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2019-2020年高中物理 6.1行星的運(yùn)動(dòng)教案 新人教版必修2 新課標(biāo)要求 （一）知識(shí)與技能 1、知道地心說和日心說的基本內(nèi)容。 2、知道所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。 3、知道所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，且這個(gè)比值與行星的質(zhì)量無(wú)關(guān)，但與太陽(yáng)的質(zhì)量有關(guān)。 4、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(lái)之不易的。 （二）過程與方法 通過托勒密、哥白尼、第谷布拉赫、開普勒等幾位科學(xué)家對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的不同認(rèn)識(shí)，了解人類認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)的曲折性并加深對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的理解。 （三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀 1、澄清對(duì)天體運(yùn)動(dòng)神秘模糊的認(rèn)識(shí)，掌握人類認(rèn)識(shí)自然規(guī)律的科學(xué)方法。 2、感悟科學(xué)是人類進(jìn)步不竭的動(dòng)力。 ★教學(xué)重點(diǎn) 開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律 ★教學(xué)難點(diǎn) 對(duì)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的理解和應(yīng)用 ★教學(xué)方法 教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生自主閱讀、思考，討論、交流學(xué)習(xí)成果。 ★教學(xué)工具 計(jì)算機(jī)、投影儀等多媒體教學(xué)設(shè)備 ★教學(xué)過程 （一）引入新課 教師活動(dòng)：在浩瀚的宇宙中有著無(wú)數(shù)大小不一、形態(tài)各異的天體。白天我們沐浴著太陽(yáng)的光輝，夜晚，仰望蒼穹，繁星閃爍，美麗的月亮把我們帶入無(wú)限的遐想中。由這些天體所組成的宇宙始終是人們渴望了解又不斷探索的領(lǐng)域。經(jīng)成百上千年的探索，偉大的科學(xué)家們對(duì)它已經(jīng)有了一些初步的了解。本節(jié)我們就共同來(lái)學(xué)習(xí)前人所探索到的行星的運(yùn)動(dòng)情況。（二）進(jìn)行新課 1、古人對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的看法及發(fā)展過程 教師活動(dòng)：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材第一段，投影出示以下提綱： 1、古代人們對(duì)天體運(yùn)動(dòng)存在哪些看法? 2、什么是“地心說”，什么是“日心說”? 3、哪種學(xué)說占統(tǒng)治地位的時(shí)間較長(zhǎng)? 4、兩種學(xué)說爭(zhēng)論的結(jié)果是什么? 學(xué)生活動(dòng)：閱讀課文，并從課文中找出相應(yīng)的答案。學(xué)生代表發(fā)言。 1、在古代，人們對(duì)于天體的運(yùn)動(dòng)存在著地心說和日心說兩種對(duì)立的看法。 2、“地心說”認(rèn)為地球是宇宙的中心，是靜止不動(dòng)的，太陽(yáng)\，月亮以及其他行星都繞地球運(yùn)動(dòng)；“日心說”認(rèn)為太陽(yáng)是宇宙的中心，地球\，月亮以及其他行星都在繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)。 3、“地心說”占領(lǐng)統(tǒng)治地位的時(shí)間較長(zhǎng). 4、“日心說”與“地心說”爭(zhēng)論的結(jié)果是“日心說”最終戰(zhàn)勝了“地心說”.真理最終戰(zhàn)勝了謬誤。 2、開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律 教師活動(dòng)：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，投影出示以下提綱： 1、古人認(rèn)為天體做什么運(yùn)動(dòng)? 2、開普勒認(rèn)為行星做什么樣的運(yùn)動(dòng)?他是怎樣得出這一結(jié)論的？ 3、開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律哪幾個(gè)方面的描述了行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律？具體表述是什么？ 學(xué)生活動(dòng)：閱讀課文，并從課文中找出相應(yīng)的答案。學(xué)生代表發(fā)言。 1、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). 2、開普勒認(rèn)為行星做橢圓運(yùn)動(dòng)。他發(fā)現(xiàn)假設(shè)行星作勻速圓周運(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)為行星作橢圓運(yùn)動(dòng)，才能解釋這一差別。 3、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。具體表述為： 第一定律：所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。 