人教课标版高中物理必修二：《行星的运动》教案-新版

万有引力与宇宙航行（答案在最后）1．行星的运动知识结构导图核心素养目标物理观念：行星的运行轨道及运行规律．科学思维：用圆周运动规律近似处理行星的椭圆运动．科学探究：归纳总结开普勒定律的科学认知过程．科学态度与责任：开普勒定律在分析实际问题中的应用．知识点一地心说与日心说阅读教材第44页第1自然段．1．地心说：______是宇宙的中心，是______的，太阳、月球以及其他星体都绕______运动．2．日心说：________是静止不动的，地球和其他行星都绕________运动．．局限性：都把天体的运动看得很神圣，认为天体的运动假设地球绕太阳运动的道是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点根据曲线运动的特点，从秋分到冬至再到春分经历的时间比从春分到夏至再到秋分经历的时间短，要短．知识点二开普勒定律阅读教材第44～45页“定律内容开普勒第一定律所有________运动的轨道都是__________________________开普勒第二定律对________说，它与太阳的连线在________开普勒都相同的常量假设地球绕太阳运动的道是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点根据曲线运动的特点，从秋分到冬至再到春分经历的时间比从春分到夏至再到秋分经历的时间短，所以秋冬两季比春夏两季要短．【思考辨析】判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”．(1)宇宙的中心是太阳，所有行星都在绕太阳做匀速圆周运()(2)与日、地距离相比，恒星离地球都十分遥远．(3)围绕太阳运动的行星的速率是一成不变的．(4)开普勒定律仅适用于行星绕太阳的运动．(5)行星轨道的半长轴越长，行星的公转周期越大．(6)在中学阶段可认为地球围绕太阳做圆周运动．要点一古代对行星运动规律的认知1．地心说：(1)内容：地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动．(2)代表人物：托勒密．2．日心说：(1)内容：太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动．(2)代表人物：哥白尼．3．两种学说的局限性：它们都把天体的运动看得很神圣，认为天体的运动必然是最完美、最和谐的匀速圆周运动，而这和丹麦天文学家第谷的观测数据不符．两种学说的代表人物点睛：日心说能解释许多地心说不能解释的自然现象，实际上在银河系中太阳不是静止不动的，太阳也不是宇宙中心，日心说也不是完全正确的．【例1】下列说法正确的是()A．地球是宇宙的中心，太阳、月球及其他行星都绕地球运动B．太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳转动C．地球是绕太阳运动的一颗行星D．日心说比地心说完美，因此哥白尼的日心说完全正确练1关于地心说和日心说，下列说法正确的是()A．地心说的参考系是太阳B．日心说的参考系是太阳C．地心说和日心说只是参考系不同，两者具有等同的价值D．日心说是由爱因斯坦提出来的要点二开普勒行星运动规律探究点1如图，a、b分别是远日点和近日点，试根据开普勒第二定律分析行星在近日点和远日点附近运动时速度哪个较大，哪个较小？探究点2开普勒第三定律中的k值与什么有关？1.第三定律反映了行星公转周期跟轨道半长轴之间的依赖关系．椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越大；反之，其公转周期越小．AB间距的一半，与行星无关，只与太阳有关．的含义的理解是由中心天体决定的，中心天体不同则是由中心天体太阳决定的；月球围绕地球是由中心天体地球决定的，而这两个常量是不同的．气象卫星绕地球运动时，常数k只与地球质量有关题型一对开普勒第一定律的理解【例2】下列说法正确的是(A．太阳系中的八大行星有一个共同的轨道焦点B．行星的运动方向总是沿着轨道的切线方向C．行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直．太阳是静止不动的只要对开普勒第一定律理解透彻了，开普勒第二定律的应用如图所示，“嫦娥三号”绕月球沿椭圆轨道运行，绕、B分别为近月点和远月点，距离相等的点，则下列说法正确的是点到B点运行速率逐渐增大点到B点运行速率逐渐减小点到C点的运行时间等于四分之一周点到C点的运行时间小于四分之一周应用开普勒第三定律解题的思路①判断两个行星的中心天体是否相同，体开普勒第三定律才成立；②明确题中给出的周期关系或半径关系；③根据开普勒第三定律列式求解．如果将椭圆道近似按圆道处理，那么开普勒第三定律中椭圆的半长轴即近似为圆的半径．开普勒第三定律的应用为绕地球沿椭圆轨道运行的卫星，椭圆；C为绕地球沿圆周运动的卫星，T C.下列说法或关系式中正确的是卫星轨道的一个焦点上，运动的速度大小均不变，该比值的大小仅与地球有关某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，半径为月球绕地球运转半径的19，设月球绕地球运动的周期为天，则此卫星的运转周期大约是()C．1天D练3“北斗”卫星定位系统由地球静止轨道卫星卫星)、中轨道卫星和倾斜同步卫星组成，地球静止轨道卫星和中轨道卫星都在圆轨道上运行，它们距地面的高度分别约为地球半径的6倍和3.4A．静止轨道卫星的周期约为中轨道卫星的做一做用图钉和细绳画椭圆(教材P45)绘制椭圆可以用一条细绳和两只图钉来画椭圆．如图，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，用一支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作椭圆的焦点．保持绳长不变，当两焦点不断靠近时，椭圆形状如何变化？焦点重合时，半长轴转变为什么？提示：椭圆越来越接近圆形，焦点重合时半长轴和半短轴相等，成为圆的半径.1．(多选)下列选项中，属于“日心说”很快得到传播的原因的是()A．如果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．如果以太阳为中心，可以解决许多问题，并且描述行星的运动也变得简单了C．人们观测到地球确实是围绕太阳运转的D．人们理解了太阳东升西落的现象是由地球自转引起的2．如图所示，海王星绕太阳在椭圆轨道上运动，P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点，海王星运行的的运动过程中()所用时间等于T04所用时间等于T04速率逐渐减小所用时间等于T02．为了探测引力波，“天琴计划”预计发射地球卫星其轨道半径约为地球半径的16倍，另一地球卫星与Q的周期之比约为．太阳系有八大行星，八大行星离地球的远近不同，绕太下列反映周期与轨道半径关系的图像中．国际天文学联合会大会投票，通过了新的行星定义，冥王星被排除在太阳系大行星行列之外，太阳系的大行星数量由九颗减为八颗．若将八大行星绕太阳运行的轨迹粗略地认为是圆，各星球半径和轨道半径如下表所示：水星金星地球火星木星土星天王杂，不便于描述和研究，地球和太阳都不是宇宙的中心，故C 正确．【答案】C练1解析：地心说认为太阳及其他星体围绕地球运动，参考系为地球，A错误；哥白尼提出了日心说，日心说认为一切天体都绕太阳运动，参考系为太阳，B正确，D错误；地心说的提出是因为古代人缺乏足够的宇宙观测数据，以及怀着以人为本的观念，因此他们误认为地球就是宇宙的中心，而其他的星体都绕地球运行．天主教教会认为地心说是世界观的“正统理论”．而日心说是在足够的天文观测的数据基础上，由哥白尼提出的，符合科学研究的结果，而不是臆想出来的，是科学的一大进步，故两者不具有等同的价值，C错误．答案：B要点二探究点1提示：根据开普勒第二定律，行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等，就可判断行星在近日点附近运动时速度较大而在远日点附近运动时速度较小．探究点2提示：k值是由中心天体本身决定的常量，也就是说，在中心天体不同的系统里k值是不同的，在中心天体相同的系统里k值是相同的．【例2】【解析】太阳系中八大行星绕太阳运动的轨迹都是椭圆，而太阳位于八大行星椭圆轨道的一个共同焦点上，故A正确；行星的运动轨迹为椭圆，即行星做曲线运动，速度方向沿轨道的切线方向，故B正确；椭圆上某点的切线并不一定垂直于此点与焦点的连线，故C错误；太阳并非静止，它围绕银河系的中心不断转动，故D错误．【答案】AB【例3】【解析】根据开普勒第二定律可知，“嫦娥三号”从A点到B点运行速率逐渐减小，选项A错误，B正确；“嫦娥三号”从A点到C点运行的平均速率大于从C点到B点运行的平均速率，可知从A点到C点运行时间小于四分之一周期，选项C错误，D正确．【答案】BD【例4】【解析】由开普勒第一定律可知，选项A正确；由开普勒第二定律可知，B卫星绕地球转动时速度大小在不断变。

