2019-2020年高中物理人教版必修2教学案：第六章 第1节 行星的运动(含解析)

第六章万有引力与航天第一节行星的运动1、教学设计2、备课说明【教学设计】对教材《万有引力与航天》这一章的前三节，我没有按照教材的方式，而是模仿cctv《探索发现》这个栏目，分别以“何处是中心”、“智慧的汇聚”、“遥远的绝响”三个题目以讲座的形式讲述。

（一）何处是中心1.本话题是开篇，穿插的知识点不多，几个需了解的内容：日心说，地心说等。

另外，反复灌输与渗透——“宇宙是和谐的”，因而描述她的“科学是简洁的”——两个观点——这也是物理学的哲学精髓的一部分。

2.节录。

（引言）康德有句话：这个世界上唯有两种东西能让我们的心灵受到深深的震撼：一是我们头顶上灿烂的星空,二是我们内心崇尚道德法则。

我个人很推崇这句话，有时也苦苦的想，当年的康德仰望星空时，到底看到了或想到了什么，是他受到了深深的震撼，从而写出如此震撼人心的话呢？今天，我们也来仰望星空，将目光投向深邃的宇宙。

其实，或许在你的童年，在你觉得满世界都是好奇的年龄，会在一个晴朗，又没有月光的夜晚，偶尔的仰望星空，却被她吸引住了，满天的星斗，离你是那么的近，似伸手可摘，可当你茫茫的伸出手，才知道是那么的遥远……于是，你可能产生一份与你年龄并不相称的迷茫：天有多大？天有边吗？没有边的话，究竟伸到哪里去呢？要是有边，边的另一边又是什么呢？……对未知有一份好奇，且想知道真相，这是人的一份天性。

这是一份美好的情感。

人类最美好和最强烈的情感来自面对不解之谜。

——爱因斯坦自远古以来，宇宙的深邃，神秘，总会激起人类无穷的探索欲望。

我们的远古祖先在惊叹星空玄妙的同时，也开始了试图破译星空奥妙的历程……我们走进历史长河中去。

日出而作，日落而息；月有阴晴圆缺——周而复始——周期性运动——圆周运动——人类对宇宙和谐的追求——匀速圆周运动——何处是中心？太阳东升西落——地球为中心——朴素的地心说——受到的挑战——地心说的修正：托勒密的工作——对其工作的评价——托勒密体系的致命缺陷——……人类在认识和探索自然的过程中，有一个基本的哲学理念，那就是：自然是美的，而美的东西一定是简单的……哥白尼坚信宇宙是美的，是和谐的，……把目光投向了宇宙的更远处……——日心说日心说更是一个哲学的突破，……，动摇了教会统治的理论支柱，一出世就遭到教会的扼杀，……这种崭新思想会不会夭折？如果历史一直是平静的发展，我想，……，幸运的是，哥白尼所处的时期已经开始不再平静……什么时期？在此时的欧洲，正酝酿着、开始着一场伟大的，影响极为深远的思潮，……，科学是柔弱的，但已经逐渐摆脱了神学的束缚，开始按照自己的意愿走自己的路了，且锐不可当，物理不再踯躅于泥潭，千年的物理大门打开了……究竟是一个什么时期？哥白尼使人们对行星运动的研究走到正确轨道上来——行星绕太阳旋转，那么，问题接着就来了：运动的规律是怎样的？是什么力量使行星绕太阳旋转，不离太阳而去？请听中篇：“智慧的汇聚”（二）智慧的汇聚本篇1.物理史上的珠联璧合：第谷与开普勒的工作2.开普勒三定律3.下篇的铺垫：开普勒解决了“怎么样”，但未解决“为什么”——胡克等人的工作节录：1600年，这在物理史上是一个值得纪念的年份。

行星的运动一、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、教学重点1.“日心说”的建立过程.2.行星运动的规律.三、教学难点1.学生对天体运动缺乏感性认识.2.开普勒如何确定行星运动规律的.四、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.五、教学步骤导入新课我们与无数生灵生活在地球上，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了无限的遐想之中，这浩瀚无垠的宇宙中有着无数的大小不一、形态各异的天体，它们的神秘始终让我们渴望了解，并不断地去探索.而伟大的天文学家、物理学家已为我们的探索开了头，让我们对宇宙来一个初步的了解.首先，我们来了解行星的运动情况.板书：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a 表示椭圆的半长轴，T代表公转周期，表达式可为： k Ta 23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.a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：k Ta =23（a 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k Ta =23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 Ta '=23（k '与行星绕太阳的k 值不同，中心体变，k 值改变）六、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 Ta =23（k 是与行星无关的量）.3.行星绕太阳的椭圆的半长轴3a 与周期2T 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 T a '=23(k 与k '是不同的).七、板书设计行星的运动1.“地心说”与“日心说”的发展过程.2. 开普勒行星运动定律（1）内容：第一定律、第二定律、第三定律。

