运动神秘、模糊的认识，推动人们对天体运动动力学问题的研究。
【设计意图】：通过对理想斜面实验的探究，培养学生敢于质疑的精神，体会实验的魅力，让学生透过现象看本质。
3. 开普勒三大定律
师：通过第一定律内容我们知道天体的运动不是我们所想象的完美的匀速圆周运动，而是一个椭圆，椭圆是数学中常见的图形，我们现在还没学到，简单的给大家演示一下椭圆的画法，及对椭圆的相关概念解释。
师：播放课件，动图演示椭圆的画法，并解释焦点、长轴、短轴的概念。
生：认真记录并适当释疑。
师：通过第一定律我们知道了行星的具体运动轨道，我们继续来学习一下开普勒第二定律的内容，播放课件。
生：争论第二定律中如何求解椭圆面积在不同位置如何计算。
师：这个椭圆的面积可以用极限思想来解释，利用扇形面积公式可以来求解，课件上没有显示，黑板上给学生推导一下。
生：认真听讲并及时理解讨论。
师：因为天体的轨道是椭圆，太阳处在焦点上，所以行星在运动时快慢不同，不同位置离太阳远近也不同，出现两个名词---近日点和远日点，播放课件解释。
生：讨论并积极思考课件内容。
师：有了前面两个的铺垫，我们来看一下非常重要，与后面联系紧密的开普勒第三定律表述了什么，播放课件。
生：认真记录并讨论疑惑的地方。
师：这个比值中的K 与什么因素有关呢？为何是不变的呢？课本上没有解释，我们来看一个表格，看能否找到规律，播放课件。
生：认真观察并小组讨论，尝试得出结论。
师：展示结论，并强调该结论的重要性。
【设计意图】：问题提出与学生探讨，进一步加深学生对开普勒三大定律的理解，培养学生理解问题的能力。
4. 近似处理
师：高中阶段，因为我们受限于数学水平，所以我们一般对行星的运动进行近似话处理，当做匀速圆周运动来处理。
师：我们一起看一下如果当做匀速圆周运动后，开普勒三大定律的全新描述是什么说法？
生：认真观看记录笔记，并对比二者的细微差别。
师：当做匀速圆周运动后研究起来更为简单，特别要注意开普勒第三定律里把半长轴换成了半径的全新表达式。
师：我们通过几道习题来巩固本节的重点---开普勒三大定律。播放课件习题。
生：认真做题并积极回答。
【设计意图】：通过习题和近似化处理加深学生对三大定律概念的理解。
5. 当堂练习
1、关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是（ ）
A．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的中心
B．地球和太阳的连线与火星和太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等
C．开普勒第三定律的表达式a3/T2=k中的T代表行星的自转周期
D．开普勒行星运动定律既适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动
2、我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第二十八、二十九颗北斗导航卫星。发射过程中“北斗”28星的某一运行轨道为椭圆轨道，周期为T0，如图所示。则（ ）
A．卫星绕地球飞行的轨道是个椭圆，地球处于椭圆的中心
B．卫星在A→B→C的过程中，速率逐渐变大
C．卫星在A→B过程所用的时间小于T0/4
D．在C点卫星速度有最大值
3、火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，由开普勒行星运动定律可知( )
A.太阳位于木星运行轨道的中心
B.木星和火星绕太阳运行速度的大小始终相等
C.木星半长轴的立方与公转周期平方之比等于火星半长轴的立方与公转周期平方之比
D.相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积
（三）课堂小结
（四）作业设计
有关行星运动和开普勒三大定律的练习
九、教学评价
学生对于天体的运动充满了好奇，又觉得神秘而不易理解，本节内容对于学生是抽象和陌生的，所以从地心说和日心说的争论到开普勒的数学计算，我们要充分利用相关资料吸引学生的兴趣，不断让他们感受一丝不苟的科学精神，激发学生热爱科学、探索真理的求知热情，促进学生自身科学价值观的形成。
十、预习任务与课后作业
搜集从古到今人们对于行星运动的认识，了解科学家探索和研究的过程
课后作业及资料相关习题