高中物理 第六章《行星的运动》学案 新人教版必修2

高中物理第六章万有引力与航天 6.1行星的运动教学案新人教版必修2班级________姓名________学号_____ 学习目标:1．了解地心说(托勒密)和日心说(哥白尼)。

2．了解开普勒对行星运动的描述。

学习重点:1．地心说(托勒密)和日心说(哥白尼)。

2．开普勒三大定律。

学习难点:有关开普勒三大定律的理解和认识。

主要内容: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。

哥白尼(1473一1543)Nicolaus Copemicus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。

第一节行星的运动课时：一课时教师：教学目标三个维度的教学目标具体为：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)知道所有行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴的三次方跟周期的二次方的比值相等，且这个比值与行星的质量无关，但与太阳的质量有关．过程与方法(1)理解人们对行星运动的认识过程是漫长而复杂的；(2)了解科学发现的艰辛，真理是来之不易的．情感、态度与价值观通过教学活动，使同学们感受到科学探索的乐趣与科学探究方法的魅力，树立为科学献身的远大理想．重点与难点重点是开普勒关于行星运动的描述，难点是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．教学用具多媒体课件、实物投影仪、木板、白纸、棉线．教学过程：二个视频、〔导入新课〕学生齐读P31页二自然段自远古以来，当人们仰望星空时，天空中壮丽璀璨的现象吸引了无数智慧的头脑开始探索星体运动的奥秘．我们的祖先发现，大多数星星的相互位置几乎是固定的，几百年内不会发生肉眼可见的变化，它们是“恒星”，然而，水星、金星、火星、木星、土星这五颗亮星则在众星的背景下移动，有的在几个星期中就能发现它的位置变化，所以把它们叫“行星”．认识宇宙要从行星开始．新课教学：一、古人对天体运动的看法及发展过程？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？科学的足迹1、地心说代表人物：托勒密观点：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、日心说代表人物：哥白尼：拦住了太阳，推动了地球。

观点：太阳是静止不动的，地球和其他行星都在绕太阳做匀速圆周运动。

3、日心说的进一步完善（1）天才观察者：第谷·布拉赫把天体位置测量的误差由10/ 减少到2/(2) 开普勒：真理超出希望开普勒行星运动三定律[探究1]行星运动绕太阳运动的轨道是什么形状？圆？年份春分夏至秋分冬至20043/206/219/2312/2120053/206/219/2312/2120063/216/219/2312/21春92天夏94天秋89天冬90天秋冬两季比春夏两季时间短第谷（丹麦）二十年的精心观测开普勒（德国）潜心研究 8分的误差四年多的刻苦计算否定19 种假设行星轨道为椭圆假设地球绕太阳的运动是一个椭圆运动,太阳在焦点上,根据曲线运动的特点，得从秋分到冬至再到春分的时间比从春分到夏至再到秋分的时间短，所以秋冬两季比春夏两季要短。