第二定律：對(duì)任意一個(gè)行星來(lái)說，它與太陽(yáng)的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積。 第三定律：所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。即： 比值k是一個(gè)與行星無(wú)關(guān)的常量。 教師活動(dòng)：認(rèn)真聽取學(xué)生代表發(fā)言，點(diǎn)評(píng)總結(jié)。引導(dǎo)學(xué)生深入探究： ［出示掛圖］介紹行星運(yùn)動(dòng)的掛圖，使學(xué)生對(duì)行星的運(yùn)動(dòng)有一個(gè)簡(jiǎn)單的感性認(rèn)識(shí). ［放錄像］使學(xué)生通過對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的立體畫面的觀看，對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的感性認(rèn)識(shí)進(jìn)一步提高. 思考：比值k與行星無(wú)關(guān)，你能猜想出它可能跟誰(shuí)有關(guān)嗎? 實(shí)際上，多數(shù)行星的軌道與圓十分接近，在中學(xué)階段的研究中能夠按圓處理。開普勒三定律適用于圓軌道時(shí)，應(yīng)該怎樣表述呢？ 學(xué)生活動(dòng)：分組討論，并根據(jù)課文、掛圖及錄像所提供的線索得出答案。學(xué)生代表發(fā)言。 根據(jù)開普勒第三定律知：所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期二次方的比值是一個(gè)常數(shù)k，可以猜想，這個(gè)“k”一定與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的物體有關(guān)。因?yàn)槌?shù)k對(duì)于所有行星都相同，而各行星是不一樣的，故跟行星無(wú)關(guān)，而在運(yùn)動(dòng)系中除了行星就是中心天體——太陽(yáng)，故這一常數(shù)“k”一定與中心天體——太陽(yáng)有關(guān)。 （三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng) 教師活動(dòng)：讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請(qǐng)一個(gè)同學(xué)到黑板上總結(jié)，其他同學(xué)在筆記本上總結(jié)，然后請(qǐng)同學(xué)評(píng)價(jià)黑板上的小結(jié)內(nèi)容。 學(xué)生活動(dòng)：認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會(huì)寫下來(lái)、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰(shuí)的更好，好在什么地方。 點(diǎn)評(píng)：總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力。 教師要放開，讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識(shí)框架。 （四）實(shí)例探究 ［例1］關(guān)于行星的運(yùn)動(dòng)以下說法正確的是（ ） A．行星軌道的半長(zhǎng)軸越長(zhǎng)，自轉(zhuǎn)周期就越長(zhǎng) B．行星軌道的半長(zhǎng)軸越長(zhǎng)，公轉(zhuǎn)周期就越長(zhǎng) C．水星軌道的半長(zhǎng)軸最短，公轉(zhuǎn)周期就最長(zhǎng) D．冥王星離太陽(yáng)“最遠(yuǎn)”，公轉(zhuǎn)周期就最長(zhǎng) 2.為什么說曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)? 分析： 由開普勒第三定律可知，a越大，T越大，故BD正確，C錯(cuò)誤；式中的T是公轉(zhuǎn)周期而非自轉(zhuǎn)周期，故A錯(cuò)。 答案：BD ［例2］已知木星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的周期是地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)周期的12倍。則木星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)軌道的半長(zhǎng)軸為地球公轉(zhuǎn)軌道半長(zhǎng)軸的 倍。 思維入門指導(dǎo)： 木星和地球均為繞太陽(yáng)運(yùn)行的行星，可利用開普勒第三定律直接求解。本題考查開普勒第三定律的應(yīng)用。 解：由開普勒第三定律可知： 對(duì)地球： 對(duì)木星 所以 點(diǎn)撥：在利用開普勒第三定律解題時(shí)，應(yīng)注意它們的比值中的k是一個(gè)與行星運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的常量。 ［例3］已知地球繞太陽(yáng)作橢圓運(yùn)動(dòng)。在地球遠(yuǎn)離太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的過程中，其速率越來(lái)越小，試判斷地球所受向心力如何變化。若此向心力突然消失，則地球運(yùn)動(dòng)情況將如何？ 思維入門指導(dǎo)：行星的運(yùn)動(dòng)為曲線運(yùn)動(dòng)，因此本節(jié)知識(shí)常常和曲線運(yùn)動(dòng)知識(shí)相綜合。 解：由于地球在遠(yuǎn)離太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的過程中，其速率減小，據(jù)牛頓第二定律有，，由開普勒第二定律知，地球在遠(yuǎn)離太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的過程中角速度（單位時(shí)間內(nèi)地球與太陽(yáng)的連線掃過的角度）也減小，故向心力減小。