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《行星的运动》教学设计


《行星的运动》教学设计
【教材分析】 本节课的学习内容, 是学习万有引力定律及天体运动问题的基础和前提。本 节内容的特点是:知识内容较少,但包含着的科学史料十分丰富,因此,本课的 教学设计应该立足于学生的科学精神的培养, 让学生在科学家关于天体运动问题 的研究历史中,感悟科学家求真、求简的研究思想和献身于科学的精神。 【设计说明】 开普勒的行星运动定律是本节课的中心内容,围绕这个中心内容,所展开 的是人类对天体运动认识的艰难历程,这正是对学生进行物理史、科学史教育的 契机。通过对历史的了解培养学生的历史唯物主义观点、辩证唯物注意观点,激 发学生不迷信权威, 不迷信教条的创新精神,树立献身科学的决心和信心是这节 课的教学重点。 因此,激趣及展现科学家独特的思维方式及推理方法是本设计的 中心。 【教学流程】 展示我们所知道的宇宙—日心说与地心说—开普勒行星运动定律—椭圆轨 道特征—行星运动定律的意义—解决问题 【教学目标】 一、知识与技能 认识椭圆;了解人类对天体运行的研究历史;理解开普勒三定律。 二、过程与方法

通过对天体运行研究历史的了解,体会科学研究的一般思路与方法──质 疑、批判、猜测、观察与实验。 三、情感态度价值观 通过对天体运行研究历史的了解,培养学生尊重客观事实、勇于创新、实事 求是的科学态度,感悟科学家对科学的执著和献身精神,培养学生热爱科学、献 身科学的精神。 【教学重点】 开普勒三定律。 【教学难点】 行星的椭圆轨道。 体验和理解把实验归纳和数学演绎结合起来研究问题的科 学方法。 【教具准备】 多媒体课件 实物投影仪 细线 图钉 木板、白纸 铅笔 【教学过程】 一、 引入新课

(一)、我们所知道的宇宙——多媒体演示大宇宙,并阅读文字:当代天文学的 研究成果表明: 宇宙是有层次结构的、物质形态多样的、不断运动发展的天体系统。 由小到大-卫星、行星、恒星、星云、银河系及河外星系、星系团、本超星系团。 太阳系-由八大行星、 小行星、彗星和流星体组成;

银河系-由 2500 亿颗类似太阳的恒星和星际物质构成更巨大的天体系统; 星系团-大约由 10 亿个类似银河系的河外星系聚集成大大小小的集团; 本星系群-包括银河系在内约 40 个星系构成的一个小星系团。 超星系团-若干星系团集聚在一起构成更大、更高一层次的天体系统; 本超星系团-本星系群和其附近的约 50 个星系团构成的超星系团叫做本超星系 团。 (二)、多媒体演示太阳系八大行星,指出冥王星为何不再是太阳的行星。 二、新课教学 请同学们阅读教材 p32 第一自然段内容讨论思考下列问题: 1.古代人对天体运动存在哪些看法? 2.“地心说”和“日心说”的观点分别是什么? 3.为什么“地心说”在古代长期被认为是正确的? 教师讲述:人类对天体运行的认识,起源于托勒密的“地心说”,经哥白尼发展 到了“日心说”, 开普勒的“行星运动定律”第一次为天体的运动立了法。而完 全解决天体运动问题的则是“站在巨人肩膀上”的牛顿。 探究一:第谷、开普勒的研究 .课件展示一:人类对天体运动的认识历史 课件展示二:地心说与日心说 (1)地心说:认为地球是宇宙中心,任何星球都围绕地球旋转。

该学说最初由古希腊学者欧多克斯提出,后经亚里士多德、托勒密进一步发展而 逐渐建立和完善起来。 尽管它把地球当作宇宙中心是错误的,然而地心说是世界 上第一个行星体系模型,它的历史功绩不应抹杀。 n 说”. n 地心说认为地球是宇宙的中心,是静止不动的,太阳、月亮及其 托勒密于公元二世纪,提出了自己的宇宙结构学说,即“地心

