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人教版 (新课标)必修21.行星的运动学案设计
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这是一份人教版 (新课标)必修21.行星的运动学案设计，共4页。学案主要包含了自主导学，夯实基础，知能提升等内容，欢迎下载使用。
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。
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。
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。
【重点】1、开普勒行星运动定律的理解和应用
2、科学精神、科学思想方法的培养
【难点】1、对开普勒行星运动定律的理解和应用
2、据学生认知情况确定探究点
【自主导学】
在浩瀚的宇宙中有无数大小不一、形态各异的天体，如月亮、地球、太阳、夜空中的星星……由这些天体组成的广袤无限的宇宙始终是我们渴望了解、不断探索的领域。人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，历史上有过不同的看法，科学家对此进行了不懈的探索，通过本节内容的学习，将使我们正确地认识行星的运动。
一、古代对行星运动规律的认识
问1：．古人对天体运动存在哪些看法?
问2．什么是“地心说”?什么是“日心说”’?
问3：“日心说”战胜了“地心说”，请阅读第《人类对行星运动规律的认识》，找出“地心说”遭遇的尴尬和 “日心说’的成功之处．
二、开普勒行星运动三定律
问1：古人认为天体做什么运动?
问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?
．
问3：开普勒行星运动定律哪几个方面描述了行星绕太阳运动的规律?具体表述是什么?
开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是 ，太阳处在 上．
问4：这一定律说明了行星运动轨迹的形状，不同的行星绕大阳运行时椭圆轨道相同吗?
图7.1-1
[做一做]
可以用一条细绳和两图钉来画椭圆．如图7．1—l所示，把白纸铺在木板上，然后按上图钉．把细绳的两端系在图钉上，用一枝铅笔紧贴着细绳滑动，使绳始终保持张紧状态．铅笔在纸上画出的轨迹就是椭圆，图钉在纸上留下的痕迹叫做椭圆的焦点．
想一想，椭圆上某点到两个焦点的距离之和与椭圆上另一点到两个焦点的距离之和有什么关系?
开普勒第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过 ．
问5：如图7.1-2所示，行星沿着椭圆轨道运行，太阳位于椭圆的一个焦点上行星在远日点的速率与在近日点的速率谁大？
开普勒第三定律：所有行星的椭圆轨道 的三次方跟 的平方的比值都相等．（如图7．1—l）
问6：由于行星的椭圆轨道都跟圆近似，在中学阶段研究中按圆处理，开普勒三定律适用于圆轨道时，应该怎样表述呢?
问7：这一定律发现了所有行星的轨道的半长轴与公转周期之间的定量关系，比值k是一个与行星无关的常量，你能猜想出它可能跟谁有关吗
k水=3.36×1018
K金=3.35×1018
K地=3.31×1018
K火=3.36×1018
说明：开普勘定律不仅适用于行星绕大阳运动，也适用于卫星绕着地球转，K是一个与卫星质量无关的常量，但不是恒量，在不同的星系中，K值不相同。K与中心天体有关。
【夯实基础】
1关于行星的运动以下说法正确的是（ ）
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．冥王星离太阳“最远”，公转周期就最长
2已知木星绕太阳公转的周期是地球绕太阳公转周期的12倍。则木星绕太阳公转轨道的半长轴为地球公转轨道半长轴的 倍。
思维入门指导： 木星和地球均为绕太阳运行的行星，可利用开普勒第三定律直接求解。本题考查开普勒第三定律的应用。
3已知地球绕太阳作椭圆运动。在地球远离太阳运动的过程中，其速率越来越小，试判断地球所受向心力如何变化。若此向心力突然消失，则地球运动情况将如何？
思维入门指导：行星的运动为曲线运动，因此本节知识常常和曲线运动知识相综合。
【知能提升】
1.关于日心说被人们所接受的原因是（ ）
A.以地球为中心来研究天体的运动有很多无法解决的问题
B.以太阳为中心来研究天体的运动，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变简单了
C.地球是围绕太阳运转的
D.太阳总是从东边升起，从西边落下
2.关于的常量k，下列说法正确的是（ ）
A．对于所有星球的行星或卫星，k值都相等
B．不同星球的行星或卫星，k值不相等
C．k值是一个与星球无关的常量
D．k值是一个与星球有关的常量
3．关于太阳系中行星运动的轨道，以下说法正确的是（ ）
A．所有行星绕太阳运动的轨道都是圆
B．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆
C．不同行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴是不同的
D．不同行星绕太阳运动的椭圆轨道是相同的
4．一年四季, 季节更替. 地球的公转带来了二十四节气的变化. 一年里从立秋到立冬的时间里, 地球绕太阳运转的速度___________, 在立春到立夏的时间里, 地球公转的速度___________. (填“变大”、“变小”或“不变”)
5．一颗近地人造地球卫星绕地球运行的周期为84分钟，假如月球绕地球运行的周期为30天，则月球运行的轨道半径是地球半径的_________倍。
参考答案：
夯实基础：
1. BD
2. 5.2
3.向心力减小。若向心力消失，地球将沿切线方向远离太阳而去。
知能提升：
1. AB 2. B 3. BC 4.变小，变大 5. 6.4
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。
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。
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。
【重点】1、开普勒行星运动定律的理解和应用
2、科学精神、科学思想方法的培养
【难点】1、对开普勒行星运动定律的理解和应用
2、据学生认知情况确定探究点
【自主导学】
在浩瀚的宇宙中有无数大小不一、形态各异的天体，如月亮、地球、太阳、夜空中的星星……由这些天体组成的广袤无限的宇宙始终是我们渴望了解、不断探索的领域。人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，历史上有过不同的看法，科学家对此进行了不懈的探索，通过本节内容的学习，将使我们正确地认识行星的运动。
一、古代对行星运动规律的认识
问1：．古人对天体运动存在哪些看法?