1．行星的运动[学习目标] 1.了解地心说和日心说的内容． 2.理解开普勒行星运动三定律的内容．(重点) 3.掌握行星运动定律的应用．(重点、难点) 4.了解人们对行星运动的认识过程漫长复杂，真理来之不易．一、地心说和日心说开普勒定律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．开普勒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(或线速度大小)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．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)宇宙的中心是太阳，所有行星都在绕太阳做匀速圆周运动． (×) (2)开普勒定律仅适用于行星绕太阳的运动． (×) (3)所有行星绕太阳运转的周期都是相等的． (×) (4)在中学阶段可认为地球围绕太阳做圆周运动． (√) (5)行星的轨道半径和公转周期成正比．(×) (6)公式a 3T2＝k 中的a 可认为是行星的轨道半径．(√)2．日心说的代表人物是( ) A ．托勒密 B ．哥白尼 C ．布鲁诺D ．第谷B [日心说的代表人物是哥白尼，布鲁诺是宣传日心说的代表人物．] 3．下述说法中正确的有( )A ．一天24 h ，太阳以地球为中心转动一周是公认的事实B ．由开普勒定律可知，各行星都分别在以太阳为圆心的各圆周上做匀速圆周运动C ．太阳系的八颗行星中，水星离太阳最近，由开普勒第三定律可知其运动周期最小D ．月球也是行星，它绕太阳一周需一个月的时间C [地球以太阳为中心转动一周是公认的事实，一天24 h ，故A 错误；各行星都分别在以太阳为焦点，做椭圆运动，故B 错误；由开普勒第三定律r 3T2＝k ，可知：水星离太阳最近，则运动的周期最小，C 正确；月球是地球的卫星，它绕地球一周需一个月的时间，故D 错误．]对开普勒行星运动定律的理解定律 认识角度 理解开普勒第一定对空间分布的各行星的椭圆轨道尽管大小不同，但太阳是所有轨道的律 认识 一个共同焦点不同行星的轨道是不同的，可能相差很大开普勒 第二定律对速度大小的认识行星沿椭圆轨道运动靠近太阳时速度增大，远离太阳时速度减小近日点速度最大，远日点速度最小开普勒 第三定律对周期长短的认识椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越长该定律不仅适用于行星，也适用于其他天体常数k 只与其中心天体有关【例1】 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平方等于它们轨道半长轴之比的立方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C [太阳位于木星运行轨道的一个焦点上，A 项错误；火星与木星轨道不同，在运行时速度不可能始终相等，B 项错误；“在相等的时间内，行星与太阳连线扫过的面积相等”是对于同一颗行星而言的，不同的行星，则不具有可比性，D 项错误；根据开普勒第三定律，对同一中心天体来说，行星公转半长轴的三次方与其周期的平方的比值为一定值，C 项正确．]开普勒行星运动定律的四点注意(1)开普勒三定律是通过对行星运动的观察结果总结而得出的规律，它们都是经验定律． (2)开普勒行星运动定律是对行星绕太阳运动的总结，实践表明该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．(3)开普勒第二定律与第三定律的区别：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．(4)绕同一中心天体运动的轨道分别为椭圆、圆的天体，k 值相等，即r 3T 21＝a 3T 22＝k .1．某行星绕太阳运动的轨道如图所示，则以下说法不正确的是( )A ．太阳一定在椭圆的一个焦点上B ．该行星在a 点的速度比在b 、c 两点的速度都大C ．该行星在c 点的速度比在a 、b 两点的速度都大D ．行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积是相等的C [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，则A 正确；每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，即近日点速度快，远日点速度慢，则B 、D 正确，C 错误．]开普勒第三定律的应用1．适用X 围：既适用于做椭圆运动的天体，也适用于做圆周运动的天体；既适用于绕太阳运动的天体，也适用于绕其他中心天体运动的天体．2．用途(1)求周期：两颗绕同一中心天体运动的行星或卫星，知道其中一颗的周期及它们的半长轴(或半径)，可求出另一颗的周期．(2)求半长轴：两颗绕同一中心天体运动的行星或卫星，知道其中一颗的半长轴(或半径)及它们的周期，可求出另一颗的半长轴(或半径)．3．