行星的运动教案

一 行星的运动

【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，感悟科学家对科学的执著和献身精神，培养学生热爱科学、献身科学的精神和勇于创新、敢于坚持真理、实事求是的科学态度。 【教学重点】 开普勒三定律。 【教学难点】 行星的椭圆轨道。 【教具准备】

细线、图钉、木板、铅笔、课件等

【教学过程】

课前预习

1、“地心说”的观点： 。代表人物

是 。

2、“日心说”的观点： 。代表人物是 。

3、“地心说”和“日心说”的共同点是什么？在“地心说”和“日心说”的争斗中，谁最终取得了胜利？取得胜利原因是什么？

4、开普勒第一定律： 。椭圆的特点是 。近日点：

，地球在近日点时，北半球是 （春、夏、秋、冬）；远日点： ，地球在远日点时，北半球是 （春、夏、秋、冬）。

5、开普勒第一定律说明了行星运动轨迹的形状，那不同的行星绕大阳运行时椭圆轨道相同吗?

6、开普勒第二定律： 。

7、行星沿着椭圆轨道运行，太阳位于椭圆的一个焦点上，则行星在远日点的速率与在近日点的速率谁大？

8、开普勒第三定律： 。公式

是 。

a39、公式2?k中的比例系数k可能与谁有关？

T基本知识

一、地心说和日心说

l．地心说：在古代，以希腊亚里士多德为代表，认为地球是宇宙的中心。其它天体则以地球为中心，在不停地运动。这种观点，就是“地心说”。公元二世纪，天文学家托勒密，把当时天文学知识总结成宇宙的地心体系，发展完善了“地心说”描绘了一个复杂的天体运动图象。

2．日心说：随着天文观测不断进步，“地心说”暴露出许多问题。逐渐被波兰天文学家哥白尼提出的“日心说”所取代。波兰天文学家哥白尼经过近四年的观测和计算，于1543年出版了“天体运行论”正式提出“日心说”。“日心说”认为，太阳不动，处于宇宙的中心，地球和其它行星公转还同时自转。“日心说”对天体的描述大为简化，同时打破了过去认为其它天体和地球截然有别的界限，是一项真正的科学革命。这种学说和宗教的主张是相反的。为宣传和捍卫这个学说，意大利学者布鲁诺被宗教裁判所活活烧死。伽利略受到残酷的迫害，后人把历史上这桩勇敢的壮举形容为：“哥白尼拦住了太阳，推动了地球。

二、开普勒行星运动三大定律

十七世纪，德国人开普勒在“日心说”的基础上，整理了他的老师，丹麦人第20多年观测行星运动的数据后，经过四年艰苦计算，总结了关于行星运动的三条规律，即：

开普勒第一定律：也叫椭圆轨道定律，它的具体内容是：所有行星分别在大小不同的轨道上同绕太阳运动。人阳在这些椭圆的一个焦点上。

他当时算出，火星的偏心率为0．093，是当时所知的在太阳系内最大的，因此椭圆轨道最为明显。他的这条定律否定了行星轨道为圆形的理论。

开普勒第二定律：对任意行星来说，他与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。 开普勒第三定律：行星绕太阳运动轨道半长轴的立方与运动周期的平方成正比。

即。

式中的k是只与太阳有关，与行星无关的常数。所以，也可以说行星绕太阳运动的轨道半径立方与周期平方成正比。

三、对天体运行问题的近似处理：

1．多数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。

例题分析

例1 地球绕太阳转，地球本身绕地轴自转，形成了一年四季春夏秋冬，则下面说法正确的是（ ）

A．春分地球公转速率最小 B．夏至地球公转速率最小 C．秋分地球公转速率最小 D．冬至地球公转速率最小

分析 ： 由开普勒第二定律知，地球与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积，在夏季，地球运动至远日点，离太阳最远，其速率最小。

答案 B

例2 若已知地球对它所有卫星的k值都等于1.01×10m/s,试求出月球运动的轨道半径（月球绕地球运转的周期大约是27天，月球轨道为圆）

1332

R3解：由开普勒第三定律2?k

T ∴

R?3kT2?31.01?1013?(27?24?3600)2m?3.8?108m

课堂练习

1.下列说法正确的是（ ）

A．天体运动是最完美和谐的匀速圆周运动

B．第谷是一名天才的观测家，正是他为开普勒的研究提供了大量的观测数据 C．第谷是第一个对天体的匀速圆周运动产生怀疑的人

D．开普勒在第谷精确观测的基础上，经过长期研究，终于发现了行星运动的规律 2.关于地球和太阳，下列方法正确的是（ ） A.太阳是围绕地球做匀速圆周运动的 B.地球是围绕太阳运转的

C.太阳总是从东边升起，从西边落下，所以太阳围绕地球运转 D.由于地心说符合人日常经验，所以地心说是正确的

T23.关于开普勒行星运动的公式3?k，以下说法正确的是（ ）

RA. k是一个与行星无关的常数

B.若地球绕太阳运转的轨道半长轴为R，周期为T，月球绕地球运转的半径为R′，周期

T2T'2为T′，则3?3

RR'C.T表示行星运动的自转周期

D.T表示行星运动的公转周期

4. 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，自转周期就越大 B．行星轨道的半长轴越长，公转周期就越大 C．水星的半长轴最短，公转周期最大

D．冥王星离太阳“最远”，绕太阳运动的公转周期最大

课堂小结：

本节学习时重点掌握开普勒三大定律，认识行星的运动，学好本节有利于对宇宙中行星的运动规律的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法，并有利于对人造卫星的学习。

布置作业

一．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。 二． 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？

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。 阅读课本64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。 三．活页作业往后做