第1节行星的运动1．了解地心说与日心说的主要内容和代表人物．2．理解开普勒行星运动定律，知道开普勒第三定律中k值的大小只与中心天体有关．(重点)3．知道行星运动在中学阶段研究过程中的近似处理．一、地心说与日心说1．地心说地球是宇宙的中心，且是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动．2．日心说太阳是宇宙的中心，且是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动．3．两种学说的局限性两种学说都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．二、开普勒行星运动定律定律内容公式或图示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开普勒第二定律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公式：a3T2＝k，k是一个与行星无关的常量三、行星运动的近似处理1．行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心．2．行星绕太阳做匀速圆周运动．3．所有行星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，即r3T2＝k．判一判(1)行星绕太阳运动一周的时间内，它离太阳的距离是变化的．( ) (2)地球绕太阳运动的速度是不变的．( )(3)公式a3T2＝k，只适用于轨道是椭圆的运动．( )(4)太阳系中所有天体的运动都可看做匀速圆周运动．( )(5)8大行星的运动轨迹近似为一系列的同心圆．( )(6)行星的轨道半径越大，其公转周期就越长．( )提示：(1)√(2)×(3)×(4)×(5)√(6)√做一做如图所示是行星m绕恒星M运动情况的示意图，下列说法正确的是( )A．速度最大点是B点B．速度最小点是C点C．m从A到B做减速运动D．m从B到A做减速运动提示：选C．由开普勒第二定律可知，近日点时行星运行速度最大，因此，A、B错误；行星由A向B运动的过程中，行星与恒星的连线变长，其速度减小，故C正确，D错误．想一想太阳每天东升西落，这一现象是否说明太阳绕着地球运动呢？为什么？提示：不能．太阳是太阳系的中心，地球等行星绕太阳运动．太阳东升西落，是因为地球的自转．对开普勒三定律的理解1．第一定律(轨道定律)所有行星都沿椭圆轨道绕太阳运动，太阳则位于所有椭圆的一个公共焦点上．否定了行星圆形轨道的说法，建立了正确的轨道理论，给出了太阳准确的位置．2．第二定律(面积定律)揭示了某个行星运行速度的大小与到太阳距离的关系．行星靠近太阳时速度大，远离太阳时速度小．近日点速度最大，远日点速度最小．3．第三定律(周期定律)第三定律反映了行星公转周期跟轨道半长轴之间的关系．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．在右图中，半长轴是AB间距的一半，T是公转周期．其中常数k与行星无关，只与太阳有关．(多选)下列关于开普勒对于行星运动规律认识的说法中，正确的是( ) A．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆B．所有行星绕太阳运动的轨道都是圆C．所有行星的轨道的半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值都相同D．所有行星都是在靠近太阳时速度变大[解析]由开普勒第一定律知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，所以A正确，B错误．由开普勒第三定律知所有行星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，故C错误．根据开普勒第二定律，行星在椭圆轨道上靠近太阳运动时，速度越来越大，D正确．[答案]AD(1)开普勒三定律是对行星绕太阳运动的总结，实践表明开普勒三定律也适用于其他天体的运动，如月球绕地球的运动，卫星(或人造卫星)绕行星的运动．(2)开普勒第二定律与开普勒第三定律的区别：前者揭示的是同一行星在距太阳不同距离时的运动快慢的规律，后者揭示的是不同行星运动快慢的规律．(多选)哈雷彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆，下列说法中正确的是( )A ．彗星在近日点的速率大于在远日点的速率B ．彗星在近日点的角速度大于在远日点的角速度C ．彗星在近日点的向心加速度大于在远日点的向心加速度D ．若彗星周期为76年，则它的公转轨道的半长轴是地球公转半径的76倍解析：选ABC.根据开普勒第二定律，为使相等时间内扫过的面积相等，则应保证近日点与远日点相比在相同时间内走过的弧长要大．因此在近日点彗星的线速度(即速率)、角速度都较大，故A 、B 正确．而向心加速度a ＝v 2R，在近日点，v 大，R 小，因此a 大，故C 正确．根据开普勒第三定律a 3T 2＝k ，则a 31a 32＝T 21T 22＝762，即a 1＝35 776a 2，故D 错误．对开普勒三定律的应用1．对开普勒行星运动定律的理解(1)开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳运转，也适用于卫星绕着地球运转． (2)开普勒第三定律中，k 值仅与该系统的中心天体有关而与周围绕行的星体无关． (3)开普勒行星运动定律是根据行星运动的观察结果而总结归纳出来的规律，每一条都是经验定律．2．