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第六章萬有引力定律 第1節(jié) 行星的運動 1 知道地心說和日心說的基本內容 2 知道所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓 太陽處在橢圓的一個焦點上 3 知道對任意一個行星來說 它與太陽的連線在相等的時間內掃過相等的面積 4 知道所有行星的軌道的半長軸的三次方跟它的公轉周期的二次方的比值都相等 且這個比值與行星的質量無關 但與太陽的質量無關 導入新課 首先展示天體運動和深邃天空圖片 讓學生獲得感性認識 使他們產(chǎn)生好奇心并激發(fā)濃厚興趣 新課教學 重點是開普勒三大定律 通過動畫講解行星運動的三大定律的內容 再結合數(shù)學中橢圓的概念 以動畫畫圖的形式增強學生的感性認識和定律的理解 最后學生自主訓練理解行星運動三大定律 對于開普勒三大定律 同學們理解起來比較困難 本節(jié)課充分利用多媒體教學的優(yōu)點 用動畫直觀演示 讓學生一看就能理解 再利用數(shù)學橢圓知識和比例法的教學方法突破教學難點 這樣既提高了課堂效率 又激發(fā)學生濃厚的學習興趣 最后 學以致用 讓學生及時訓練反饋教學效果 神奇而又壯觀的宇宙 在浩瀚的宇宙中有無數(shù)大小不一 形態(tài)各異的天體 如月亮 地球 太陽 夜空中的星星 由這些天體組成的廣袤無垠的宇宙始終是我們渴望了解 不斷探索的領域 關于天體的運動 歷史上有過不同的看法 古人對地球的認識 古人根據(jù)有限范圍內的觀察 如日月星辰東升西落 遠處天壤相接等 得出 天圓地方 之類的想法 東漢時期的天文學家張衡提出 渾天 說 認為天就像一個大雞蛋 地球就是其中的蛋黃 蓋天說 渾天說 地心說 托勒密 地球是宇宙的中心 是靜止不動的 太陽 月亮以及其他行星都繞地球運動 符合人們的直接經(jīng)驗 科學的足跡 日心說 太陽是靜止不動的 地球和其他行星都在繞太陽做勻速圓周運動 科學的足跡 哥白尼 攔住了太陽 推動的地球 日心說的進一步完善 天才觀察者 第谷 布拉赫 把天體位置測量的誤差由10 減少到2 行星運動三定律 真理超出期望 開普勒 科學的足跡 第谷 開普勒 行星運動繞太陽運動的軌道是什么形狀 圓 秋冬兩季比春夏兩季時間短 春92天 夏94天 秋89天 冬90天 生活事實 開普勒 德國 第谷 丹麥 若是勻速圓周運動 科學探索 假設地球繞太陽的運動是一個橢圓運動 太陽在橢圓的一個焦點上 根據(jù)曲線運動的特點 在秋分到冬至再到春分的時間比從春分到夏至再到秋分的時間短 所以秋冬兩季比春夏兩季要短 現(xiàn)實驗證 所有的行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓 太陽處在所有橢圓的一個焦點上 開普勒第一定律 軌道定律 開普勒第一定律動畫演示 半長軸a O 圖釘 圖釘 怎樣用圖釘和細繩畫橢圓 半短軸b 橢圓上某點到兩個焦點的距離之和 與橢圓上另一點到兩個焦點的距離之和有什么關系 對任意一個行星來說 它與太陽的連線在相等的時間內掃過相等的面積 離太陽近時速度快 離太陽遠時速度慢 開普勒第二定律 面積定律 s1 s2 t1 t2 t1 t2 S1 S2 v近日點 v遠日點 從運動學的角度來看 還應該研究行星運動的哪些物理量 k R3 T2 m3 s2 結論 你從中發(fā)現(xiàn)了什么 所有行星的軌道的半長軸的三次方跟它的公轉周期的二次方的比值都相等 開普勒第三定律 周期定律 比值k有什么特點 比值k是一個與行星無關而只與太陽 中心天體 有關的恒量 觀察九大行星圖思考 2 金星與地球都在繞太陽運轉 那么金星上的一天肯定比24小時短嗎 1 冥王星離太陽 最遠 繞太陽運動的公轉周期最長 對嗎 對 肯定 實際上行星繞太陽的運動很接近圓 在中學階段 可近似看成圓來處理問題 那么開普勒三定律的形式又如何 1 多數(shù)行星繞太陽運動的軌道十分接近圓 太陽處在圓心 2 對某一行星來說 它繞太陽做圓周運動的角速度 或線速度大小 不變 即行星做勻速圓周運動 3 所有行星軌道半徑的三次方跟它的公轉周期的二次方的比值都相等 即 一 地心說 與 日心說 地球是中心 太陽是中心 宇宙無限 科學精神推動了認識發(fā)展 二 行星運動定律 開普勒三定律 1 軌道定律 橢圓 2 面積定律 v近 v遠 3 周期定律 r3 T2 k k是一個只與中心天體質量有關的物理量 1 哈雷彗星最近出現(xiàn)的時間是1986年 天文學家哈雷預言 這顆彗星將每隔一定時間就會出現(xiàn) 請預算下一次飛近地球是哪一年 提供數(shù)據(jù) 地球公轉接近圓 彗星的運動軌道則是一個非常扁的橢圓 彗星軌道的半長軸R1約等于地球公轉半徑R2的18倍 解 根據(jù)開普勒第三定律 則哈雷慧星下次出現(xiàn)的時間是 1986 76 2062年 2 神舟六號沿半徑為R的圓周繞地球運動 其周期為T 如果飛船要返回地面 可在軌道上的某一點A處 將速率降低到適當數(shù)值 從而使飛船沿著以地心為焦點的特殊橢圓軌道運動 橢圓和地球表面在B點相切 如圖所示 如果地球半徑為R 求飛船由A點到B點所需的時間