人教版高一物理必修二《行星的运动》教案及教学反思1. 教学目标本次教学的目标是让学生能够：1.理解行星的运动轨迹和规律。

2.掌握行星加速度的计算方法。

3.熟悉行星的运动模拟实验过程，能够正确分析实验数据。

4.了解行星运动与宇宙物理学的关系。

2. 教学重难点教学重点：1.行星的运动轨迹和规律。

2.行星的加速度的计算方法。

教学难点：1.行星运动的三大运动定律如何应用。

2.通过模拟实验计算出行星的加速度值。

3. 教学内容3.1 行星的运动轨迹和规律行星运动的规律是由开普勒三定律给出的，行星按照椭圆轨道绕太阳公转。

具体而言，第一定律是说行星的轨道为椭圆，太阳在椭圆两个焦点中间一个。

第二定律是说，当行星接近太阳的时候，行星的速度会加快，离太阳越远的时候，行星的速度会减慢。

第三定律是说，行星公转的周期的平方与行星到太阳距离的立方成正比。

3.2 行星加速度的计算方法行星的加速度包含两个部分，一是因为行星距离太阳的距离不同，另一个是因为行星速度不同。

因此，可以通过计算太阳引力对行星的作用和行星向心力的大小来计算行星的加速度。

具体而言，行星到太阳的距离为r，行星的轨道速度为v，太阳对行星的引力大小为F，那么行星的加速度为$a=\\frac{F}{m}=\\frac{GM}{r^2}$，其中G为万有引力常数，M为太阳质量。