中学阶段对天体运动的处理方法由于大多数行星绕太阳运动的轨道与圆十分接近，因此，在中学阶段的研究中可以按圆周运动处理，且是匀速圆周运动，这时椭圆轨道的半长轴取圆轨道的半径．命题视角1 对开普勒第二定律的应用1970年4月24日，我国发射了第一颗人造卫星，其近地点高度是h 1＝439 km ，远地点高度是h 2＝2 384 km ，则近地点处卫星的速率是远地点处卫星速率的多少倍(已知R 地＝6 400 km)?[思路点拨] 本题根据圆周运动知识无法求解，但根据开普勒第二定律可以求出．特别是运用数学极限知识分析求解．[解析] 设一段很短的时间为Δt ，近地点在B 点，当Δt 很小时，卫星和地球的连线扫过的面积可按三角形面积进行计算，如图所示，即ABC ︵、MPN ︵都可视为线段．由开普勒第二定律得S ABCF ＝S MPNF ，即12v 1Δt (R ＋h 1)＝12v 2Δt (R ＋h 2) 所以v 1v 2＝R ＋h 2R ＋h 1代入数值后得v 1v 2＝1.28.[答案] 1.28命题视角2 对开普勒第三定律的应用地球到太阳的距离为水星到太阳距离的2．6倍，那么地球和水星绕太阳运转的线速度之比为多少？[思路点拨] 由开普勒第三定律先求出周期之比，然后由圆周运动有关公式计算． [解析] 设地球绕太阳的运行周期为T 1，水星绕太阳的运行周期为T 2，根据开普勒第三定律有R 31T 21＝R 32T 22①因地球和水星绕太阳做匀速圆周运动，故有 T 1＝2πR 1v 1② T 2＝2πR 2v 2③由①②③式联立求解得 v 1v 2＝R 2R 1＝12.6＝12.6＝513＝6513. [答案] 6513涉及椭圆轨道运动周期的问题，在中学物理中，常用开普勒第三定律求解．但该定律只能用在绕同一中心天体运动的星体之间，如绕太阳转的两行星之间或绕地球转的两卫星之间均可用，但一颗行星和一颗卫星比较时不能用开普勒第三定律．开普勒第三定律不仅适用于椭圆轨道的行星运动，也适用于圆轨道的行星运动．假设某飞船沿半径为R 的圆周绕地球运行，其周期为T ，地球半径为R 0．该飞船要返回地面时，可在轨道上某点A 处将速率降到适当数值，从而沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆与地球表面的B 点相切，如图所示．求该飞船由A 点运动到B 点所需的时间．解析：飞船沿半径为R 的圆周绕地球运行时，可认为其半长轴a ＝R ，飞船沿椭圆轨道运行时，设其周期为T ′，轨道半长轴a ′＝12(R ＋R 0)，由开普勒第三定律得a 3T 2＝a ′3T ′2， 所以，飞船从A 点运动到B 点所需的时间t ＝12T ′＝28⎝⎛⎭⎫1＋R 0R 32T . 答案：28⎝⎛⎭⎫1＋R 0R 32T行星运动与圆周运动的综合应用在应用开普勒运动定律求解问题时，要注意以下几点：1．开普勒定律不仅适用于行星绕着太阳运行，也适用于卫星绕着地球运行，不过比例式中的k 值是不相同的．2．开普勒定律是总结行星运动的观察结果而得出来的规律，它们都是经验定律．因此，开普勒定律涉及几何学、运动学等方面的内容．3．由于行星的椭圆轨道都跟圆十分接近，所以在中学阶段的研究中可以按圆处理．因此，可以认为：①大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，即a 3T2＝k ．4．求解问题时，常常用到圆周运动规律(如v ＝ωr ，F ＝m v 2r ，a ＝v 2r＝ω2r 等)或几何知识．(多选)太阳系中的第二大行星——土星的卫星众多，目前已发现达数十颗．下表是有关土卫五和土卫六两颗卫星的一些参数．则两卫星相比较，下列判断正确的是( )卫星 距土星的 距离/km 半径/km 质量/kg 发现者 发现 年代 土卫五 527 000 765 2．49×1021 卡西尼 1672 土卫六1 222 0002 5751．35×1023惠更斯1655B ．土卫六的转动角速度较大C ．土卫六的向心加速度较小D ．土卫五的公转速度较大[思路点拨] 比较同一个行星的两颗卫星的运动情况，其方法与比较太阳的任意两颗行星的运动情况的方法一样，卫星本身的大小、形状与其运动快慢无关．[解析] 筛选所给的信息，其重要信息是：卫星离土星的距离，设其运动轨道是圆形的，且做匀速圆周运动，根据开普勒第三定律：轨道半径的三次方与公转周期的平方的比值相等，得A 正确．土卫六的周期较大，则由匀速圆周运动的知识得：土卫六的角速度较小，故B 错误．根据匀速圆周运动的向心加速度公式a ＝ω2r ＝⎝⎛⎭⎫2πT 2r 及开普勒第三定律r 3T 2＝k ，得a ＝4π2T 2r ＝4π2·r 3T 2·1r 2＝4π2·k ·1r 2，可知轨道半径大的卫星向心加速度小，故C 正确．由于v ＝2πrT＝2πr 3T 2·1r＝2πk ·1r，由推理可知，轨道半径小的卫星，其运动速度大，故D 正确． [答案] ACD“北斗”卫星定位系统由地球静止轨道卫星(同步卫星)、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3．4倍，下列说法中正确的是( )A ．静止轨道卫星的周期约为中轨道卫星的2倍B ．静止轨道卫星的线速度大小约为中轨道卫星的2倍C ．静止轨道卫星的角速度大小约为中轨道卫星的17D ．静止轨道卫星的向心加速度大小约为中轨道卫星的17解析：选A.设中轨道卫星的周期和轨道半径分别为T 1、R 1，静止轨道卫星的周期和轨道半径分别为T 2、R 2，地球半径为R ，则R 1＝4.4R 、R 2＝7R .由开普勒第三定律可知T 21R 31＝T 22R 32，即T 2T 1＝R 32R 31≈2，A 正确；线速度由v ＝2πR T 可知v 2v 1≈0.8，B 错误；角速度由ω＝2πT 可知ω2ω1＝12，C 错误；向心加速度由a ＝4π2T 2R 可知a 2a 1≈0.4，D 错误．