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1、孝义市实验中学校孝义市实验中学校1.知道地心说和日心说的基本内容。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.知道对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。4.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，但与太阳的质量无关。孝义市实验中学校孝义市实验中学校 导入新课：首先展示天体运动和深邃天空图片，让学生获得感性认识，使他们产生好奇心并激发浓厚兴趣。新课教学，重点是开普勒三大定律，通过动画讲解行星运动的三大定律的内容。再结合数学中椭圆的概念，以动画画图的形式增强学生的感性认识和定律的理解。最
2、后学生自主训练理解行星运动三大定律。 对于开普勒三大定律，同学们理解起来比较困难，本节课充分利用多媒体教学的优点：用动画直观演示，让学生一看就能理解。再利用数学椭圆知识和比例法的教学方法突破教学难点，这样既提高了课堂效率，又激发学生浓厚的学习兴趣。最后，学以致用，让学生及时训练反馈教学效果。孝义市实验中学校孝义市实验中学校孝义市实验中学校孝义市实验中学校神奇而又壮神奇而又壮观的观的宇宙宇宙孝义市实验中学校孝义市实验中学校 在在浩瀚的宇宙中有无数大小不一、形态各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、夜空中的星异的天体，如月亮、地球、太阳、夜空中的星星星由这些天体组成的广
3、袤无垠的宇宙始终由这些天体组成的广袤无垠的宇宙始终是我们渴望了解、不断探索的领域。关于天体是我们渴望了解、不断探索的领域。关于天体的运动，历史上有过不同的的运动，历史上有过不同的看法看法。 孝义市实验中学校孝义市实验中学校古人对地球的认识古人对地球的认识 古人古人根据有限范围内的观察根据有限范围内的观察（如日月星辰东升西落、远处天（如日月星辰东升西落、远处天壤相接等），得出壤相接等），得出“天圆地方天圆地方”之类的想法。之类的想法。 东汉东汉时期的天文学家张衡提时期的天文学家张衡提出出“浑天浑天”说，认为天就像一个说，认为天就像一个大鸡蛋，地球就是其中的蛋黄。大鸡蛋，地球就是其中的蛋黄。孝义市
4、实验中学校孝义市实验中学校托托勒密勒密 地球地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动。月亮以及其他行星都绕地球运动。符合符合人们的人们的直接经验直接经验科学的足迹科学的足迹孝义市实验中学校孝义市实验中学校孝义市实验中学校孝义市实验中学校孝义市实验中学校孝义市实验中学校 太阳太阳是静止不动的，地球和其他行星都在绕太是静止不动的，地球和其他行星都在绕太阳做匀速圆周运动。阳做匀速圆周运动。科学的足迹科学的足迹哥白尼哥白尼拦住了太阳，推动的地球拦住了太阳，推动的地球孝义市实验中学校孝义市实验中学校日心说日心说的进一步完善的进一步完善天才观察天
5、才观察者者：第第谷谷 布布拉拉赫赫 把把天体位置测量的误差由天体位置测量的误差由10 减减少到少到2行星行星运动三定律运动三定律真理超出真理超出期望：期望：开开普普勒勒科学的足迹科学的足迹第第 谷谷开开普勒普勒孝义市实验中学校孝义市实验中学校行星行星运动绕太阳运动的轨道是什么形状？运动绕太阳运动的轨道是什么形状？地地球球圆？年份年份春分春分夏至夏至秋分秋分冬至冬至202013133/203/206/216/219/239/2312/212/22 2202014143/23/21 16/216/219/239/2312/212/22 2202015153/213/216/26/22 29/239
6、/2312/212/22 2秋秋冬冬两两季季比比春春夏夏两两季季时时间间短短 ！春春92天天夏夏94天天秋秋89天天冬冬90天天生活事实生活事实孝义市实验中学校孝义市实验中学校四年多的刻苦计算四年多的刻苦计算二十年的精心观测二十年的精心观测8分的误差分的误差 否定否定19 种假设种假设行星轨道为椭圆行星轨道为椭圆开普勒（开普勒（德国）德国）第谷第谷（丹麦）（丹麦） 若是匀速圆若是匀速圆周运动周运动科学探索科学探索孝义市实验中学校孝义市实验中学校 假设假设地球绕太阳的运动是一个椭圆运动地球绕太阳的运动是一个椭圆运动, ,太阳太阳在在椭椭圆的一个圆的一个焦点焦点上上, ,根据曲线运动的特点根据曲线