4. 教学步骤4.1 模拟实验通过模拟实验的方式让学生直观感受行星的运动规律和加速度的计算方法。

1.将学生分成小组，每个小组选出一名组长，负责掌握实验流程和数据采集。

2.教师介绍实验流程，让学生了解实验目的和结果。

3.小组成员们进行数据采集，记录行星的轨迹和速度数据，并进行数据处理和分析。

4.组长将小组实验结果展示给整个班级，让学生互相交流和讨论。

4.2 讲解理论知识基于模拟实验结果，讲解相关理论知识，包括行星的运动规律和加速度的计算方法。

1.介绍行星运动的三大定律，并让学生理解应用方式。

2.讲解计算行星加速度的方法，强调引力和向心力的作用。

第六章万有引力与航天本章设计本章主要在讲述了万有引力定律的发现及其在天体运动中的应用万有引力定律是在哥白尼、伽利略、开普勒等人的天文研究成果基础上，由牛顿运用力原理发现的重要定律万有引力定律阐明了宇宙万物之间普遍存在的相互作用力的规律,为人们认识天体的运动奠定了基础本章教材内容可分为三个单元第一单元(第1节—第3节)介绍万有引力定律的建立过程从观察行星运动、描述行星运动规律开始，人类对行星运动规律的认识经历了从“地心说”到“日心说”，直到开普勒的行星运动规律牛顿根据这些已知的运动规律，探究运动规律的原因，先提出猜想，再经月—地检验，再将其合理推广到一切物体之间，得到万有引力定律第二单元（第4节—第5节）：列举万有引力定律的成就一是理论成就“称量地球的质量”“发现未知天体”等；二是其实践成就，航天事业的发展及其巨大成果第三单元(第6节)经典力的局限性从低速到高速、从微观到宏观、从弱引力到强引力三个方面提出问题，留给生思考的空间本章的重点内容是万有引力定律在天体运动中的应用、人造卫星的发射和运行及航天活动，难点是万有引力定律的发现过程及天体运动的综合性分析与计算通过本章的习,我们要了解人们对天体运动认识的发展过程和牛顿发现万有引力定律的认识过程以及思考和研究问题的方法,掌握解决天体的运动、人造地球卫星、宇宙速度等实际问题的解题方法,进一步加深对力和运动关系的理解,提高分析和解决实际问题的能力习万有引力定律在宇宙航行中的应用时,要引导生进行跟生活、跟社会联系的思考,让生体会到物理就在我们的身边,增进与生活、社会的联系万有引力、人造卫星是近年高考的热点内容,由于航空航天技术、卫星技术属于现代技发展的重要领域,所以近些年的高考对万有引力、人造卫星的考查每年都有高考强调理论联系实际,其中与现代技的联系是一个重要方面,同时体现高考试卷的现代性随我国宇宙事业的迅速发展(如我国神舟飞船发射及准备发射月球卫星),今后仍将是高考的热点之一，教时要给予高度重视在理解和把握本章内容时,要和前一章的匀速圆周运动结合起,找出物体做圆周运动的半径,以及做圆周运动的向心力由哪些力提供,从而求出题目所要求的结果,切不可不加分析死记硬背本章共6节,建议用8课时,备课时安排如下：文本式教设计整体设计本节内容包括“地心说”“日心说”的内容及争论的焦点、开普勒三大定律的内容等知识点习这一节的主要目的是为了下一节推导万有引力定律作铺垫,因此教材中没有过重地讲述开普勒的三大定律,而是将三大定律的内容综合在一起加以说明,节后也没有安排练习本节内容对生说是抽象的、陌生的，甚至无法去感知对天体的运动充满好奇,又觉得非常神秘而不易理解所以我们必须去引导生了解人们对星体运动认识的发展过程,从“日心说”和“地心说” 的内容到其两者这间的争论，从第谷的精心观测到开普勒的数运算，在生整体感知的过程中引导生体会这些大师们的思路、方法及他们的一丝不苟的精神，并激发他们热爱、探索真理的求知热情“日心说”“地心说”及两者之间的争论有许多内容可向生介绍，教材为了简单明了地简述开普勒关于行星运动的规律，没有过多地叙述这些内容教中可根据生的实际情况加以补充具体授课中教师可以用故事的形式讲述,也可以通过放资料片和图片的形式讲述,也可大胆地让生进行发言在讲授“日心说”和“地心说”时，先不要否定“地心说”，让生了解托勒密巧妙的解释，同时让生明白哥白尼的理论推翻了统治人类长达一千余年的地球是宇宙中心的“地心说”理论，为宣传和捍卫这一说，意大利的思想家布鲁诺惨遭酷刑，伽利略也为此受到残酷迫害,借此对生进行情感教育教重点对开普勒三大定律的理解教难点1开普勒三大定律的适用范围2对开普勒第三定律中的理解课时安排1课时三维目标知识与技能1了解地心说和日心说的基本内容2明确开普勒三大定律,能应用三定律分析问题3知道人类对行星运动的认识过程过程与方法1了解观察在发现行星运动规律中的作用认识物理实验在物理发展过程中的重要作用2了解研究方法对人类认识自然的重要作用情感态度与价值观1通过开普勒行星运动定律的建立过程,渗透发现的方法论教育,建立的宇宙观2通过人类对行星运动规律认识过程的曲折与艰辛,习家们实事求是、尊重客观事实、敢于坚持真理、勇于创新和不怕牺牲的态度与精神教过程导入新课故事导入《天问》是战国时期楚国伟大诗人屈原的佳作,屈原对茫茫宇宙提出了一系列问题：“遂古之初，谁传道之？”上下未形，何由考之？……夜光何德，死则又育？厥利维何，而顾菟在腹？”这些都反映了人类对星空的向往，体现了人类了解自然奥秘的渴望面对浩瀚的星空,哪里才是宇宙的中心?“地心说”“日心说”孰是孰非？情景导入太阳每天东升西落；月亮由东向西运行，有时弯如镰，有时圆如盘，每月变化一次；天上的星星有的看起不动，有的如闪电划过夜空，日月星辰的这些运动，人们从遥远的古代就注意了但是,日月交替,斗转星移,天体的运动遵循什么规律?浩瀚星空,哪里才是宇宙的中心?从这一节开始,我们将习这些规律复习导入复习旧知：圆周运动的基本公式⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫=======⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧======动也适用于非匀速圆周运即适用于匀速圆周运动只适用于匀速圆周运动,22222222v m r m r m v F v r r v a t v v r T T t T r t s v ωωωωωωπππϕωπ 匀速圆周运动的特点速率、角速度不变，速度、加速度、合外力大小不变，方向时刻变化合外力就是向心力,它只改变速度方向非匀速圆周运动合外力一般不是向心力,它不仅要改变物体速度大小(切向分力),还要改变速度方向(向心力)生活中的圆周运动⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧离心现象航天器中的失重现象汽车过拱形桥火车转弯很多天体的运动就是圆周运动,在习中我们将应用圆周运动的知识解决天体运动的问题本节课我们先习第一节行星的运动推进新课一、“地心说”和“日心说”的发展过程课件展示：在浩瀚的宇宙中，存在着无数大小不一、形态各异的星球，而这些天体是如何运动的呢？在古代，人类最初通过直接的感性认识，建立了“地心说”的观点，认为地球是静止不动的，而太阳和月亮绕地球转动因为“地心说”比较符合人们的日常经验，太阳总是从东边升起，从西边落下，好像太阳绕地球转动正好，“地心说”的观点也符合宗教神关于地球是宇宙中心的说法，所以“地心说”统治了人们很长时间但是随着人们对天体运动的不断研究，发现“地心说”所描述的运动不仅复杂而且问题很多如果把地球从天体运动的中心位置移到一个普通的、绕太阳运动的行星的位置，换一个角度考虑天体的运动，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变得简单了随着世界航海事业的发展,人们希望借助星星的位置为船队导航,因而对行星的运动观测越越精确再加上第谷等家经过长期观测及记录的大量观测数据,用托勒密的“地心说”模型很难得出完美的解答当时,哥伦布和麦哲伦的探险航行已经使不少人相信地球并不是一个平台,而是一个球体,哥白尼就开始推测地球是不是每天围绕自己的轴线旋转一周呢?他假设地球并不是宇宙的中心,它与其他行星都是围绕着太阳做匀速圆周运动这就是“日心说”的模型用“日心说”能较好地和观测的数据相符合,但它的思想几乎在一个世纪中被忽略,很晚才被人们接受原因有(1)“日心说”只是一个假设利用这个“假设”，行星运动的计算比“地心说”容易得多但著作中有很不精确的数据根据这些数据得出的结果不能很好地跟行星位置的观测结果相符合(2)当时的欧洲的统治者还是教会,把哥白尼的说称为“异端说”，因为它不符合教会的利益,致使这个正确的观点被推迟一个世纪才被人们所接受德国的物理家开普勒继承和总结了他的导师第谷的全部观测资料及观测数据,也是以行星绕太阳做匀速圆周运动的模型思考和计算的,但结果总是与第谷的观测数据有8′的角度误差当时公认的第谷的观测误差不超过2′开普勒想,很可能不是匀速圆周运动在这个大胆思路下,开普勒又经过四年多的刻苦计算,先后否定了19种设想,最后终于计算出行星是绕太阳运动的,并且运动轨迹为椭圆,证明了哥白尼的“日心说”是正确的,并总结为行星运动三定律设计意图：通过观看上述材料,让生了解前人对问题的一丝不苟、孜孜以求的精神,引导生对待习更应该是脚踏实地、认认真真,不放过一点疑问,要有热爱、探索真理的热情及坚强的品质，实现自己的人生价值问题探究通过观看上述材料及课本内容，要求生解决以下问题：1在古代，人们对天体的运动的认识有哪几种说？2各个说的内容是怎样的？代表人物是谁？3哪种说更先进？用现在的观点，如何认识这两种说？4是哪位家否定了古人的观点？他发现了什么规律？生思考、交流后总结出结论：1地心说：地球是静止不动的，地球是宇宙的中心代表人物托勒密(古希腊)托勒密(Py,90—168)地心说符合人们的直接经验,同时也符合势力强大的宗教神关于地球是宇宙中心的认识,故地心说一度占据了统治地位2日心说太阳是静止不动的,地球和其他行星都绕太阳运动代表人物哥白尼哥白尼(Nc pc,1473—1543)3日心说能更完美地解释天体的运动古代的两种说都不完善,因为太阳、地球等天体都是运动的鉴于当时对自然的认识能力,日心说比地心说更先进4开普勒否定了古人认为天体做匀速圆周运动的观点,他发现了行星的运动规律二、开普勒运动定律1第谷的观测第谷（1564—1601）是丹麦的天文家、出色的观测家，历时二十年观测，记录了行星、月亮、彗星的位置第谷本人虽然没有描绘出行星运动的规律,但他积累的资料为开普勒的研究提供了坚实的基础2开普勒对行星运动的描述开普勒(1571—1630)是德国的天文家、数天才开普勒与第谷一起工作了十八个月后,第谷去世了,开普勒以全部的精力整理了第谷的观测资料,在哥白尼说的基础上又迈进了一步,于1609年在他的著作《新天文》中提出了著名的三大定律中的前两条,十年后,又提出了第三条定律教师活动］1出示行星运动的挂图2放有关行星运动的录像通过放录像,让同能看到三维的立体画面,让同们的感性认识又提高一步 课件展示］开普勒行星运动的规律开普勒第一定律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如右图所示说明：该定律又叫椭圆轨道定律,行星与太阳间的距离一直在变开普勒第二定律对于任意一个行星说,它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积如图所示说明：该定律又叫面积定律开普勒第三定律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说明：该定律又叫周期定律数表达式：23T a =,或者22322131T a T a ,其中为椭圆轨道的半长轴，T 为公转周期实践拓展实际上,多数行星绕太阳运动的轨道与圆十分接近,所以在中阶段的研究中能够按圆处理,那么开普勒三大定律应该如何表述?