他的行星都绕地球运动. n (2)日心说 n n 理论. 开普勒(1571-1630),德国天文学家,第谷的助手,擅长数学归纳,他按照匀速 圆周运动进行尝试性计算, 与第谷的观测数据有 8 分的角度偏差,哥白尼的“完 美”“和谐”的匀速圆周运动第一次受到了怀疑. 3.做一做:画椭圆──认识椭圆:两个焦点、长短半轴,椭圆上的点到两焦点 的距离之和总从什么规律? 4.组织讨论:分组讨论──展示结果──师生评价──教师小结 (1)日心说的基本内容是什么? 所有行星都围绕太阳运动,太阳是行星运动轨道的中心。 (2)第谷的主要贡献是什么? 日心说认为太阳是静止不动的,地球和其他行星都绕太阳运动. 1543 年哥白尼的《天体运行论》 出版,书中详细描述了日心说 地心说直到 16 世纪才被哥白尼推翻.

建立天文台、 创造观测仪器,一生致力于对天体运动的观察和数据的收集整 理,为开普勒的研究提供了有力的事实依据。 (3)开普勒对天体运行规律研究的成果是什么? 师生总结──开普勒行星运动定律 1.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。 2. 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。 3.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, 即

教师讲述──式中的 k 是只与太阳有关,与行星无关的常数。 教师讲述──开普勒的行星运动定律,奠定了现代天文学的基础,牛顿正是在这 个基础上,提出了质点模型、发明使用了微积分,舍弃了其它行星的影响,才发 现了万有引力定律,实现了天上、地上运动的统一。 实际上,行星的运动轨道十分接近圆,在中学阶段的研究中我们按圆轨道处理。 这样就可以说: 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。 需要注意:

(1)开普勒定律不仅适用于行星,也适用于卫星,只不过此时比值 星质量所决定的另一恒量.

k

是由行

(2)行星的轨道都跟圆近似,因此计算时可以认为行星是做匀速圆周运动. (3)开普勒定律是总结行星运动的观察结果而总结归纳出来的规律,它们每一 条都是经验定律,都是从观察行星运动所取得的资料中总结出来的.

【课堂练习】 例 1:我们知道木星围绕太阳运行,那么:(1)以木星绕太阳的运行轨道为参 考, 太阳处在什么位置?木星运行中经过轨道上的不同位置时线速度一样吗?如 何改变?(2)地球、木星公转轨道的半长轴分别是 a1.a2,周期分别是 T1.T2,则 这四个数据间有什么关系? 解析:(1)一个焦点上,离太阳近时线速度大,离太阳远时线速度小。木星 由远日点向近日点运动时线速度增大,反之减小。 (2)或 例 2:若按近似处理办法,上例中各问题的结果如何? 解析:(1)圆心,不变。(2) 思考练习 1.第谷、开普勒是在怎样的社会环境和科学技术条件下研究天体运行规律,并 得出结果的? 或

2.苏格拉底认为,真理的产生就像婴儿的出生一样,是一个痛苦的过程,这个 过程需要自己的努力, 更需要别人的帮助。 从本节课的学习, 谈谈你对此的理解。 三、新课小结 教师讲述──开普勒的行星运动定律,为人们揭开了天体运动的神秘面纱, 使人们认识到, 天体的运动是可以被认识的不是神秘莫测的,更重要的是动摇了 “上帝主宰一切”的神学思想对人们的束缚, 开创了运用科学方法研究宇宙天体 的先河,催生了现代天文学。 四、布置作业 1.复习课文,继续完成两个思考题。书面完成课本“问题与练习”1─4。 2.阅读课本 33 页“科学足迹”,撰写小论文《艰难的历程》。 3. 思考问题: 是什么力使一颗星围绕另一颗星运动?并预习下节学习内容。



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