人教版 (新课标)必修21.行星的运动学案

这是一份人教版 (新课标)必修21.行星的运动学案，共6页。学案主要包含了形态各异的天体，开普勒行星运动定律等内容，欢迎下载使用。
教学目标
〔一〕知识与技能
1、知道地心说和日心说的根本内容。
2、知道所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
3、知道所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，且这个比值与行星的质量无关，但与太阳的质量有关。
4、理解人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，真理是来之不易的。
〔二〕过程与方法
通过托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、开普勒等几位科学家对行星运动的不同认识，了解人类认识事物本质的曲折性并加深对行星运动的理解。
〔三〕情感、态度与价值观
1、澄清对天体运动神秘模糊的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法。
2、感悟科学是人类进步不竭的动力。
教学重点
开普勒行星运动定律
教学难点
对开普勒行星运动定律的理解和应用
教学方法
教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。
教学准备
制作ppt课件，行星运动动画
视频：?宇宙与人?片段；工具软件：flash8，PwerPint.
教学过程
引入新课
教师活动：在浩瀚的宇宙中有着无数大小不一、形态各异的天体。白天我们沐浴着太阳的光芒，夜晚，仰望苍穹，繁星闪烁，美丽的月亮把我们带入无限的遐想中。由这些天体所组成的宇宙始终是人们渴望了解又不断探索的领域。经成百上千年的探索，伟大的科学家们对它已经有了一些初步的了解。本节我们就共同来学习前人所探索到的行星的运动情况。
播放视频：?宇宙与人?片段，引入新课
进行新课
一、地心说与日心说
教师活动：引导学生阅读教材第一段，投影出示以下提纲：
1、古代人们对天体运动存在哪些看法?
2、什么是“地心说〞，什么是“日心说〞?
3、哪种学说占统治地位的时间较长?
4、两种学说争论的结果是什么?
学生活动：阅读课文，并从课文中找出相应的答案。学生代表发言。
1、在古代，人们对于天体的运动存在着地心说和日心说两种对立的看法。
〔一〕地心说
古希腊的天文学家和哲学家通过直接的感性认识，认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳月亮等各星体都围绕地球做简单的完美的圆周运动。因为地心说符合人们的直接经验，如：太阳从东边升起，从西边落下；同时也符合强大的宗教神学关于地球是宇宙中心的认识，故地心说一度占据了统治地位。
1、地心说：认为地球是宇宙中心，任何星球都围绕地球旋转。
2、代表人物：托勒密(公元90——168年)
3、存在条件：第一符合人们的日常经验，第二人们多信奉宗教神学，认为地球是宇宙中心。
但: 随着观测精度的不断提高，地心说算出的行星位置偏离观测位置越来越大
〔二〕日心说
随着世界航海事业的开展，人们希望借助星星的位置为船队导航，因而对行星的运动观测越来越精确.再加上第谷等科学家经过长期观测及记录的大量的观测数据，用托勒密的“地心说〞模型很难得出完美的解答.当时，哥伦布和麦哲伦的探险航行已经使不少人相信地球并不是一个平台，而是一个球体，哥白尼就开始推测是不是地球每天围绕自己的轴线旋转一周呢？他假设地球并不是宇宙的中心，它与其他行星都是围绕着太阳做匀速圆周运动.这就是“日心说〞的模型。日心说认为太阳是宇宙的中心，且太阳是静止不动的，地球和其它行星都绕太阳做简单而完美的圆周运动。
1、日心说：太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动
2、代表人物：哥白尼〔1473——1543〕
3、存在条件：地心说解释天体运动不仅复杂，而且许多问题都不能解释。而用日心说，许多天体运动的问题不但能解决，而且还变得特别简单。
二、开普勒行星运动定律
教师活动：引导学生阅读教材，投影出示以下提纲：
1、古人认为天体做什么运动?
2、开普勒认为行星做什么样的运动?他是怎样得出这一结论的？
开普勒行星运动定律从行星运动轨道、行星运动的线速度变化、轨道与周期的关系三个方面揭示了行星运动的规律。具体表述为：
第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积。
第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。即：
比值k是一个与行星无关的常量。
实际上，多数行星的轨道与圆十分接近，在中学阶段的研究中能够按圆处理。开普勒三定律适用于圆轨道时，开普勒三大定律的近似处理：
〔1〕行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心；
〔2〕对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度〔或线速度〕不变，即行星做匀速圆周运动。
〔3〕所有行星的轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，即行星做匀速圆周运动。假设用R代表轨道半径，T代表公转周期，开普勒第三定律可以用公式表示为：,k与太阳有关。
例1.我们假设地球绕太阳运动时的轨道半长轴为a地，公转周期为T地，火星绕太阳运动时的轨道半长轴为a火，公转周期为T火，那这些物理量之间应该满足怎样的关系？
练习1．以下说法正确的选项是 ( )
A.地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动
B.太阳是宇宙的中心，所有天体都绕太阳运动
C.太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动
D.“地心说〞和哥白尼提出的“日心说〞现在看来都是不正确的
答案：D
练习2.关于行星的运动以下说法正确的选项是〔 〕
A．行星轨道的半长轴越长，自转周期就越长
B．行星轨道的半长轴越长，公转周期就越长
C．水星轨道的半长轴最短，公转周期就最长
D．海王星离太阳“最远〞，公转周期就最长
分析： 由开普勒第三定律可知，a越大，T越大，故BD正确，C错误；式中的T是公转周期而非自转周期，故A错。
答案：BD
课堂小结
让学生概括总结本节的内容。教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。
作业布置
思考：太阳系中的水星和金星均在各自的轨道上绕太阳运动，轨道半径比为R1：R2=2：1，它们的质量比为M1：M2=4：1，求它们绕太阳运动的周期比T1：T2？
板书设计
第一节 行星的运动
一、地心说与日心说
地球是中心→太阳是中心→宇宙无限
二、开普勒行星运动定律
〔一〕开普勒第一定律〔轨道定律〕
〔二〕开普勒第二定律〔面积定律〕
〔三〕开普勒第三定律〔周期定律〕
教学反思
本节内容虽然对学生而言是抽象的、陌生的，甚至无法去感知 ，但凭着对天体的运动充满好奇，去引导学生了解人们对星体运动认识的开展过程，从“日心说〞和“地心说〞的内容到其两者之间的争论，从第谷的精心观测到开普勒的数学运算，在学生整体感知的过程中引导学生体会这些大师们的思路、方法及他们的一丝不苟的科学精神，并激发他们热爱科学、探索真理的求知热情。
教学中使用随堂练习可以使新知识得到强化稳固，从而更好地落实好本节的教学目标。