7、运动的特点，在，在秋分到冬至秋分到冬至再到春分的时间比从春分到夏至再到秋分的时间短，再到春分的时间比从春分到夏至再到秋分的时间短，所以秋冬两季比春夏两季要短。所以秋冬两季比春夏两季要短。现实验证现实验证孝义市实验中学校孝义市实验中学校 所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。开普勒第一开普勒第一定律定律：焦点焦点太阳太阳焦点焦点（轨道定律）（轨道定律）开普开普勒第一定律动画演示勒第一定律动画演示孝义市实验中学校孝义市实验中学校半半长轴长轴 aO图钉图钉图钉图钉怎样怎样用图钉和细绳画椭圆？用图钉和细绳画椭圆？半半短短轴轴b 椭圆上某点到两个焦点的距离之和，与椭圆椭圆上
8、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？上另一点到两个焦点的距离之和有什么关系？孝义市实验中学校孝义市实验中学校 对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。离太阳近时速度快，离太阳远时速度离太阳近时速度快，离太阳远时速度慢慢！开普勒第二定律：开普勒第二定律：（面积定律）（面积定律）孝义市实验中学校孝义市实验中学校s1s2t1t2t1 = t2S1 = S2v近日点近日点 v远日点远日点 从从运动学的角度来看，还应该研究行星运动学的角度来看，还应该研究行星运动的哪些物理量？运动的哪些物理量？孝义市实验中学校孝义市实验中学校行星行星半长轴半长轴
9、a106 km公转周期公转周期T水星水星5787.97金星金星108225地球地球149365火星火星228687木星木星7784333土星土星142610759天王星天王星286930686海王星海王星4495601883. 36 10183. 36 10183. 31 10183. 36 10183. 36 10183. 36 10183. 37 10183. 36 1018kR3 /T2(m3 s2)结结 论论你从中发现了什么？你从中发现了什么？孝义市实验中学校孝义市实验中学校 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。32akT=F2F1地球地球aO开普勒开普勒
10、第第三三定律定律：（周期定律）（周期定律）半长轴半长轴行星绕太阳公行星绕太阳公转的周期转的周期孝义市实验中学校孝义市实验中学校行星行星半长轴半长轴 (x106 km)公转周期公转周期(天天)k 值值水星水星575787.9787.973.363.3610101818金星金星1081082252253.353.3510101818地球地球1491493653653.313.3110101818火星火星2282286876873.363.3610101818木星木星778778433343333.363.3610101818土星土星1426142610759107593.363.361010181
11、8天王星天王星2869286930686306863.373.3710101818海王星海王星4495449560188601883.373.3710101818同步卫星同步卫星0.04240.04241 11.031.0310101313月球月球0.38440.384427.32227.3221.031.0310101313比值比值 k 有什么特点？有什么特点？ 比值比值 k 是是一个一个与与行星无关而行星无关而只与太阳（中只与太阳（中心天体）有关心天体）有关的的恒量恒量！孝义市实验中学校孝义市实验中学校观察观察九大行星图思考九大行星图思考2 2、金星与地球都在绕太阳、金星与地球都在绕太阳运