引导生思考,讨论明确第一定律多数行星绕太阳运动的轨道十分接近圆,太阳处在圆心第二定律对某一行星说,它绕太阳做圆周运动的角速度(或线速度大小)不变,即行星做匀速圆周运动第三定律所有行星轨道半径的三次方跟它公转周期的二次方的比值都相等 设计意图通过该实践拓展使生了解处理物理问题的一般方法抓住主要矛盾,忽略次要因素,提高生逻辑思维能力及归纳总结能力疑难探究疑难点一：开普勒第三定律中的如何理解?它由什么因素决定?疑难点二：开普勒三定律是通过研究行星运动的规律得出的,那么卫星绕行星运动是否也遵守这些规律呢?如果遵守该如何表述?疑难点三：我们通常将行星的轨道近似为圆,这样合理吗?释疑1：比值是一个与行星无关的常量,只跟行星所围绕的天体有关,即由中心天体决定,因此对于绕同一天体运行的行星此比值是相同的开普勒第三定律也适用于卫星绕行星的运动,这时的比值是与行星无关的常量此结论可由下题得出下表所给出的是太阳系中八大行星绕太阳做椭圆运动的平均轨道半径的数值和周期的数值从表中任意选择三个行星验证开普勒定律,并计算常量=23TR 的值由生自己动手计算，可提高生动手计算的能力，并加深的决定因素的理解通过计算得出值近似相等,得出由中心天体决定释疑2：研究表明开普勒三定律同样适用于卫星绕行星的运动,即卫星绕行星运动的轨道是椭圆,行星位于椭圆的一个焦点上;行星与卫星的连线在相等的时间内扫过的面积相等;同一行星的卫星轨道半长轴的三次方跟运转周期平方的比值都相等(只不过此时的23TR =′中的恒量′与行星中的比值不同) 方法链接：处理问题时可以作合理的近似释疑3：经观测,多数大行星的轨道十分接近圆,所以中阶段的研究中可以按圆处理 典型例题例1 (开普勒第二定律的应用)某行星沿椭圆轨道运行,远日点离太阳的距离为,近日点离太阳的距离为b,过远日点时行星的速率为v,则过近日点时的速率为( )Av b =a v a b Bv b =a v b a v b =a v b a Dv b =a v ab 解析：如图所示，A 、B 分别为远日点、近日点由开普勒第二定律,太阳和行星的连线在相等的时间里扫过的面积相等取足够短的时间Δ,则有v·Δ·=v b ·Δ·b，所以v b =a v ba答案：例2 （开普勒第三定律的应用）有一个名叫谷神的小行星（质量为=100×1021 g ）,它的轨道半径是地球绕太阳运动的轨道半径的277倍),求它绕太阳一周所需要的时间解析：假设地球绕太阳运动的轨道半径为R 0,则谷神绕太阳运动的轨道半径为R=277R 0已知地球绕太阳运动的运动周期为T 0=365天 即T 0=31 536 000依据23T R =可得对地球绕太阳运动有：2030T R =对谷神绕太阳运动有：23T R =联立上述两式解得T=33R R ·T 0 将R=277R 0代入上式解得：T=0377.2T所以，谷神绕太阳一周所用时间为：T=0377.2T =145×108 答案：145×108总结：解决行星运动的问题，地球公转周期是一个很重要的隐含条件，可以将太阳系中的其他行星和地球公转周期、公转半径相联系，再利用开普勒第三定律求解例3 飞船沿半径为R 的圆周绕地球运动,其周期为T,如果飞船要返回地面,可以在轨道上的某一点A 处,将速率降低到适当数值,从而使飞船沿着以地心为焦点的特殊椭圆轨道运动,椭圆和地球表面在B 点相切,如图所示如果地球半径为R,求飞船由A 点到B 点所需的时间解析：由开普勒第三定律知,飞船绕地球做圆周(半长轴和半短轴相等的特殊椭圆)运动时,其轨道半径的三次方跟周期的平方的比值,等于飞船绕地球沿椭圆轨道运动时,其半长轴的三次方跟周期平方的比值飞船椭圆轨道的半长轴为2R R +,设飞船沿椭圆轨道运动的周期为T′,则有23023'8)(T R R T R +=,而飞船从A 点到B 点所需的时间为=RR R R TR R T 24)(2'00++= 答案：RR R R T R R 24)(00++ 总结：开普勒定律是对行星绕太阳运动规律的总结，该结论对卫星绕行星的运动情况也成立对于同一行星的不同卫星,圆轨道半径的三次方与运动周期的二次方之比等于常量,且该常量与卫星无关注意：在开普勒第三定律23Ta =中,要注意是椭圆半长轴,不是飞船到地球的距离课堂训练1关于行星的运动,下列说法中正确的是( )A 关于行星的运动,早期有“地心说”与“日心说”之争，而“地心说”容易被人们所接受的原因之一是由于相对运动使得人们观察到太阳东升西落B 所有行星围绕太阳运动的椭圆轨道都可近似地看作圆轨道开普勒第三定律23TR =，式中的值仅与太阳的质量有关D 开普勒第三定律也适用于其他星系的行星运动2木星绕太阳运动的轨道是椭圆，那么木星在椭圆轨道上运动的速度的大小是( )A 恒定不变的B 近日点大、远日点小 近日点小、远日点大 D 无法判定3某一人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为月球轨道半径的1/3，则此卫星运行的周期大约是(d 为“天”)( )A1 d —4 d 之间 B4 d —8 d 之间8 d —16 d 之间 D16 d —20 d 之间 4阅读下列信息，并结合该信息解题开普勒从1609—1619年发表了著名的开普勒行星三定律第一定律所有的行星分别在大小不同的椭圆轨道上围绕太阳运动,太阳在这个椭圆的一个焦点上第二定律太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积第三定律所有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实践证明,开普勒三定律也适用于人造地球卫星的运动如果人造地球卫星沿半径为r 的圆形轨道绕地球运动的周期为T,当开动制动发动机后,卫星速度降低并转移到与地球相切的椭圆轨道,如图,问在这之后,卫星经过多长时间着陆?空气阻力不计地球的半径为R,地球表面的重力加速度为g,圆形轨道作为椭圆轨道的一种特殊形式 参考答案：1解析：由行星运动规律的发现过程知A 正确实际的行星轨道非常接近圆,所以B正确23TR =中的由中心天体质量决定,所以正确经过理论分析,开普勒三定律适用于其他星系的行星运动,所以D 正确,故选A 、B 、、D 答案：ABD 2B3解析：由开普勒第三定律,2323月月卫卫T R T R =T 卫=23323)27()31(d R T R ∙=∙月月卫≈6 d所以选项B 正确答案：B4解析：设卫星在圆轨道上运行周期为T,椭圆轨道上周期为T′,由开普勒第三定律2323')2(T r R T r += 卫星着陆时间=T rrR r r R T ∙++=24)(2' 答案：T rrR r r R ∙++24)(课堂小结通过本节课的习，我们了解和知道了：1“地心说”和“日心说”两种不同的观点及发展过程2开普勒行星运动规律⎪⎩⎪⎨⎧周期定律面积定律椭圆轨道定律)3()2()1(布置作业1阅读有关对行星运动的认识的发展史2把月球及绕地球的同步卫星(周期与地球自转周期相同)看作绕地球做匀速圆周运动,试计算一下月球与同步卫星到地面中心的距离比板书设计 1 行星的运动一、古代天体运动的说⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧代表人物内容日心说代表人物内容地心说二、开普勒行星运动定律⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=k T a 23周期定律面积定律椭圆轨道定律活动与探究课题：从季节的变化上证明行星绕太阳的运动是椭圆在二十四节气里,春分、夏至、秋分、冬至将一年分为春夏秋冬四季，试根据相关知识说明为什么秋冬两季比春夏两季要少几天（春分、秋分是太阳直射赤道；夏至是太阳直射北回归线，冬至是太阳直射南回归线）思路：从地球绕太阳的运动规律入手，明确四季交替时太阳与地球的相对位置，建立起空间图景，根据春分、夏至、秋分、冬至的规定和物体的运动规律进行论证论证：假设（1）：地球绕太阳做匀速圆周运动，根据春分、夏至、秋分、冬至的规定，建立如图所示的空间关系因为南北回归线相对于赤道对称，根据圆周运动的知识，可知从冬至到春分和从春分到夏至的运动时间应该相等，即秋冬两季和春夏两季的时间应相等，但事实是秋冬两季比春夏两季时间要短，说明地球绕太阳的运动不是匀速圆周运动既然不是圆周运动,那是什么运动呢?假设（2）：地球绕太阳做椭圆运动，而太阳位于椭圆的一个焦点上，建立如图所示的空间关系根据曲线运动的受力特点，地球必受太阳的引力作用，当地球从冬至到春分再到夏至的过程中，太阳对地球的引力要做负功，因为引力的方向与运动方向的夹角大于90°，速度减小，所以v冬至＞v夏至,而春夏两季和秋冬两季所走的路程基本相等，速度不同，所以时间不同，由于地球在秋冬两季时运动速度大，所以时间要短些春夏两季一般在186天左右，而秋冬两季只有179天左右习题详解1解答：行星绕太阳的运动按圆轨道处理，根据开普勒第三定律有：2323火星公转火日地球公转地日Tr Tr =33233215.1==地球公转地日火日火星公转T rr T ×3652 T 火星公转=35.1×365天=670天2解答：根据开普勒第二定律，卫星在近地点速度较大,在远地点速度较小 3解答：设通信卫星离地心的距离为r 1、运行周期为T 1，月心离地心的距离为r 2、月球绕地球运行的周期为T 2，根据开普勒第三定律，22322131T r T r =9127132********===T T r r 4解答：根据开普勒第三定律2323彗星绕日彗日地球绕日地日Tr Tr =得到：T 彗星绕日2=33地日彗日r r ×T 地球绕日2=（118）×12 T 彗星绕日=318年≈764年则哈雷彗星下次出现的时间是：1986+76=2062(年)设计点评本教设计为了使生感受家对不懈追求的动力,体会家们朴实的价值观,促进生自身价值观的形成，大量展现了对行星运动认识的发展史在讲解完行星运动三大定律后,为了使生能尽快掌握所知识,先精选了三个典型例题,接着又推出四个课堂训练这样讲练结合,使生掌握起比较容易,为下一节推导万有引力定律做了铺垫。