问2．什么是“地心说”?什么是“日心说”’?
问3：“日心说”战胜了“地心说”，请阅读第《人类对行星运动规律的认识》，找出“地心说”遭遇的尴尬和 “日心说’的成功之处．
二、开普勒行星运动三定律
问1：古人认为天体做什么运动?
问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?
．
问3：开普勒行星运动定律哪几个方面描述了行星绕太阳运动的规律?具体表述是什么?
开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是 ，太阳处在 上．
问4：这一定律说明了行星运动轨迹的形状，不同的行星绕大阳运行时椭圆轨道相同吗?
图7.1-1
[做一做]
可以用一条细绳和两图钉来画椭圆．如图7．1—l所示，把白纸铺在木板上，然后按上图钉．把细绳的两端系在图钉上，用一枝铅笔紧贴着细绳滑动，使绳始终保持张紧状态．铅笔在纸上画出的轨迹就是椭圆，图钉在纸上留下的痕迹叫做椭圆的焦点．
想一想，椭圆上某点到两个焦点的距离之和与椭圆上另一点到两个焦点的距离之和有什么关系?
开普勒第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过 ．
问5：如图7.1-2所示，行星沿着椭圆轨道运行，太阳位于椭圆的一个焦点上行星在远日点的速率与在近日点的速率谁大？
开普勒第三定律：所有行星的椭圆轨道 的三次方跟 的平方的比值都相等．（如图7．1—l）
问6：由于行星的椭圆轨道都跟圆近似，在中学阶段研究中按圆处理，开普勒三定律适用于圆轨道时，应该怎样表述呢?
问7：这一定律发现了所有行星的轨道的半长轴与公转周期之间的定量关系，比值k是一个与行星无关的常量，你能猜想出它可能跟谁有关吗
k水=3.36×1018
K金=3.35×1018
K地=3.31×1018
K火=3.36×1018
说明：开普勘定律不仅适用于行星绕大阳运动，也适用于卫星绕着地球转，K是一个与卫星质量无关的常量，但不是恒量，在不同的星系中，K值不相同。K与中心天体有关。
【夯实基础】
1关于行星的运动以下说法正确的是（ ）
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．冥王星离太阳“最远”，公转周期就最长
2已知木星绕太阳公转的周期是地球绕太阳公转周期的12倍。则木星绕太阳公转轨道的半长轴为地球公转轨道半长轴的 倍。
思维入门指导： 木星和地球均为绕太阳运行的行星，可利用开普勒第三定律直接求解。本题考查开普勒第三定律的应用。
3已知地球绕太阳作椭圆运动。在地球远离太阳运动的过程中，其速率越来越小，试判断地球所受向心力如何变化。若此向心力突然消失，则地球运动情况将如何？
思维入门指导：行星的运动为曲线运动，因此本节知识常常和曲线运动知识相综合。
【知能提升】
1.关于日心说被人们所接受的原因是（ ）
A.以地球为中心来研究天体的运动有很多无法解决的问题
B.以太阳为中心来研究天体的运动，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变简单了
C.地球是围绕太阳运转的
D.太阳总是从东边升起，从西边落下
2.关于的常量k，下列说法正确的是（ ）
A．对于所有星球的行星或卫星，k值都相等
B．不同星球的行星或卫星，k值不相等
C．k值是一个与星球无关的常量
D．k值是一个与星球有关的常量
3．关于太阳系中行星运动的轨道，以下说法正确的是（ ）
A．所有行星绕太阳运动的轨道都是圆
B．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆
C．不同行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴是不同的
D．不同行星绕太阳运动的椭圆轨道是相同的
4．一年四季, 季节更替. 地球的公转带来了二十四节气的变化. 一年里从立秋到立冬的时间里, 地球绕太阳运转的速度___________, 在立春到立夏的时间里, 地球公转的速度___________. (填“变大”、“变小”或“不变”)
5．一颗近地人造地球卫星绕地球运行的周期为84分钟，假如月球绕地球运行的周期为30天，则月球运行的轨道半径是地球半径的_________倍。
参考答案：
夯实基础：
1. BD
2. 5.2
3.向心力减小。若向心力消失，地球将沿切线方向远离太阳而去。
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1. AB 2. B 3. BC 4.变小，变大 5. 6.4
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