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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载新人教版高中物理必修二 同步教案第六章 万有引力与航天第一节 行星的运动【教学目标】学问与技能1、知道地心说和日心说的基本内容；2、知道全部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、知道全部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、懂得人们对行星运动的熟悉过程是漫长复杂的,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熟悉,了 解人类熟悉事物本质的曲折性并加深对行星运动的懂得；情感态度
2、与价值观 1、澄清对天体运动神奇模糊的熟悉,把握人类熟悉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懂得和应用【教学课时】1 课时【探究学习】一、人类熟悉天体运动的历史 1、“ 地心说” 的内容及代表人物：2、“ 日心说” 的内容及代表人物：二、开普勒行星运动定律的内容a3开普勒第肯定律：；即：开普勒其次定律：；开普勒第三定律：2kT在高中阶段的学习中,多数行星运动的轨道能够按圆来处理；引入新课 多媒体演示：天体运动的图片浏览；在浩渺的宇宙中有很多大小不一、外形各异的天体,如月亮、地球、太阳、夜空中的星 星 由这些天体组
3、成的广袤无限的宇宙始终是我们希望明白、不断探究的领域； 人们对行 星运动的熟悉过程是漫长复杂的,历史上有过不同的看法,科学家对此进行了不懈的探究,通过本节内容的学习,将使我们正确地熟悉行星的运动；名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载新课讲解 一、古代对行星运动规律的熟悉 问 1：古人对天体运动存在哪些看法 . “ 地心说” 和“ 日心说”问 2什么是“ 地心说”.什么是“ 日心说”. ” 地心说” 认为地球是宇宙的中心,是静止不动的,大阳、月亮以及其他行星都绕地球运动, “ 日心说” 就认为太阳是静止
4、不动的,地球和其他行星都绕太阳运动“ 地心说的代表人物：托勒密古希腊 “ 地心说符合人们的直接体会,同时也符合势力强大的宗教神学关于地球是宇宙中心的熟悉,故地心说一度占据了统治位置问 3：“ 日心说” 战胜了“ 地心说”,请阅读第人类对行星运动规律的熟悉,找出“ 地 心说” 遭受的尴尬和“ 日心说的胜利之处地心说所描述的天体的运动不仅复杂而且问题很多,假如把地球从天体运动的中心位置移到一个一般的、绕太阳运动的位置,换一个角度来考虑天体的运动,很多问题都可以解决,行星运动的描述也变得筒单了“ 日心说” 代表人物：哥白尼,“ 日心说” 能更完善地说明天体的运动 二、开普勒行星运动三定律问 1：古人
5、认为天体做什么运动. 他们认为天体的运动不同于地面物体的运动,天体做古人把天体的运动看得非常神圣,的是最完善、最和谐的匀速圆周运动问 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 . 开普勒认为行星做椭圆运动他发觉假设行星傲匀逮圆周运动,运算所得的数据与观测数据不符,只有认为行星做椭圆运动,才能说明这一差别问 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.详细表述是什么. 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（多媒体播放行星绕椭圆轨道运动的课件）名师归纳总结 开普勒第肯定律：全部行星绕太阳运动的轨道都是
6、椭圆 ,太阳处在 椭圆的一个焦点上第 2 页,共 5 页问 4：这肯定律说明白行星运动轨迹的外形,不同的行星绕大阳运行时椭圆轨道相同吗. - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载不同 教材做一做 可以用一条细绳和两图钉来画椭圆如图 71l 所示,把白纸镐在木板上,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. 图 7.1-1 开普勒其次定律：对任意一个行星来
7、说,它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积问 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？由于相等时间内面积相等,所以近日点速率大；开普勒第三定律：全部行星的椭圆轨道的半长轴 的三次方跟 公转周期 的平方的比值都相等 （如图 71l）（投影九大行星轨道图或见教材页图 7.1-3）问 6：由于行星的椭圆轨道都跟圆近似,在中学阶段讨论中按圆处理,开普勒三定律适用于圆轨道时,应当怎样表述呢 . 1、多数大行星绕太阳运动轨道半径非常接近圆,太阳处在圆心上；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；3、全部行
8、星的轨道半径的三次方跟它的公转周期的平方的比值都相等如用 R 代表轨道半径,T 代表公转周期,开普勒第三定律可以用下面的公式表示：比值 k 是一个与行星无关的恒量；参考资料：给出太阳系九大行星平均轨道半径和周期的数值,供课后验证；问7 ：这名师归纳总结 k 水=3.36 1018 一定第 3 页,共 5 页律发现了所有K 金=3.35 1018 行星K 地=3.31 1018 的轨道的K 火=3.36 1018 半长轴与公转- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载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
9、依据开普勒第三定律知：全部行星绕太阳运动的半长轴的三次方跟公转周期二次方的比值是一个常数k,可以猜想,这个“k” 肯定与运动系统的物体有关由于常数k 对于全部行星都相同,而各行星是不一样的,故跟行星无关,而在运动系中除了行星就是中心天体太阳,故这一常数“k肯定与中心天体太阳有关说明： 开普勘定律不仅适用于行星绕大阳运动,也适用于卫星围着地球转,K 是一个与行星质量无关的常量,但不是恒量,在不同的星系中,【课堂训练】K 值不相同； K 与中心天体有关；例 1 关于行星的运动以下说法正确选项（）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
10、周期就最长D冥王星离太阳“ 最远”,公转周期就最长2.为什么说曲线运动肯定是变速运动 . 3分析：由开普勒第三定律 a2 k 可知, a 越大, T 越大,故 BD 正确, C 错误；式中T的 T 是公转周期而非自转周期,故 A 错；答案： BD 例 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；就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；此题考查开普勒第三定律的应用；解：由开普勒第三定律a3k可知：a3k中的 k 是一个与行星T2对地球：3 a 1k对木星3 a 2k2 T 12 T 2所以
11、a23 T 2/T 12a 1.524 a 1点拨：在利用开普勒第三定律解题时,应留意它们的比值2T运动无关的常量；例 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,试判定地球所受向心力如何变化；如此向心力突然消逝,就地球运动情形将如何？思维入门指导：行星的运动为曲线运动,因此本节学问经常和曲线运动学问相综合；名师归纳总结 解：由于地球在远离太阳运动的过程中,其速率减小, 据牛顿其次定律有,Fnmv,第 4 页,共 5 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载由开普勒其次定律知,地球在远离太阳运动的过程中角速度
12、（单位时间内地球与太阳的连线扫过的角度）也减小,故向心力 F 减小；如此向心力突然消逝,就地球将沿轨道的切线方向做离心运动；点拨： 地球绕太阳的运动虽然并非匀速圆周运动,球的速度方向均沿椭圆的切线方向；【课堂小结】但向心力公式仍适用；任一时刻,地老师活动： 让同学概括总结本节的内容；请一个同学到黑板上总结,其他同学在笔记本上总结,然后请同学评判黑板上的小结内容；同学活动： 仔细总结概括本节内容,并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结,看谁的更好,好在什么地方；点评 ：总结课堂内容,培育同学概括总结才能；老师要放开, 让同学自己总结所学内容,答应内容的次序不同,从而构建他们自己的知识框架；本节学习的是开普勒行星运动的三定律,其中第肯定律反映了行星运动的轨迹是椭圆,其次定律描述了行星在近日点的速率最小,在远日点的速率最大,第三定律揭示了轨道半长轴与公转周期的定量关系在近似运算中可以认为行星都以太阳为圆心做匀速圆周运动；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 5 页