高中物理必修二教课设计行星运动物理必修二教课设计行星运动【教课目的】1、认识人类研究宇宙神秘的发展简史，加强求知欲;2、理解开普勒三个定律的内容和意义，会剖析行星运动的基本特色 ;3、理解开普勒第三定律椭圆运动规律到圆运动规律的变换;4、培育学生尊敬事实，擅长察看，擅长思虑，擅长着手的思想和能力，成立科学的宇宙观。

物理必修二教课设计行星运动【学情剖析】1、学生已有的知识构造和能力。

从学生已经拥有的知识基础来看，学生在学习本节课以前，可能不过经过小学的科学课、报刊、杂志、电视等方式对有关科学家的案例略知一二，对科学家的发现、发明、创建内容的认识应当是特别琐碎的，无系统的天体运动研究历史方面的知识，但对天体的运动学习应当拥有很大的好奇心和浓重的兴趣。

2、学生认知能力上的短缺。

从学生的认知能力看，因为行星运动抽象、没法感知，学生在理解行星的运动规律上会存在阻碍，同时椭圆在数学上还未接触过，也会给学生造成疑惑。

物理必修二教课设计行星运动【要点难点】1、理解和掌握开普勒行星运动定律，认识行星的运动2、对开普勒行星定律的理解和应用。

物理必修二教课设计行星运动【教课过程】活动 1【讲解】新课教课引入新课：自人类出生之日起，我们就对这茫茫宇宙充满了好奇，希望研究宇宙的神秘。

我国古代产生了好多与此有关的漂亮神话传说，比方对于宇宙的根源——盘古开天地。

科学技术发展到今日，科学家对宇宙万物有了必定的认识。

此刻，我们知道，宇宙是这样产生的——宇宙大爆炸。

本节我们就共同来学习古人所研究到的行星的运动状况。

进行新课：一、先人对天体运动的见解及发展过程在古代，人们对于天体的运动存在着两种对峙的见解，被称为“地心说”和“日心说”( 教师介绍有关物理学史 ) 。

1、“地心说”：地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮以及其余行星都绕地球运动 ;2、“日心说”：太阳是宇宙的中心，地球、月亮以及其余行星都在绕太阳运动。

【发问】“日心说”和“地心说”哪一种看法改正确 ?日心说的看法能否绝对正确 ?若地球不运动，日夜交替是太阳绕地球运动形成的，那么每日的状况就应是同样，事实上，每日白日的长短不一样，冷暖不一样，而“日心说”则能说明这类状况 ; 日间是地球自转形成的，而四时是地球绕太阳公转形成的。

行星的运动【教课流程】【教课目的】一、知识与技术认识椭圆；认识人类对天体运转的研究历史；理解开普勒三定律。

二、过程与方法经过对天体运转研究历史的认识，领会科学研究的一般思路与方法──怀疑、批评、猜想、察看与实验。

三、感情态度价值观经过对天体运转研究历史的认识，感悟科学家对科学的执著和献身精神，培育学生热爱科学、献身科学的精神和勇于创新、敢于坚持真谛、脚踏实地的科学态度。

【教课要点】开普勒三定律。

【教课难点】行星的椭圆轨道。

【教课过程】一、复习发问1．曲线运动是变速运动吗？2．曲线运动中，质点经过曲线上某一点时的速度方向如何确立？3．质点作曲线运动的条件是什么？二、引入课题教师叙述──本节课，我们先来认识一下人类对天体运转的研究历史，回首一下科学先贤的工作。

三、新课教课教师叙述：人类对天体运转的认识，发源于托勒密的“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。

而完整解决天体运动问题的则是“站在巨人肩膀上”的牛顿。

研究一：第谷、开普勒的研究1．显现“阅读资料”──学生阅读议论第谷与开普勒第谷（ 1510── 1601）──天体运动的等候者1510 年12 月14 日生于丹麦斯坎尼亚省基乌德斯特普的一个贵族家庭。

其父是律师。

1601年 10 月24 日，第谷去世于布拉格，终年57 岁。

第谷于1559 年入哥本哈根大学念书。

1560 年8 月，他依据预告察看到一第二天食，这使他对天文学产生了极大的兴趣。

1562 年第谷转到德国莱比锡大学学习法律，但却利用所有的业余时间研究天文学。

1563 年他写出了第一份天文观察资料，记录了木星、土星和太阳在向来线上的状况。

1566 年第谷开始到各国遨游，并在德国罗斯托克大学攻读天文学。

此后他开始了一生的天文研究工作，获得了重要的成就。

第谷的一世在天文观察方面所获得的成就，为近代天文学的发展确立了坚固的基础。

第谷的最重要发现是1572 年 11 月 11 日观察了仙后座的新星迸发。

行星的运动天津市第七十八中学孙友一、学情分析学生在以往学习中已经学习了“运动的描述”以及圆周运动的一些知识，对于本节内容有了一些铺垫，但椭圆运动学生只是知道这个名词可不了解内容，需要进一步补充；同时本节内容需要熟练掌握的知识都是通过物理史实引导而来，在感官上更容易使学生接受，能更好的促进他们学习兴趣。

二、核心素养通过《行星的运动》的研讨学习过程，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。

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。

感悟科学是人类进步不竭的动力。

培养学生分工合作，体验科学探究的乐趣。

三、教学目标（1）了解地心说和日心说的基本内容。

（2）掌握理解开普勒三大定律的内容，并能应用。

（3）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。

四、教学重点理解和掌握开普勒行星运动定律，认识行星的运动。

五、教学难点理解和掌握开普勒行星运动定律，认识行星的运动。

六、教学过程课前：登陆优教平台，发送预习任务。

根据优教平台上学生反馈的预习情况，发现薄弱点，针对性教学。

1. 【导入】由视频导入人类对宇宙的认知2. 【活动】学生讲解“地球为什么是圆的”由学生自己课下查阅了资料，制作ppt，讲解刚开始人类认知地球为“地方天圆”，后来又意识到该说法是错误的，最后举例验证地球是球形。