[随堂检测]1．关于人造地球卫星，下列说法正确的是( ) A ．运行的轨道半径越大，线速度也越大 B ．其发射速度可以达到16．7 km/sC ．卫星绕地球做匀速圆周运动的速度一定大于7．9 km/sD ．卫星在降落过程中向下减速时处于超重状态解析：选D.根据万有引力提供向心力G Mmr 2＝m v 2r，得v ＝GMr，可知运行的轨道半径越大，线速度越小，故A 错误；发射速度达到16.7 km/s ，会挣脱太阳的引力，飞到太阳系以外，故B 错误；7.9 km/s 是卫星贴近地球表面做匀速圆周运动的速度，根据v ＝GMr知，7.9 km/s 是绕地球做匀速圆周运动最大的环绕速度，卫星绕地球做匀速圆周运动的速度一定小于或等于7.9 km/s ，故C 错误；卫星减速降落时，加速度向上，处于超重状态，故D 正确．2．火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知( ) A ．太阳位于木星运行轨道的中心B ．火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等C ．火星与木星公转周期之比的二次方等于它们轨道半长轴之比的三次方D ．相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积解析：选C.根据开普勒行星运动定律，火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行时，太阳位于椭圆的一个焦点上，选项A 错误；行星绕太阳运行的轨道不同，周期不同，运行速度大小也不同，选项B 错误；火星与木星运行的轨道半长轴的立方与周期的平方之比是一个常量，选项C 正确；火星与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等，木星与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等，但这两个面积不相等，选项D 错误．3．某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示，F 1和F 2是椭圆轨道的两个焦点，行星在A 点的速率比在B 点的大，则太阳位于( )A ．F 2B ．AC ．F 1D ．B解析：选A.根据开普勒第二定律，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，因为行星在A 点的速率比在B 点的速率大，所以A 点离太阳近，即太阳位于F 2.4．我国发射“天宫一号”空间实验舱时，先将实验舱发送到一个椭圆轨道上，其近地点M 距地面200 km ，远地点N 距地面362 km ，如图所示．进入该轨道正常运行时，其周期为T 1，通过M 、N 点时的速率分别是v 1、v 2，加速度分别为a 1、a 2．当某次通过N 点时，地面指挥部发出指令，点燃实验舱上的发动机，使其在短时间内加速后进入离地面362 km 的圆形轨道，开始绕地球做匀速圆周运动，周期为T 2，这时实验舱的速率为v 3．比较在M 、N 、P 三点正常运行时(不包括点火加速阶段)的速率大小和加速度大小，及在两个轨道上运行的周期，下列结论正确的是( )A ．v 1>v 3B ．v 2>v 1C ．a 2>a 1D ．T 1>T 2解析：选A.根据开普勒第三定律(周期定律)可知，轨道半径大的周期大，所以T 1<T 2，选项D 错误；根据开普勒第二定律(面积定律)可知，v 1>v 2，v 1>v 3，选项B 错误，A 正确；由a ＝v 2R可知，a 1>a 2，选项C 错误． 5．冥王星与其附近的星体卡戎可视为双星系统，质量比约为7∶1，同时绕它们连线上某点O 做匀速圆周运动．由此可知冥王星绕O 点运动的( )A ．周期的大小约为卡戎的7倍B ．轨道半径约为卡戎的17C ．角速度大小约为卡戎的17D ．向心加速度大小约为卡戎的7倍解析：选B.双星角速度相等、周期相等，故A 、C 错误；双星做匀速圆周运动，向心力相等，则向心加速度之比等于质量的倒数比，则向心加速度大小约为卡戎的17，D 错误；根据G m 1m 2L 2＝m 1r 1ω2＝m 2r 2ω2，知m 1r 1＝m 2r 2，则r 1r 2＝m 2m 1＝17，即轨道半径约为卡戎的17，故B 正确． [课时作业]一、单项选择题1．某行星沿椭圆轨道运行，远日点离太阳的距离为a ，近日点离太阳的距离为b ，过远日点时行星的速率为v a ，则过近日点时的速率为( )A ．v b ＝b a v aB ．v b ＝a b v aC ．v b ＝abv aD ．v b ＝b a v a解析：选C.如图所示，A 、B 分别表示远日点、近日点，由开普勒第二定律知，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Δt ，则有12v a ·Δt ·a ＝12v b ·Δt ·b ，所以v b ＝abv a ． 2．关于绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星，以下判断正确的是( ) A ．同一轨道上，质量大的卫星线速度大 B ．同一轨道上，质量大的卫星向心加速度大 C ．离地面越近的卫星线速度越大 D ．离地面越远的卫星线速度越大 答案：C3．从“神舟六号”载人飞船的发射成功可以预见，随着航天员在轨道舱内停留时间的增加，体育锻炼成了一个必不可少的环节，下列器材适宜航天员在轨道舱中进行锻炼的是( )A ．哑铃B ．弹簧拉力器C ．单杠D ．