若此向心力突然消失，則地球?qū)⒀剀壍赖那芯€方向做離心運(yùn)動(dòng)。 點(diǎn)撥：地球繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)雖然并非勻速圓周運(yùn)動(dòng)，但向心力公式仍適用。任一時(shí)刻，地球的速度方向均沿橢圓的切線方向。 ★課余作業(yè) 1、課后完成P66“問題與練習(xí)”中的問題。 2、課后閱讀教材P64“科學(xué)足跡”欄目中的閱讀材料，體會(huì)人類對(duì)行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)歷程。參考下面的幾個(gè)問題，分組討論，每個(gè)小組寫一篇讀后感。 （1）“地心說”為什么能占領(lǐng)較長(zhǎng)的統(tǒng)治時(shí)間? （2）俗話說“眼見為實(shí)”，這種說法是否絕對(duì)正確?試舉例。 （3）“日心說”為什么能戰(zhàn)勝“地心說”?試舉例說明。 （4）“日心說”的觀點(diǎn)是否正確? （5）讀后有何啟發(fā)和感想？ 參考范文： “地心說”占領(lǐng)統(tǒng)治地位時(shí)間較長(zhǎng)的原因是由于它比較符合人們的日常經(jīng)驗(yàn)，如：太陽(yáng)從東邊升起，從西邊落下；同時(shí)它也符合當(dāng)時(shí)在政治上占統(tǒng)治地位的宗教神學(xué)觀點(diǎn). 由于“日心說”最終戰(zhàn)勝了“地心說”，雖然“地心說”符合人們的經(jīng)驗(yàn)，但它還是錯(cuò)誤的.進(jìn)而說明“眼見為實(shí)”的說法并非絕對(duì)正確.例如：我們乘車時(shí)觀察到樹木在向后運(yùn)動(dòng)，而事實(shí)上并沒有動(dòng)(相對(duì)于地面). “日心說”所以能夠戰(zhàn)勝“地心說”是因?yàn)楹枚唷暗匦恼f”不能解析的現(xiàn)象“日心說”則能說明，也就是說，“日心說”比“地心說”更科學(xué)、更接近事實(shí).例如：若地球不動(dòng)，晝夜交替是太陽(yáng)繞地球運(yùn)動(dòng)形成的.那么，每天的情況就應(yīng)是相同的，而事實(shí)上，每天白天的長(zhǎng)短不同，冷暖不同.而“日心說”則能說明這種情況：白晝是地球自轉(zhuǎn)形成的，而四季是地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)形成的。 從目前科研結(jié)果和我們所掌握的知識(shí)來(lái)看，“日心說”也并不是絕對(duì)正確的，因?yàn)樘?yáng)只是太陽(yáng)系的一個(gè)中心天體，而太陽(yáng)系只是宇宙中眾多星系之一，所以太陽(yáng)并不是宇宙的中心，也不是靜止不動(dòng)的.“日心說”只是與“地心說”相比更準(zhǔn)確一些罷了。 經(jīng)過前面的學(xué)習(xí)我們對(duì)“地心說”和“日心說”有了初步的認(rèn)識(shí)，事實(shí)上從“地心說”向“日心說”的過渡經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的時(shí)間，并且科學(xué)家們付出了艱苦的奮斗，哥白尼就是其中一位.他在哥倫布和麥哲倫猜想的基礎(chǔ)上，假設(shè)地球并不是宇宙的中心，而和其他天體一樣都是繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的行星，從而使許多問題得以解決，也建立起了“日心說”的基本模型.但他的觀點(diǎn)不符合當(dāng)時(shí)歐洲統(tǒng)治教會(huì)的利益，因而受到了教會(huì)的迫害.使得這一正確的觀點(diǎn)被推遲一個(gè)世紀(jì)才被人們接受. 前人的這種對(duì)問題一絲不茍、孜孜以求的精神值得我們學(xué)習(xí)，所以我們對(duì)待學(xué)習(xí)要腳踏實(shí)地，認(rèn)認(rèn)真真，不放過一點(diǎn)疑問。 ★教學(xué)體會(huì) 思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學(xué)的根本；親自實(shí)踐參與知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵，離開了思維方法和實(shí)踐活動(dòng)，物理教學(xué)就成了無(wú)源之水、無(wú)本之木。學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。 附： 教材分析 本節(jié)內(nèi)容對(duì)學(xué)生來(lái)說是抽象的、陌生的，甚至無(wú)法去感知。對(duì)天體的運(yùn)動(dòng)充滿好奇，又覺得非常神秘而不易理解。所以我們必須去引導(dǎo)學(xué)生了解人們對(duì)星體運(yùn)動(dòng)認(rèn)識(shí)的發(fā)展過程，從“日心說”和“地心說”的內(nèi)容到其兩者之間的爭(zhēng)論，從第谷的精心觀測(cè)到開普勒的數(shù)學(xué)運(yùn)算，在學(xué)生整體感知的過程中引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)這些大師們的思路、方法及他們的一絲不茍的科學(xué)精神，并激發(fā)他們熱愛科學(xué)、探索真理的求知熱情。 要充分應(yīng)用好64頁(yè)課后閱讀材料。 教學(xué)建議 日心說、地心說及兩者之間的爭(zhēng)論有許多內(nèi)容可以向?qū)W生介紹，教材為了簡(jiǎn)單明了地講述開普勒定律，沒有過多地?cái)⑹鲞@些內(nèi)容.教學(xué)中可以結(jié)合教學(xué)的實(shí)際情況向?qū)W生介紹有關(guān)的歷史材料，也可引導(dǎo)學(xué)生課外閱讀有關(guān)的讀物。這些內(nèi)容學(xué)生會(huì)很感興趣，又容易接受，也是我們進(jìn)行科學(xué)方法和思想教育的好素材。 學(xué)習(xí)本節(jié)課的目的是為下一節(jié)推導(dǎo)萬(wàn)有引力定律做鋪墊，對(duì)開普勒定律沒必要做過高要求。