3. 【活动】动手实验由学生自行制作模拟实验来验证地球应该为球形。

4. 【活动】学生讲述地心说、日心说学生课下查阅资料制作ppt，讲述地心说、日心说的斗争过程。

5. 【活动】学生实践由学生担任小老师，负责传授给其他同学椭圆的一些基本知识。

6. 【活动】学生讲述“开普勒三大定律”学生课下查阅资料制作ppt，讲解“开普勒三大定律”来源和基本内容。

7. 【讲授】老师讲授“开普勒三大定律”具体内容以及注意点。

8. 【测试】对于本节内容小测，由学生点击要测试的内容，然后举牌示意选项。

9. 【讲授】总结本节课具体内容，由学生自行制作思维导图，老师展示的方式。

第1节行星的运动新课教学（一）用投影片出示本节课的学习目标1.了解“地心说”和“日心说”两种不同的观点及发展过程.2.知道开普勒对行星运动的描述.（二）学习目标完成过程1.“地心说”和“日心说”的发展过程在浩瀚的宇宙中，存在着无数大小不一、形态各异的星球，而这些天体是如何运动的呢？在古代，人类最初通过直接的感性认识，建立了“地心说”的观点，认为地球是静止不动的，而太阳和月亮绕地球而转动.因为“地心说”比较符合人们的日常经验，太阳总是从东边升起，从西边落下，好像太阳绕地球转动.正好，“地心说”的观点也符合宗教神学关于地球是宇宙中心的说法，所以“地心说”统治了人们很长时间.但是随着人们对天体运动的不断研究，发现“地心说”所描述的天体的运动不仅复杂而且问题很多.如果把地球从天体运动的中心位置移到一个普通的、绕太阳运动的行星的位置，换一个角度来考虑天体的运动，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变得简单了.随着世界航海事业的发展，人们希望借助星星的位置为船队导航，因而对行星的运动观测越来越精确.再加上第谷等科学家经过长期观测及记录的大量的观测数据，用托勒密的“地心说”模型很难得出完美的解答.当时，哥伦布和麦哲伦的探险航行已经使不少人相信地球并不是一个平台，而是一个球体，哥白尼就开始推测是不是地球每天围绕自己的轴线旋转一周呢？他假设地球并不是宇宙的中心，它与其他行星都是围绕着太阳做匀速圆周运动.这就是“日心说”的模型.用“日心说”能较好地和观测的数据相符合，但它的思想几乎在一个世纪中被忽略，很晚才被人们接受.原因有：（1）“日心说”只是一个假设.利用这个“假设”，行星运动的计算比“地心说”容易得多.但著作中有很不精确的数据.根据这些数据得出的结果不能很好地跟行星位置的观测结果相符合.（2）当时的欧洲的统治者还是教会，把哥白尼的学说称为“异端学说”，因为它不符合教会的利益.致使这个正确的观点被推迟一个世纪才被人们所接受.德国的物理学家开普勒继承和总结了他的导师第谷的全部观测资料及观测数据，也是以行星绕太阳做匀速圆周运动的模型来思考和计算的，但结果总是与第谷的观测数据有8′的角度误差.当时公认的第谷的观测误差不超过2′.开普勒想，很可能不是匀速圆周运动.在这个大胆思路下，开普勒又经过四年多的刻苦计算，先后否定了19种设想，最后终于计算出行星是绕太阳运动的，并且运动轨迹为椭圆，证明了哥白尼的“日心说”是正确的.并总结为行星运动三定律.同学们，前人的这种对问题的一丝不苟、孜孜以求的精神值得大家学习.我们对待学习更应该是脚踏实地，认认真真，不放过一点疑问，要有热爱科学、探索真理的热情及坚强的品质，来实现你的人生价值.2.开普勒行星运动规律（1）出示行星运动的挂图边看边介绍，让学生对行星运动有一个简单的感性认识.（2）放有关行星运动的录像录像的效果很好，很直观，让同学能看到三维的立体画面，让同学们的感性认识又提高一步.（3）开普勒行星运动的规律开普勒关于行星运动的描述可表述为三定律.我们主要介绍开普勒第一定律和第三定律.（4）所有的行星围绕太阳运行的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上.这就是开普勒第一定律.行星运动的轨道不是正圆，行星与太阳的距离一直在变.有时远离太阳，有时靠近太阳.它的速度的大小、方向时刻在改变.示意图如下：板书：开普勒第一定律：所有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.（5）所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等.这是开普勒第三定律.每个行星的椭圆轨道只有一个，但是它们运动的轨道的半长轴的三次方与公转周期的平方的比值是相等的.我们用R表示椭圆的半长轴，T代表公转周期，表达式可为：显然K是一个与行星本身无关的量，同学们想一想，K有可能与什么有关呢？同学们开始讨论、猜想.都围绕太阳运转，只与中心体有关的一个值了.板书：开普勒第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方与公转周期的三次方的比值都是相同的.表达式：（R表示椭圆的半长轴，T表示公转周期）（6）同学们知道现在我们已经发现太阳周围有几颗行星了吗？分别是什么？学生回答：金、木、水、火、土、地球、天王星、海王星、冥王星.评价：（回答的很好），那同学们知道哪颗行星离太阳最近？同学回答：水星.老师提问：水星绕太阳运转的周期多大？一般学生不知道.老师告诉学生：水星绕太阳一周需88天.老师提问：我们生活的地球呢？同学们踊跃回答：约365天.3.补充说明（1）开普勒第三定律对所有行星都适合.（2）对于同一颗行星的卫星，也符合这个运动规律.比如绕地球运行的月球与人造卫星，就符合这一定律（K′与行星绕太阳的K值不同，中心体变，K值改变）4、小结通过本节课的学习，我们了解和知道了：1.“地心说”和“日心说”两种不同的观点及发展过程.2.行星运动的轨迹及物理量之间的定量关系（K是与行星无关的量）.3.行星绕太阳的椭圆的半长轴R3与周期T2的比值为K，还知道对一个行星的不同卫星，它们也符合这个运行规律，即(K与K′是不同的).5、板书设计行星的运动.6.作业：阅读课文深入了解天体的运动规律完成P36练习题。