12、转运转，那么那么金星上的一天金星上的一天肯定肯定比比 2424 小时小时短吗短吗? ?1 1、冥王星离太阳、冥王星离太阳“最远最远”，绕太阳运动的公转周期，绕太阳运动的公转周期最长，对吗？最长，对吗？对对肯定肯定孝义市实验中学校孝义市实验中学校 实际上实际上行星绕太阳的运动很接近圆，行星绕太阳的运动很接近圆，在中学阶段，可近似看成圆来处理问题，在中学阶段，可近似看成圆来处理问题，那么开普勒三定律的形式又如何？那么开普勒三定律的形式又如何？孝义市实验中学校孝义市实验中学校1、多数行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处、多数行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在在圆心圆心；2、对某一行星来说，它
13、绕太阳做圆周运动的角速度、对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（或线速度大小）不变，即行星做（或线速度大小）不变，即行星做匀速圆周运动匀速圆周运动；3、所有行星轨道、所有行星轨道半径的三次方半径的三次方跟它的公转周期的二跟它的公转周期的二次方的比值都次方的比值都相等相等，即，即:32rkT=孝义市实验中学校孝义市实验中学校一、一、“地心说地心说”与与 “ “日心说日心说”地球是中心地球是中心太阳是中心太阳是中心宇宙无限宇宙无限（科学精神推动了认识发展）（科学精神推动了认识发展）二、行星运动定律二、行星运动定律开普勒三定律开普勒三定律1 1、轨道、轨道定律：椭圆定律：椭圆2、面积定律、面积
14、定律: v近近v远远3 3、周期、周期定律：定律： r 3/ T2 = k（ k 是是一个只与中心天体质量有关的物理量）一个只与中心天体质量有关的物理量）孝义市实验中学校孝义市实验中学校 1、哈雷彗星最近出现的时间、哈雷彗星最近出现的时间是是 1986年年，天文学家哈雷预，天文学家哈雷预言，这颗彗星将每隔一定时间就会出现，请预算下一次飞言，这颗彗星将每隔一定时间就会出现，请预算下一次飞近地球是哪一年近地球是哪一年？提供数据提供数据：地球地球公转接近圆公转接近圆，彗星彗星的运动轨道的运动轨道则则是一个非常扁的椭圆是一个非常扁的椭圆；彗星彗星轨道的半轨道的半长轴长轴 R1 约约等于地球公转等于地球
15、公转半径半径 R2 的的 18 倍倍。解：根据开普勒第三定律解：根据开普勒第三定律33rrTT地地日日慧慧星星2 22 2地地球球绕绕日日慧慧星星绕绕日日=3223rTTr慧慧星星慧慧星星绕绕日日地地球球绕绕日日地地日日=31876 4T慧慧星星绕绕日日年年=则哈雷慧星下次出现的时间是：则哈雷慧星下次出现的时间是：1986+76=2062年年孝义市实验中学校孝义市实验中学校 2. 神神舟六号沿半径舟六号沿半径为为 R 的的圆周绕地球运动，其周期圆周绕地球运动，其周期为为 T，如，如果飞船要返回地面，可在轨道上的某果飞船要返回地面，可在轨道上的某一点一点 A 处处，将速率降低，将速率降低到适当数
16、值，从而使飞船沿着以地心为焦点的特殊椭圆轨道到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的特殊椭圆轨道运动，椭圆和地球表面运动，椭圆和地球表面在在 B 点点相切，如图所示，如果地球半相切，如图所示，如果地球半径径为为 R，求飞船，求飞船由由 A 点到点到 B 点点所需的时间。所需的时间。R R0AB孝义市实验中学校孝义市实验中学校解：开普勒定律虽是对太阳系统而言的，但该定律也适合地解：开普勒定律虽是对太阳系统而言的，但该定律也适合地球卫星系统，飞船返回时时以地心为焦点的椭圆轨道运行，球卫星系统，飞船返回时时以地心为焦点的椭圆轨道运行，那么应用开普勒第三定律可求返回时间。飞船返回时间为椭那么应用开普勒第三定律可求返回时间。飞船返回时间为椭圆运行周期的一半，圆运行周期的一半，而椭圆的半长轴为：而椭圆的半长轴为：由开由开普勒第三定律可得：普勒第三定律可得：所以所以：01()2RRR = =+ +3222RRTT = = 30212(1)28RtTTR = = =+ +孝义市实验中学校孝义市实验中学校1. 课外阅读课外阅读P33-35科学足迹科学足迹2. P33-35课堂作业：问题与练习课堂作业：问题与练习3、4孝义市实验中学校孝义市实验中学校