跑步机答案：B4．长期以来“卡戎星(Charon)”被认为是冥王星唯一的卫星，它的公转轨道半径r 1＝19 600 km ，公转周期T 1＝6．39天．2006年3月，天文学家新发现两颗冥王星的小卫星，其中一颗的公转轨道半径r 2＝48 000 km ，则它的公转周期T 2最接近于( )A ．15天B ．25天C ．35天D ．45天解析：选B.根据开普勒第三定律得r 31T 21＝r 32T 22，所以T 2＝r 32r 31T 1≈25天，选项B 正确，选项A 、C 、D 错误．5．太阳系八大行星公转轨道可以近似看做圆轨道，“行星公转周期的平方”与“行星与太阳的平均距离的三次方”成正比．地球与太阳之间平均距离约为1．5亿千米，结合下表可知，火星与太阳之间的平均距离约为( )A C ．4．6亿千米D ．6．9亿千米解析：选B.由题意可知，行星绕太阳运转时，满足T 2r 3＝常数，设地球的公转周期和轨道半径分别为T 1、r 1，火星绕太阳的公转周期和轨道半径分别为T 2、r 2，则T 21r 31＝T 22r 32，代入数据得r 2≈2.3亿千米．6．地球和木星绕太阳运行的轨道都可以看做是圆形的．已知木星的轨道半径约为地球轨道半径的5．2倍，则木星与地球绕太阳运行的线速度之比约为( )A ．0．19B ．0．44C ．2．3D ．5．2解析：选B.据开普勒第三定律R 3木T 2木＝R 3地T 2地，得木星与地球绕太阳运动的周期之比T 木T 地＝R 3木R 3地，线速度v ＝2πR T ，故两行星线速度之比v 木v 地≈0.44，故B 项正确． 7．某行星和地球绕太阳公转的轨道均可视为圆．每过N 年，该行星会运行到日地连线的延长线上，如图所示．该行星与地球的公转半径之比为 ( )A ．⎝⎛⎭⎫N ＋1N 23B ．⎝⎛⎭⎫N N －123 C ．⎝⎛⎭⎫N ＋1N 32 D ．⎝⎛⎭⎫N N －132 解析：选B.地球绕太阳公转周期T 地＝1年，N 年转N 周，而该行星由于轨迹半径大，周期也大，因而该行星N 年应转(N －1)周，故T 行＝N N －1年，又因为行星和地球均绕太阳公转，由开普勒第三定律知r 3T 2＝k ，故r 行r 地＝⎝ ⎛⎭⎪⎫T 行T 地23＝⎝ ⎛⎭⎪⎫N N －123，选项B 正确． 二、多项选择题8．关于开普勒第二定律，正确的理解是( )A ．行星绕太阳运动时，一定是匀速曲线运动B ．行星绕太阳运动时，一定是变速曲线运动C ．行星绕太阳运动时，由于角速度相等，故在近日点处的线速度小于它在远日点处的线速度D ．行星绕太阳运动时，由于它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等，故它在近日点的线速度大于它在远日点的线速度解析：选BD.行星的运动轨迹是椭圆形的，故做变速曲线运动，A 错，B 对；又在相等时间内扫过的面积相等，所以在近日点时线速度大，C 错，D 对．9．16世纪，哥白尼根据天文观测的大量资料，经过40多年的天文观测和潜心研究，提出“日心说”的如下四个基本论点，这四个论点目前看存在缺陷的是( )A ．宇宙的中心是太阳，所有行星都绕太阳做匀速圆周运动B ．地球是绕太阳做匀速圆周运动的行星，月球是绕地球做匀速圆周运动的卫星，它绕地球运转的同时还跟地球一起绕太阳运动C ．地球每天自西向东自转一周，造成太阳每天东升西落的现象D ．与日地距离相比，恒星离地球都十分遥远，比日地间的距离大得多解析：选AB.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；行星在椭圆轨道上运动的周期T 和轨道半长轴a 满足a 3T 2＝恒量，故所有行星实际并不是在做匀速圆周运动，整个宇宙是在不停地运动的．10．美国宇航局发射的“深度撞击”号探测器成功撞击“坦普尔一号”彗星，实现了人类历史上第一次对彗星的“大对撞”，如图所示．假设“坦普尔一号”彗星绕太阳运行的轨道是一个椭圆，其运动周期为5．74年，则关于“坦普尔一号”彗星的下列说法中正确的是( )A ．绕太阳运动的角速度不变B ．近日点处线速度大于远日点处线速度C ．近日点处加速度大于远日点处加速度D ．其椭圆轨道半长轴的三次方与周期的二次方之比是一个与太阳质量有关的常数解析：选BCD.根据开普勒定律可以判断B 、D 正确，A 错误；近日点v 大，R 小，由a ＝v 2R知近日点加速度大，C 正确． 三、非选择题11．“神舟十号”飞船绕地球飞行时近地点高度约h 1＝200 km ，远地点高度约h 2＝330 km ，已知R 地＝6 400 km ，求飞船在近地点、远地点的运动速率之比v 1∶v 2．解析：“神舟十号”飞船在近地点和远地点，相同时间Δt 内通过的弧长分别为：v 1Δt和v 2Δt ，扫过的面积分别为：12v 1(R 地＋h 1)Δt 和12v 2(R 地＋h 2)Δt . 由开普勒第二定律得：12v 1(R 地＋h 1)Δt ＝12v 2(R 地＋h 2)Δt v 1∶v 2＝R 地＋h 2R 地＋h 1＝6 400＋3306 400＋200＝673∶660． 答案：673∶66012．月球环绕地球运动的轨道半径约为地球半径的60倍，运行周期约为27天，应用开普勒定律计算：在赤道平面内离地面多高，人造地球卫星可随地球一起转动，就像停留在天空中不动一样？(已知R地＝6．4×103 km)解析：设人造地球卫星轨道半径为R，周期为T，由题意知T＝1天，月球轨道半径为60R 地，周期为T0＝27天，由R3 T2＝（60R地）3T20得：R＝3T2T20×60R地＝3⎝⎛⎭⎫1272×60R地≈6．67R地卫星离地高度H＝R－R地＝5．67R地＝5．67×6 400 km ＝3．63×104 km．答案：3.63×104 km。