教学设计1行星的运动多媒体教学设计导入新课打开“6.1行星运动．ppt”课件，显示第一屏一边让学生观看动画，一边引入：在浩瀚的宇宙中有着无数大小不一、形态各异的天体．由这些天体所组成的宇宙始终是人们渴望了解又不断探索的领域，经成百上千年的探索，伟大的科学家们对它已经有了一些初步的了解．本节我们就共同来学习前人探索到的行星的运动情况．推进新课1．古人对天体运动的看法及发展过程课件屏幕切换到第二屏，给出阅读提纲：引导学生根据提纲阅读课文的第一段，并从课文中找出相应的答案．学生代表发言．(1)在古代，人们对于天体的运动存在着“地心说”和“日心说”两种对立的看法．(2)“地心说”认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动；“日心说”认为太阳是宇宙的中心，地球、月亮以及其他行星都在绕太阳运动．(3)“地心说”占据统治地位的时间较长．(4)“日心说”与“地心说”争论的结果是：“日心说”最终战胜了“地心说”，真理最终战胜了谬误．(5)开普勒行星运动定律课件切换到第三屏，给出第二个阅读提纲：引导学生根据提纲阅读课文，并从课文中找出相应的答案．认真听取学生代表发言，点评总结如下：1．古人把天体的运动看得十分神圣，他们认为天体的运动不同于地面物体的运动，天体做的是最完美、最和谐的匀速圆周运动．2．开普勒认为行星做椭圆运动．他发现假设行星做匀速圆周运动，计算所得的数据与观测数据不符，只有认为行星做椭圆运动，才能解释这一差别．3．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．具体表述为：课件屏幕切换到第四屏，给出行星运动的图片和动画以及相应的问题．分组讨论，并根据课文、图片及动画所提供的线索得出答案．学生代表发言，然后老师小结如下：根据开普勒第三定律知：所有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”一定与运动系统内的物体有关．因为常数k对于所有行星都相同，而各行星是不一样的，故跟行星无关，而在运动系统中除了行星就是中心天体——太阳，故这一常数“k”一定与中心天体——太阳有关．实例探究屏幕分别切换到第七屏和第八屏，给出两个例题，如图：先让学生自己完成例题的解答，然后再给出规范的解答以对照学生的对错．对每一个例题要给出在思路方面的点拨．课堂小结让学生认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来．请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学们评价黑板上的小结内容，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．布置作业注明：本课所用PPT课件及相关资料全部来自“志鸿优化网”(http：//)，文件解压后就可使用，具体链接地址为：http：///？action＝copyright！show&id ＝956.备课资料一、行星新定义2006年8月25日，来自全球的2 500名科学家和天文学家经过激烈的争论后，在国际天文学联合会大会上投票决定，不再将传统九大行星之一的冥王星视为行星，而将其列为矮行星．对此许多人感到不解，为什么从儿时起就一直熟知的太阳系“九大行星”概念如今要被重新定义，而冥王星又因何被“降级”？“行星”这个说法起源于希腊语，原意指太阳系中的漫游者．近千年来，人们一直认为水星、金星、地球、火星、木星和土星是太阳系中的标准行星.19世纪后，天文学家陆续发现了天王星、海王星和冥王星，使太阳系的“行星”变成了9颗．此后，“九大行星”成为家喻户晓的说法．不过，新的天文发现不断使九大行星的传统观念受到质疑．天文学家先后发现冥王星与太阳系其他行星的一些不同之处．冥王星所处的轨道在海王星之外，属于太阳系外围的柯伊伯带，这个区域一直是太阳系小行星和彗星诞生的地方.20世纪90年代以来，天文学家发现柯伊伯带有更多围绕太阳运行的大天体．比如，美国天文学家布朗发现的“2003UB313”，就是一个直径和质量都超过冥王星的天体．布朗等人的发现使传统行星定义遭遇到巨大的挑战，国际天文学联合会大会通过的新行星定义，意在弥合传统的行星概念与新发现的差距．大会通过的决议规定，“行星”指的是围绕太阳运转、自身引力足以克服其刚体力而使天体呈圆球状、能够清除其轨道附近其他物体的天体．在太阳系传统的“九大行星”中，只有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星符合这些要求．冥王星由于其轨道与海王星的轨道相交，不符合新的行星定义，因此被降级为“矮行星”．二、开普勒在天文学上的贡献开普勒(Johannes Kepler,1574～1630)，德国天文学家，幼年体弱多病，12岁时入修道院学习.1587年进入蒂宾根大学，在校中遇到了秘密宣传哥白尼学说的天文学教授麦斯特林，在他的影响下，开普勒很快成为哥白尼学说的忠实维护者.1591年获得文学硕士学位，后来想当路德教派牧师而学神学．因得到大学的有力推荐，中止了神学教程，去奥地利格拉茨的路德派高中任数学教师，开始研究天文学.1596年出版《宇宙的神秘》一书受到第谷的赏识，应邀到布拉格附近的天文台做研究工作.1600年，到布拉格成为第谷的助手，次年第谷去世，开普勒成为第谷事业的继承人．开普勒视力不佳，但还是进行了不少观测工作.1604年9月30日在蛇夫星附近出现一颗新星，最亮时比木星还亮．开普勒对这颗新星进行了17个月的观测并发表了观测结果，历史上称它为开普勒新星(这是一颗银河系内的超新星).1607年，他观测了一颗大彗星，就是后来的哈雷彗星．开普勒对光学很有研究，1604年发表了《对威蒂略的补充，天文光学说明》.1611年出版《光学》一书，这是一本阐述近代望远镜理论的著作，他把伽利略望远镜的凹透镜目镜改成小凸透镜，这种望远镜被称为开普勒望远镜．开普勒还发现大气折射的近似定律，用很简单的方法计算大气折射，并且说明在天顶大气折射为零．他最先认为大气有重量，并且正确地说明月全食时月亮呈红色是由于一部分太阳光被地球大气折射后投射到月亮上而造成的．开普勒用很长时间对第谷遗留下来的观测资料进行分析，他在分析火星的公转时发现，无论按哥白尼的方法还是按托勒密或第谷的方法，算出的轨道都不能同第谷的观测资料相吻合，他坚信观测的结果，于是他想到火星可能不是做当时人们认为的匀速圆周运动．他改用各种不同的几何曲线来表示火星的运动轨迹，终于发现了“火星沿椭圆轨道绕太阳运行，太阳处于焦点之一的位置”这一定律．接着他又发现虽然火星运行的速度是不均匀的，在近日点时快，远日点时慢，但是，从任何一点开始，在单位时间内，半径扫过的面积却是不变的，这样就得出了关于行星运动的第二条定律：“行星的半径在相等的时间内扫过相等的面积．”这两条定律，刊布于1609年出版的《新天文学》一书中，书中他还指出，这两条定律同样适用于其他行星，如月球的运动．1612年，开普勒的保护人鲁道夫二世被迫退位，因此他也离开布拉格，去奥地利的林茨．当地专门为他设立了一个数学家的职务．经过长期繁复的计算和无数次失败，他终于发现了行星运动的第三条定律：“行星轨道半长轴的立方跟公转周期的平方的比值是一常数．”这一结果发表在1619年出版的《宇宙和谐论》中．行星运动三定律的发现为经典天文学奠定了基石，并导致数十年后万有引力定律的发现．。

人教版高一物理必修第二册《行星的运动》说课稿一、教材分析1.1 教材概述《行星的运动》是人教版高一物理必修第二册的一篇重要章节，主要介绍了行星的运动规律和行星运动与万有引力的关系。

通过本章的学习，学生将能够理解行星绕太阳的椭圆轨道运动、行星运动的基本规律以及万有引力对行星运动的影响。

1.2 教学目标本节课的教学目标主要包括： - 理解行星绕太阳运动的基本规律； - 掌握行星运动的时空图象及其正负方向判断； - 了解万有引力对行星运动的影响； - 初步应用行星运动的相关知识解决实际问题。

1.3 教学重点和难点•教学重点：行星绕太阳的运动规律和运动图象的判断；•教学难点：介绍万有引力原理并解释其对行星运动的影响。

二、教学过程2.1 导入与激发兴趣通过简短的视频或图片展示，引发学生对行星运动的兴趣，解释太阳系中行星的运动规律是如何被科学家所研究和解释的，让学生思考如何解释行星的运动现象。