k 值：表达式a 3T2＝k 中的常数k ，只与中心天体的质量有关，如研究行星绕太阳运动时，常数k 只与太阳的质量有关，研究卫星绕地球运动时，常数k 只与地球的质量有关．【例2】 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，可在轨道上某点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 0，求飞船由A 点运动到B 点所需要的时间．思路点拨：分析该题的关键是：①开普勒第三定律对圆轨道和椭圆轨道都适用． ②椭圆轨道的半长轴大小为R ＋R 02.③飞船由A 点运动到B 点的时间为其椭圆轨道周期的一半．[解析] 飞船沿椭圆轨道返回地面，由题图可知，飞船由A 点到B 点所需要的时间刚好是沿图中整个椭圆运动周期的一半，椭圆轨道的半长轴为R ＋R 02，设飞船沿椭圆轨道运动的周期为T ′.根据开普勒第三定律有R 3T 2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫R ＋R 023T ′2.解得T ′＝T⎝ ⎛⎭⎪⎫R ＋R 02R 3＝(R ＋R 0)T 2R R ＋R 02R. 所以飞船由A 点到B 点所需要的时间为t ＝T ′2＝(R ＋R 0)T 4RR ＋R 02R . [答案](R ＋R 0)T 4RR ＋R 02R上例中，飞船在半径为R 的圆周轨道与椭圆轨道上运行时的周期之比为多少？提示：由R 3T2＝k 知，T ∝R 3.则周期之比为R 3⎝ ⎛⎭⎪⎫R ＋R 023＝8R3(R ＋R 0)3.应用开普勒第三定律的步骤(1)判断两个行星的中心天体是否相同，只有对同一个中心天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r 31T 21＝r 32T 22＝k 列式求解．2．理论和实践证明，开普勒行星运动定律不仅适用于太阳系中的天体运动，而且对一切天体(包括卫星绕行星的运动)都适用．对于开普勒第三定律的公式R 3T2＝k ，下列说法正确的是( )A ．公式只适用于轨道是椭圆的运动B ．公式中的T 为天体的自转周期C ．公式中的k 值，只与中心天体有关，与绕中心天体公转的行星(或卫星)无关D ．若已知月球与地球之间的距离，根据开普勒第三定律公式可求出地球与太阳之间的距离C [开普勒第三定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动，所以也适用于轨道是圆的运动，故A 错误；式中的T 是行星(或卫星)的公转周期，B 错误；式中的k 是与中心星体的质量有关，与绕中心天体旋转的行星(或卫星)无关，故C 正确；月球绕地球运动，地球绕太阳运动，不是同一个中心天体，式中的k 是与中心星体的质量有关，已知月球与地球之间的距离，无法求出地球与太阳之间的距离，故D 错误．]课 堂 小 结知 识 脉 络1.开普勒第一定律指明行星绕太阳的轨道为椭圆轨道，而非圆轨道；第二定律可导出近日点速率大于远日点速率；第三定律指明了行星公转周期与半长轴间的定量关系． 2．近似处理时，可将行星绕太阳运动或卫星绕地球运动看作是匀速圆周运动，且对同一中心天体的行星或卫星，a 3T2＝k 中的k 值均相同.1．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D [所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，且太阳处在所有椭圆的一个焦点上．运动的周期T 与半长轴a 满足a 3T2＝k ，故选项A 、B 、C 均错误，选项D 正确．]2．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，则太阳是位于( )A ．B B ．F 1C ．AD ．F 2B [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时间内扫过相等的面积．行星在近日点速率大于在远日点速率，即A 为近日点，B 为远日点，太阳位于F 1，故B 正确．]3.如图所示，某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道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27天，则此卫星的运转周期大约是( )A ．19天B ．13天 C ．1天 D ．9天 C [由于r 卫＝19r 月，T 月＝27天，由开普勒第三定律r 3卫T 2卫＝r 3月T 2月，可得T 卫＝1天，故选项C正确．]4．银河系中有两颗行星环绕某恒星运转，从天文望远镜中观察它们的运转周期之比为27∶1，则它们的轨道半长轴之比是( )A ．3∶1B ．9∶1C ．27∶1D ．1∶9B [根据开普勒第三定律T 2r 3＝k 可得绕同一颗恒星运动的两个行星有T 21r 31＝T 22r 32，解得轨道半长轴之比是r 1r 2＝3T 21T 22＝327212＝91，B 正确．]。