人教版高中物理必修2第六章第一节行星的运动教学设计三门中学刘堂锦一、教学设计思绪以人民教育出版社全日制普通初级中学教科书«物理»必修2第六章第一节〝行星的运动〞为教学内容，在前期剖析的基础上，制定教学目的，设计学习环境和教学战略，停止教学设计。

〝翻转课堂〞是先生在课后完成知识的学习，而课堂变成了教员先生之间和先生与先生之间互动的场所，包括答疑解惑、知识的运用等，从而到达更好的教育效果。

本节课的设计思绪采用〝翻转课堂〞让先生阅历行星运动规律的开展历程。

二、前期剖析«行星的运动»对万有引力与航天的教学起着引领性的作用，同时又为本章的重点内容万有引力定律的学习起一个铺垫性的作用。

本节内容的突出特点是：知识容量较少，但包括的迷信史料十分丰厚。

本节课的教学设计应立足对先生停止迷信肉体、迷信思想方法的教育。

让先生在迷信家关于天体运动效果的研讨历史中，感悟迷信家求真、求简的迷信思想方法和迷信肉体。

同时先生对天体运动的研讨缺乏观察的条件，对天体运动的真实看法，不太会超出托勒密的水平；另外先生对有关迷信家的事例略知一二，对迷信家的发现、发明、发明性内容的了解还不够系统和准确。

因此经过自主学习义务单的方式课前让先生停止自主学习、小组协作学习，完成义务单的义务，遇到困难或疑问自动提出来。

在课堂教学中，首先交流自主学习、协作学习的效果，然后依据同窗们提出的效果，选择有代表性的效果剖析讨论，然后教员归结出人类看法天体运动大致的历史进程，最后让先生结合学习的看法历程从情感与价值观的角度交流感想。

教学重点开普勒三定律教学难点感悟迷信家求真、求简的迷信方法和肉体三、教学目的（一）知识与技艺1.了解人类对行星运动规律的看法历程2.知道观察是研讨行星运动规律的一种重要的方法3.知道如何画椭圆及椭圆的特征4.知道开普勒行星运动定律，知道开普勒行星运动定律的迷信价值（二）进程与方法1.阅历行星运动规律的看法进程，体会迷信家们的研讨方法、迷信态度和迷信肉体2.阅历人类对行星运动规律探求的困难历程，感悟人类对自然的看法是不时深化的进程（三）情感态度与价值观1.经过对行星运动规律看法历程谈感想，树立正确的迷信观四、教学进程〔一〕创设视频情境，引入课题播放视频：«星际穿越»片花对视频中的剧情做复杂引见，总结人类对宇宙的看法曾经取得了很大的打破，人类成功登上的月球，探测器曾经登录火星。

课题第6章第1节行星的运动授课时间教学目标知识与技能（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，但与太阳的质量有关；（4）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。

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认识，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。