2.2 知识讲解与示例分析2.2.1 行星绕太阳的运动规律•首先，向学生介绍行星绕太阳的基本规律。

行星绕太阳的轨道是椭圆形状，且太阳处于椭圆的一个焦点上。

•接着，通过运动图象的演示，让学生理解行星绕太阳运动的基本特征，如近日点、远日点、半长轴和半短轴等概念。

2.2.2 行星运动的时空图象判断•引导学生根据行星运动的时空图象，判断行星运动的正负方向。

•通过具体的例子演示，帮助学生理解运动图象的判断方法，并引导他们运用刚学到的知识分析其他行星运动图象。

2.2.3 万有引力对行星运动的影响•简要介绍万有引力的概念，并解释为何行星围绕太阳运动而不是直线运动。

•引导学生思考，万有引力对行星运动的影响是如何体现在行星的轨道形状和运动速度上的。

2.3 讲解实例与拓展思维2.3.1 讲解实例•指导学生使用所学知识解释为何地球的四季更替；•引导学生用行星运动的知识解释为何无人机需要按照特定规律飞行。

2.3.2 拓展思维•提出相关思考问题，引导学生运用所学知识解决实际问题；•带领学生思考太阳系之外的宇宙是否存在类似行星运动的规律，为下节课做铺垫。

示范教案一(6.1行星的运动)●教学目标一、知识目标1.了解“地心说”和“日心说”两种不同的观点及发展过程.2.知道开普勒对行星运动的描述.二、能力目标1.培养学生在客观事物的基础上通过分析、推理提出科学假设，再经过实验验证的正确认识事物本质的思维方法.2.通过学习，培养学生善于观察、善于思考、善于动手的能力.三、德育目标1.通过开普勒行星运动定律的建立过程，渗透科学发现的方法论教育，建立科学的宇宙观.2.激发学生热爱科学、探索真理的求知热情.●教学重点1.“日心说”的建立过程.2.行星运动的规律.●教学难点1.学生对天体运动缺乏感性认识.2.开普勒是如何确定行星运动规律的.●教学方法1.“日心说”的建立的教学——采用对比、反证及讲授法.2.行星运动规律的建立——采用挂图、放录像资料或用CAI课件模拟行星的运动情况.●教学用具挂图、录像机、录像带、投影仪、投影片.●课时安排1课时●教学过程［投影］本节课的学习目标1.了解“地心说”和“日心说”两种不同的观点及发展过程.2.知道开普勒对行星运动的描述.学习目标完成过程一、导入新课在浩瀚的宇宙中有着无数大小不一、形态各异的天体.白天我们沐浴着太阳的光辉，夜晚，仰望苍穹，繁星闪烁，美丽的月亮把我们带入无限的遐想中.由这些天体所组成的宇宙始终是人们渴望了解又不断探索的领域.经成百上千年的探索,伟大的科学家们对它已经有了一些初步的了解.本节我们就共同来学习前人所探索到的行星的运动情况.二、新课教学(一)古人对天体运动的看法及发展过程A.基础知识［投影出示］阅读课文一、二自然段,同时思考下面几个问题:1.古代人们对天体运动存在哪些看法?2.什么是“地心说”,什么是“日心说”?3.哪种学说占统治地位的时间较长?4.两种学说争论的结果是什么?［学生活动］阅读课文,并从课文中找出相应的答案.1.在古代,人们对于天体的运动存在着地心说和日心说两种对立的看法.2.“地心说”认为地球是宇宙的中心,是静止不动的,太阳\,月亮以及其他行星都绕地球运动;“日心说”认为太阳是宇宙的中心,地球\,月亮以及其他行星都在绕太阳运动.3.“地心说”占领统治地位的时间较长.4.“日心说”与“地心说”争论的结果是“日心说”最终战胜了“地心说”.真理最终战胜了谬误.B.深入探究［投影出示］请同学们在前面的基础上讨论:1.“地心说”为什么能占领较长的统治时间?2.俗话说“眼见为实”,这种说法是否绝对正确?试举例.3.“日心说”为什么能战胜“地心说”?试举例说明.4.“日心说”的观点是否正确?［学生活动］分组讨论,并根据课本提供的线索得出结论:1.“地心说”占领统治地位时间较长的原因是由于它比较符合人们的日常经验,如:太阳从东边升起,从西边落下;同时它也符合当时在政治上占统治地位的宗教神学观点.2.由于“日心说”最终战胜了“地心说”,虽然“地心说”符合人们的经验,但它还是错误的.进而说明“眼见为实”的说法并非绝对正确.例如:我们乘车时观察到树木在向后运动,而事实上并没有动(相对于地面).3.“日心说”所以能够战胜“地心说”是因为好多“地心说”不能解析的现象“日心说”则能说明,也就是说,“日心说”比“地心说”更科学、更接近事实.例如:若地球不动,昼夜交替是太阳绕地球运动形成的.那么,每天的情况就应是相同的,而事实上,每天白天的长短不同,冷暖不同.而“日心说”则能说明这种情况:白昼是地球自转形成的,而四季是地球绕太阳公转形成的.4.从目前科研结果和我们所掌握的知识来看,“日心说”也并不是绝对正确的,因为太阳只是太阳系的一个中心天体,而太阳系只是宇宙中众多星系之一,所以太阳并不是宇宙的中心,也不是静止不动的.“日心说”只是与“地心说”相比更准确一些罢了.C.教师总结经过前面的学习我们对“地心说”和“日心说”有了初步的认识,事实上从“地心说”向“日心说”的过渡经历了漫长的时间,并且科学家们付出了艰苦的奋斗,哥白尼就是其中一位.他在哥伦布和麦哲伦猜想的基础上,假设地球并不是宇宙的中心,而和其他天体一样都是绕太阳做匀速圆周运动的行星,从而使许多问题得以解决,也建立起了“日心说”的基本模型.但他的观点不符合当时欧洲统治教会的利益,因而受到了教会的迫害.使得这一正确的观点被推迟一个世纪才被人们接受.前人的这种对问题一丝不苟、孜孜以求的精神值得大家学习,所以我们对待学习要脚踏实地,认认真真,不放过一点疑问.(二)开普勒对行星运动的研究A.基础知识［投影出示］请同学们阅读课文三、四、五自然段,同时回答下列问题:1.古人认为天体做什么运动?2.开普勒的导师是谁,他认为天体做什么样的运动?3.开普勒开始认为天体做何运动?4.开普勒后来认为天体做何运动?［学生活动］阅读课文,并从课文中找出相应的答案:1.古人把天体的运动看得十分神圣,他们认为天体的运动不同于地面物体的运动,天体做的是最完美、最和谐的匀速圆周运动.2.开普勒的导师是丹麦伟大的天文学家第谷.他对天体运动的看法与其他古人一样,也认为天体在做匀速圆周运动.3.开普勒开始受世俗及导师的影响,也认为天体在做匀速圆周运动.4.他在应用上述观点对天体运动进行观测时发现了问题,经过刻苦计算,最终认为: 所有行星围绕太阳运转的轨道都是椭圆,太阳处在所有椭圆的一个焦点上.所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等.即:k T R 23比值k 是一个与行星无关的常量.B.深入探究［出示挂图］介绍行星运动的挂图,使学生对行星的运动有一个简单的感性认识.［放录像］使学生通过对天体运动的立体画面的观看,对天体运动的感性认识进一步提高.［投影出示］结合课文、挂图、录像,回答下列问题:1.开普勒为什么要怀疑他的导师第谷的观点?2.他是怎样总结出行星运动规律的?3.你能应用第一定律猜想一下对一年四季温度变化的解释吗?4.常量比值k 与行星无关,你能猜想出他跟谁有关吗?［学生活动］分组讨论,并根据课文、挂图及录像所提供的线索得出答案.1.开普勒在应用第谷的观点对天体运动进行思考时所得到的结果与第谷观测的数据存在至少8′的角度误差，但当时公认观测数据的误差不超过2′，这也就是说,用匀速圆周观点来解释天体运动最少会带来6′的角度误差.而造成这一误差的可能原因是对天体运动的观点存在问题,因此产生了对天体运动是匀速圆周运动这一观点的怀疑.2.开普勒发现这一问题后并未放弃,而是经过四年多的刻苦计算,否定了19种设想后终于总结出了行星的运动规律.3.由于太阳能在传向地球的过程中要在宇宙中损失一部分,传播的距离越远,损失的就越多.根据开普勒第一定律可知:当地球在椭圆轨道上运动时会产生近日点和远日点.当地球在近日点时,离太阳的距离比较近,接受的太阳能量比较大,故温度比较高;当地球在远日点时,离太阳的距离比较远,接受的太阳能量比较少,故温度就比较低.4.根据开普勒第三定律知:所有行星绕太阳运动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”一定与运动系统的物体有关.因为所有行星都相同,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”一定与中心天体——太阳有关.C.教师总结经过前面的学习我们对开普勒的第一、第三定律有了初步的认识,为了拓宽同学们的知识面,我们对开普勒的第二定律作简单的了解.行星在绕太阳运动时,行星与太阳的连线在相同时间里扫过的面积是相等的,这就是开普勒第二定律.从第二定律中可知:行星在绕太阳运动时,在各点的速率大小是不相同的,远日点时的速率最小;近日点时的速率最大.D.基础知识应用［投影出示］1.在太阳系中,有九大行星围绕太阳运行,按照距太阳的距离排列,由近及远依次是:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星.那么它们绕太阳运行的周期最短的是________.2.关于行星运动,以下说法正确的是( )A.行星轨道的半长轴越长,自转周期越大B.行星轨道的半长轴越长,公转周期越大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长3.地球绕太阳运行的半长轴为1.50×1011 m,周期为365天;月球绕地球运行的轨道半长轴为3.82×108 m,周期为27.3天,则对于绕太阳运行的行星, R3/T2的值为________m3/s2;对于绕地球运行的卫星, R3/T2的值为________m3/s2.参考答案:1.水星2.B、D3.2.5×1028;7.5×1022三、知识反馈［投影出示］1.古代人们把天体的运动看得都很神圣,认为天体的运动必然是完美、和谐的________运动,后来________仔细研究了第谷的观测资料,经过4年的刻苦计算,最后终于发现:所有的行星绕太阳运动的轨道都是________,太阳处在________位置上,所有行星轨道的________跟________的比值都相等.2.关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是( )A.所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动B.行星绕太阳运动时,太阳位于行星轨道的中心处C.离太阳越近的行星运动周期越长D.所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等3.已知两行星绕太阳运动的半长轴之比为b,它们的公转周期之比为________.参考答案:1.匀速圆周;开普勒;椭圆;这些椭圆的一个焦点;轨道半长轴的三次方;公转周期的二次方2.D3.bb四、小结本节是本章的开首篇,所述天体运动的描述及其理论的发展过程,是后续几节的基础和理论依据,学习时重点掌握开普勒关于行星运动的理论描述,深刻领会本节体现出的物理研究方法,例如观察、实验、提出假说、数学推理、建立模型等方法,逐步培养起自己的学习、研究能力.五、作业1.复习本节内容.2.预习下一节内容.六、板书设计。