高中物理行星的运动导学案新人教版必修2【使用说明】1、认真阅读教材内容，按层次完成自学部分；（☆☆为跳高题、☆为跑步题、无☆为走路题）2、通过自学初步完成探究部分，标好疑点，以备展示、讨论。

【学习目标】1、了解人类对行星运动规律的认识历程。

2、知道开普勒行星运动规律及其科学价值，，了解第三定律中k值只与中心天体有关。

3、体会实事求是，尊重客观事实，敢于坚持真理的科学精神。

【自主学习】阅读教材第．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．六章第一节《行星的运动》并完成自主探究部分。

一、行星运动的认识历程1、古代认识（星相学）经过长期观察，绝大多数天体东升，古人把天体分为和。

2、总结规律：以托勒密为代表主张。

以哥白尼为代表的主张。

经过长期争论战胜了，最终被接受。

3、德国天文学家用了20年时间研究了丹麦天文学家的观测记录，发现行星绕太阳运动的轨道不是圆而是。

他还发现了行星运动的其他规律，发现了。

二、开普勒行星运动定律1、开普勒第一定律：查找资料：什么是椭圆？有什么性质？2、开普勒第二定律：可以得到推论：近日点速度，远日点速度。

3、开普勒第三定律：比值k只与有关。

第三定律说明轨道半长轴越的行星，其公转周期越；三、行星运动的近似处理方法1、行星绕太阳运动的轨道十分接近，太阳处在。

2、对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（或线速度大小），即行星做运动。

3、所有行星轨道跟他的的比值都相等，即。

四、推广开普勒三定律普遍适用于绕其他恒星的行星和绕行星的卫星。

卫星绕地球运转，地球绕太阳运转遵循相同的运动规律。

【自主探究】无☆全体都做、☆．．．．．．．．．．．．．．．．．．．，问题部分作出标记。

．．．．．．．．B．级可做、☆☆．．．．．．A．级可做。

有简单步骤1、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”的如下四个基本理论，这四个论点目前看存在的缺陷是（）A、宇宙的中心是太阳，所有行星都在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。

高中物理第六章 6.1行星的运动导学案新人教版必修2第六章6、1行星的运动导学案新人教版必修2【学习目标】1、知道地心说和日心说的基本内容。

2、掌握开普勒三个定律的内容。

3、理解人们对行星运动的认识过程是漫长而复杂的，真理是来之不易的。

【学习重点难点】开普勒行星运动定律的理解和应用【学习过程】【自主学习】在浩瀚的宇宙中有无数大小不一、形态各异的天体，如月亮、地球、太阳、夜空中的星星……由这些天体组成的广袤无限的宇宙始终是我们渴望了解、不断探索的领域。

人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，历史上有过不同的看法，科学家对此进行了不懈的探索，通过本节内容的学习，将使我们正确地认识行星的运动。

[阅读课本]：32页第一、二两段，回答下列问题：一、古代对行星运动规律的认识问题1：、古人对天体运动存在哪些看法? 问题2、什么是“地心说”?什么是“日心说”’? 问题3：“日心说”战胜了“地心说”，请阅读教材第33页《人类对行星运动规律的认识》，找出“地心说”遭遇的尴尬和“日心说’的成功之处、二、开普勒行星运动三定律问题4：古人认为天体做什么运动? 问题5：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? 问题6：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?具体表述是什么? 开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是，太阳处在上、问题7：这一定律说明了行星运动轨迹的形状，不同的行星绕大阳运行时椭圆轨道相同吗?[做一做] 可以用一条细绳和两图钉来画椭圆、如图所示，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?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时间内扫过、问题8：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？开普勒第三定律：所有行星的椭圆轨道的三次方跟的平方的比值都相等、表达式为。

高中物理必修二6.1 行星的运动[学习目标]1、 知道地心说和日心说的基本内容和发展过程2、 知道开普勒行星运动定律的建立过程3、 能够运用开普勒行星运动定律公式解决有关行星运动问题 【学习过程】学点一、地心说和日心说1.地心说: 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 运动。