情感态度与价值观（1）澄清对天体运动裨秘、模糊的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法。

（2）感悟科学是人类进步不竭的动力。

教学重点理解和掌握开普勒行星运动定律，认识行星的与难点运动。

课程类型新授课教学方法讲授法、归纳法教学工具多媒体辅助教学过程导入新课创设情景、引入新课播放嫦娥一号发射升空到绕月过程的视频动画。

教学内容一、地心说与日心说（1）地心说：地球是宇宙的中心，而且是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动（2）日心说：太阳是宇宙的中心，而且是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动（3）局限性：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，但计算所得的数据和丹麦天文学家第谷的观测数据不符二、开普勒行星运动定律（1）开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上（2）开普勒第二定律：从太阳到行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积（3）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公式：32akT，k是一个与行星无关的常量三、对开普勒行星运动定律的理解1．开普勒第一定律说明了不同行星绕太阳运行时的椭圆轨道是不同的。

2．开普勒第二定律说明了行星在近日点的速率大于在远日点的速率。

3．开普勒第三定律(1)表达式a3T2＝k，其中a是椭圆轨道的半长轴，T为公转周期，k是与太阳质量有关而与行星无关的常量。

⾼中物理新课标⼈教版必修2优秀教案：6.1⾏星的运动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、开普勒等⼈的天⽂学研究成果基础上，由⽜顿运⽤⼒学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):经典⼒学的局限性.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，留给学⽣思考的空间.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.通过本章的学习,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.学习万有引⼒定律在宇宙航⾏中的应⽤时,要引导学⽣进⾏科学跟⽣活、跟社会联系的思考,让学⽣体会到物理学就在我们的⾝边,增进科学与⽣活、社会的联系.万有引⼒、⼈造卫星是近年来⾼考的热点内容,由于航空航天技术、卫星技术属于现代科技发展的重要领域,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,其中与现代科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，教学时要给予⾼度重视.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来,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来提供,从⽽求出题⽬所要求的结果,切不可不加分析死记硬背.⽂本式教学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.学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.本节内容对学⽣来说是抽象的、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学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学运算，在学⽣整体感知的过程中引导学⽣体会这些⼤师们的思路、⽅法及他们的⼀丝不苟的科学精神，并激发他们热爱科学、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学⽣介绍，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.教学中可根据学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,也可⼤胆地让学⽣进⾏发⾔.在讲授“⽇⼼说”和“地⼼说”时，先不要否定“地⼼说”，让学⽣了解托勒密巧妙的解释，同时让学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，为宣传和捍卫这⼀学说，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,借此对学⽣进⾏情感教育.教学重点对开普勒三⼤定律的理解.教学难点1.开普勒三⼤定律的适⽤范围.2.对开普勒第三定律中k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学发展过程中的重要作⽤.2.了解科学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,渗透科学发现的⽅法论教育,建⽴科学的宇宙观.2.通过⼈类对⾏星运动规律认识过程的曲折与艰⾟,学习科学家们实事求是、尊重客观事实、敢于坚持真理、勇于创新和不怕牺牲的科学态度与科学精神.教学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来不动，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,我们将学习这些规律.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 ωωωωωωπππ?ωπ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,在学习中我们将应⽤圆周运动的知识解决天体运动的问题.本节课我们先学习第⼀节: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.设计意图：通过观看上述材料,让学⽣了解前⼈对问题的⼀丝不苟、孜孜以求的精神,引导学⽣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，要求学⽣解决以下问题：1.在古代，⼈们对天体的运动的认识有哪⼏种学说？2.各个学说的内容是怎样的？代表⼈物是谁？3.哪种学说更先进？⽤现在的观点，如何认识这两种学说？4.是哪位科学家否定了古⼈的观点？他发现了什么规律？学⽣思考、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(Ptolemy,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学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(Nicolaus Copenicus,1473—1543)3.⽇⼼说能更完美地解释天体的运动.古代的两种学说都不完善,因为太阳、地球等天体都是运动的.鉴于当时对⾃然科学的认识能⼒,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）是丹麦的天⽂学家、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)是德国的天⽂学家、数学天才.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,在哥⽩尼学说的基础上⼜迈进了⼀步,于1609年在他的著作《新天⽂学》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.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:对于任意⼀个⾏星来说,它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的⾯。

第一课时行星的运动（教学设计）【设计思想】随着新一轮课程改革的到来，发展学生的核心素养成为课堂教学的中心任务。

这就要求教师在教学过程中必须培育和发展由“物理观念”、“科学思维”、“实验探究”、“科学态度与责任”四个方面的要素构成的物理学科素养。

本节课，通过学生自主学习、了解人类对行星运动的认识历程，逐步建立正确的行星运动的物理观念；通过了解开普勒发现行星运动定律的过程，掌握科学思维、科学方法；通过模仿开普勒利用第谷的观测数据逐步探究发现开普勒第三定律的过程，发展学生科学探究的能力；通过播放布鲁诺为维护科学真理英勇献身的视频，以及罗列开普勒研究过程中一串串数据，培养学生科学精神、科学态度与责任。

【教学目标】知识与技能1．了解人类对行星运动的认识历程以及开普勒发现行星运动定律的过程；2．知道地心说和日心说的基本内容；3．理解并运用开普勒行星运动定律解决实际问题，知道开普勒行星运动定律的价值，了解k值大小只与中心天体有关。