2.日心说： 是宇宙的中心，而且是静止不动的，地球和其他行星都绕 运动。

3.两种学说的局限性都把天体的运动看的很神圣，认为天体的运动必然是最完美，最和谐的 运动，而和丹麦天文学家 的观测数据不符。

思：“日心说”打败了“地心说”，是否说明日心说比地心说完善？学点二、开普勒行星运动规律一、探究开普勒第一定律（轨道定律） 表一：各年四节气具体日期统计表 年份 春分 夏至 秋分 冬至 2008 3月20日 6月21日 9月22日 12月22日 2009 3月20日 6月21日 9月23日 12月22日 20103月21日6月21日9月23日12月22日通过分析数据，可以得到以下结论：春天：92天 夏天：94天 秋天：84天 冬天：90天 说明：四季的时间是不相等的 进而说明：地球绕太阳的运动并不是完美的匀速圆周运动 开普勒第一定律所有 绕太阳运动的轨道都是 ，太阳处在 的一个 上。

二、探究椭圆轨道特征将一条绳的两端固定在两个定点（图钉）上，以铅笔拉紧绳子所画出的图形即为椭圆。

这两个定点称为此椭圆的两个焦点。

从椭圆上任一点至两焦点的距离之和为一定值，既 常数。

O 点为对称中心点, 称为半长轴； 称为半短轴。

=+21PF PF三、探究开普勒第二定律（面积定律）对任意一个行星来说，它与太阳的连线在 内扫过的 。

思：1、试比较近日点和远日点地球的速度大小？2、试求出近日点和远日点地球的速度大小的比值？四、探究开普勒第三定律（周期定律）动手计算后，你得到了什么？经计算可知：所有行星的半长轴的三次方与周期的平方的比值都相等，月球、卫星的比值也相等.说明：K 值与环绕天体无关，与中心天体有关。

第一节行星的运动一、两种学说二、开普勒行星运动定律三、开普勒行星运动定律的实际应用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，它绕太阳转动的角速度(或线速度)大小不变，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比值都相等．行星运动的模型一、模型特点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，它绕太阳运动的角速度(或环绕速度大小)不变，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相同．若用r表示轨道半径，T表示公转周期，则r3T2＝k.二、典例剖析飞船沿半径为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r0，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r＋r02，设飞船沿椭圆轨道运动的周期为T′，则有r3T2＝（r＋r0）38T′2.而飞船从A到B点所需的时间为：t＝T′2＝28⎝⎛⎭⎫1＋r0r32·T.答案：28⎝⎛⎭⎫1＋r0r32·T1．关于太阳系中各行星的轨道，以下说法不正确的是(B) A．所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆B．所有的行星绕太阳运动的轨道都是圆C．不同的行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴是不同的D．不同的行星绕太阳运动的轨道各不相同2．行星绕恒星的运动轨道如果是圆形，那么它运动周期T的平方与轨道半径r的三次方的比为常量，设T2r3＝k，则常量k的大小(A)A．只与恒星的质量有关B．与恒星的质量及行星的质量有关C．只与行星的质量有关D．与恒星的质量及行星的速度有关3．某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示，F1和F2是椭圆轨道的两个焦点，行星在A点的速率比在B点的大，则太阳是位于(A)A．F2 B．AC．F1 D．B4．(多选)两个小行星都绕太阳做圆周运动，其周期分别是T、3T，则(BC)A．它们轨道半径之比为1∶3B．它们轨道半径之比为1∶39C．它们运动的速度之比为33∶1D．以上选项都不对一、选择题1．关于行星的运动，以下说法正确的是(BD)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，公转周期最长D．冥王星离太阳“最远”，绕太阳运动的公转周期最长2．太阳系八大行星公转轨道可近似看做圆轨道，“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(B)A.1.2亿千米B．2.3亿千米 C．4.6亿千米 D．6.9亿千米3．两颗行星的质量分别为m1和m2，绕太阳运行的轨道半长轴分别为r1和r2，则它们的公转周期之比为(C)A.r1r2B.r31r32C.r31r32D．无法确定解析：由开普勒第三定律可知：r31T21＝r32T22，解得T1T2＝r31r32，故C正确．4．太阳系中有两颗行星，它们绕太阳运转周期之比为8∶1，则两行星的公转速度之比为(C) A．2∶1 B．4∶1 C．1∶2 D．1∶4解析：由开普勒第三定律R31T21＝R32T22，解得R1R2＝3T21T22＝41.由v＝2πRT得v1v2＝R1R2·T2T1＝41×18＝12，故C正确．5．关于天体运动，下列说法中正确的是(D)A．天体的运动与地面上物体的运动所遵循的规律是不同的B．天体的运动是最完美、最和谐的匀速圆周运动C．太阳东升西落，所以太阳绕地球运动D．太阳系的所有行星都围绕太阳运动6．据新华社2011年5月15日电，研究人员从美国国家航天局“开普勒”望远镜发现的1 235颗潜在类地行星中选出86颗，作为寻找外星生命踪迹的观测对象. 关于这86颗可能栖息生命的类地行星的运动，以下说法正确的是(BC)A．所有行星都绕太阳做匀速圆周运动B．所有行星都绕太阳做椭圆运动，且轨道不相同C．离太阳越近的行星，其公转周期越小D．离太阳越远的行星，其公转周期越小二、非选择题7．地球绕太阳运行的半长轴为1.50×1011 m，周期为365天；地球同步卫星绕地球运行的轨道半长轴为4.24×107 m，周期为1天，则对于绕太阳运行的行星，k s的值为________m3/s2；对于绕地球运行的卫星，k e 的值为________m 3/s 2.解析：根据地球绕着太阳运行的参数得：k s ＝（1.5×1011）3（365×24×3 600）2 m 3/s 2≈3.4×1018m 3/s 2.根据同步卫星绕着地球运行的参数求出：k e ＝（4.24×107）3（24×3 600）2 m 3/s 2≈1.0×1013m 3/s 2.答案：3.4×10181.0×10138．两颗行星的质量分别为m 1和m 2，它们绕太阳运转轨道的半长轴分别为r 1和r 2.如果m 1＝2m 2，r 1＝4r 2，求它们的运行周期之比T 1∶T 2.解析：由开普勒第三定律r 3T 2＝k 知r 31T 21＝r 32T 22.即⎝⎛⎭⎫T 1T 22＝⎝⎛⎭⎫r 1r 23＝43，所以T 1T 2＝81，其比值与质量无关．答案：8∶19．木星绕太阳运动的周期为地球绕太阳运动周期的12倍，那么，木星绕太阳运动轨道的半长轴是地球绕太阳运动轨道的半长轴的多少倍？解析：设木星、地球绕太阳运动的周期分别为T 1、T 2，它们轨道的半长轴分别为a 1、a 2，根据开普勒第三定律得a 31T 21＝a 32T 22，则a 1a 2＝3T 21T 22＝3122≈5.24，所以a 1＝5.24a 2.即木星绕太阳运动轨道的半长轴约为地球绕太阳运动轨道的半长轴的5.24倍．答案：5.24倍。

第一节行星的运动教学目标：〔一〕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．〔二〕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．〔三〕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．教学难点：对开普勒行星运动定律的理解和应用.教学方法：讲授法教学过程：〔一〕引入新课宇宙中有无数大小不同，形态各异的天体，由这些天体组成的神秘的宇宙始终是人们渴望了解的领域，人们认识天体运动围绕“天体怎样运动？〞和“天体为什么这样运动？〞两个基本问题进行了长期的探索研究，提出了很多观点。

通过本节的学习，我们应了解这些观点，知道行星如何运动。

〔二〕新课教学一、行星运动的两种学说1、地心说地心说的代表人物是亚里士多德和托勒玫。

他们从人们的日常经验〔太阳从东边升起，西边落下〕提出地心说，认为地球是宇宙的中心，并且静止不动，所有行星围绕地球作圆周运动。

地心说比较符合当时人们的经验和某某神学的思想，成为神学的信条，被人们信奉了一千多年，但它所描述的天体运动，不仅复杂而且以此为依据所得的历法与实际差异很大。

2、日心说日心说的代表人物是哥白尼，他在《天体运行论》一书中，对日心说进行了具体的论述和数学论证。

认为太阳是静止不动的，地球和其他行星围绕太阳运动。

把地球从天体运动的中心位置移到了一个普通的行星的位置。

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。