过程与方法1.追寻开普勒发现行星运动定律的历程，掌握科学探究的方法；2.回顾托勒密、哥白尼、第谷、开普勒等几位科学家对行星运动认识的发展，以及布鲁诺为真理献身的事迹，了解人类认识事物本质的曲折性；3.掌握观察与数学推理相结合的研究科学规律的方法。

情感、态度与价值观1．澄清对天体运动的模糊认识，感悟科学是人类进步不竭的动力；2．体会科学家锲而不舍、严谨细致的科学态度和科学精神。

【学情分析】这节内容对学生来说是抽象而陌生的，甚至无法去感知。

学生对天体的运动既充满好奇又觉得非常神秘而不易理解。

用声像资料配合这节的教学，使学生建立起天体运动的正确空间图景，更好的理解本节课的内容。

高一学生在数学课上还未学习椭圆，为此在“做一做”栏目中让学生动手画椭圆，发现椭圆的特征，增加对椭圆的一些感性认识，为理解开普勒定律做好准备。

教材还明确给出了行星轨道看成“圆”时，开普勒定律的表述。

这样可以简化问题，也避免学生不注意条件而随便套用公式。

第六章第1节·行星的运动 &太阳与行星间的引力·教案的距离之和______.4．行星的运动满足____________；天体间的引力是相互的，满足____________．5．做圆周运动的物体需要有__________且满足__________的供需平衡．6．行星做圆周运动的向心力由________________提供.二、课前预习一、地心说与日心说1．人类最初通过直接的感性认识建立了“地心说”，“地心说”的最先倡导者是古希腊的哲学家亚里士多德．假设你是两千三百多年前的亚里士多德，根据直接的感性认识，会对地球、太阳、行星的运动持有什么观点？2．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？他假想地球并不是宇宙的中心，它与其他行星都围绕着太阳做匀速圆周运动，这个模型叫“日心说”．“日心说”的内容是什么呢？二、开普勒行星运动定律1．开普勒三定律(1)第一定律(又称轨道定律)：所有行星绕太阳运动的轨道都是______，太阳处在椭圆的一个______上．如图1所示．图1(2)第二定律(又称面积定律)：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______的面积．如图2所示．图2(3)第三定律(又称周期定律)：所有行星的轨道的半长轴的________跟它的公转周期的________的比值都________，即a3T2＝k.其中a代表椭圆轨道的半长轴，T代表公转周期，k是一个对所有行星都相同的常量．三、太阳与行星间的引力1．请同学们思考后并回答下列问题．由力和运动的关系知：已知力的作用规律可推测物体的运动规律；若已知物体的运动规律，也可以推测力的作用规律．(1)探究太阳与行星间的引力属于哪种情况？(2)行星绕太阳运动的规律是怎样的？(3)前面我们学习了两种曲线运动，是哪两种，如何处理的？(4)若要解决椭圆轨道的运动，根据现在的知识水平，可作如何简化？2．思考下列问题后与同学们讨论并回答．(1)根据开普勒行星运动第一、第二定律，在行星轨道为圆的简化模型下，行星做何种运动？(2)做匀速圆周运动的物体必定有力提供向心力，行星的运动是由什么力提供的向心力？(3)向心力公式有多个，如m v 2r 、mω2r 、m 4π2T2r ，我们应选择哪个公式推导出太阳对行星的引力？(4)不同行星的公转周期T 是不同的，F 跟r 关系式中不应出现周期T ，我们可运用什么知识把T 消去？三、新课教学（一）课堂研讨探究一、对开普勒行星运动定律的理解(1)开普勒定律不仅适用于行星绕太阳的转动，也适用于____________的转动．(2)由第二定律知：当离太阳比较近时，行星运行的速度________，而离太阳较远时，速度________．(3)在开普勒第三定律中，所有行星绕太阳转动的k 值均相同；但对不同的天体系统k 值________．k 值的大小由系统的__________决定．例1 有一行星，距太阳的平均距离是地球到太阳平均距离的8倍，则该行星绕太阳公转的周期是多少年？探究二、太阳与行星间的引力1．太阳对行星的引力(1)根据开普勒行星运动第一、第二定律，行星以太阳为______做匀速圆周运动．太阳对行星的引力，就等于行星做匀速圆周运动的________．(2)太阳对不同行星的引力，与行星的______成正比，与行星和太阳间______的二次方成反比，即F∝m r2.2．行星对太阳的引力(1)就太阳对行星的引力而言，行星是受力物体．根据牛顿第三定律，既然太阳吸引行星，行星也必然吸引太阳．二者大小______，引力的方向沿着__________，方向相反，规律相同，是一对作用力与反作用力．(2)行星对太阳的引力与太阳的______成正比，与行星、太阳______的二次方成反比，即F′∝M r2.3．完成下面对太阳与行星间引力规律的推导过程，引力公式F＝G Mmr2的得出，概括起来导出过程如图所示：让我们运用所学知识来一展身手吧。