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第六章万有引力§6.1行星的运动导学案【导入学习】浩瀚的宇宙中除了我们赖以生存的地球以外还有许多的星体，它们在太空中是如何和平相处的？都在做什么样的运动？为什么做这样的运动呢？“日出东方”“日傍西山”，日常生活中我们总是感觉太阳每天绕地球转一圈，这种说法是否正确？如何解释这种现象？我们这节课就来研究一下，行星的运动规律。
【学习目标】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．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．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．2．感悟科学是人类进步不竭的动力．【课前知识储备】1．匀速圆周运动的特点。
2．描述匀速圆周运动的各物理量及相互关系式。
3．查找资料收集椭圆的知识，完成课本：“做一做”。
重在理解椭圆的焦点和长轴、短轴的概念。
教学目的：强化所学知识同时对于相关的数学知识进行先导学习，为本节的新课内容打下良好的基础。
【自主与合作】学习活动一、人类认识天体运动的历史课前同学们已经做好了预习，并查阅了天体运动的相关资料，我们一起来解决下面几个问题问题1、“地心说”的内容及代表人物：思考：为什么地心说一度占据了统治地位问题2、“日心说”的内容及代表人物：问题3：“日心说”战胜了“地心说”，请阅读第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’的成功之处学以致用1．下列说法正确的是( )A．地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动B.太阳是宇宙的中心，所有天体都绕太阳运动C.太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动D．“地心说”和哥白尼提出的“日心说”现在看来都是不正确的“日心说”的进一步完善和发展师：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，因为不管是“地心说”还是“日心说”，都把天体运动看得很神圣，认为天体运动必然是最完美、最和谐的匀速圆周运动。
第一节行星的运动教学目标：1、了解日心说和地心说两种不同的观点。
2、知道开普勒对行星运动的描述。
重难点：掌握天体运动的演变过程熟记开普勒三定律引入：研究天体的运动是从古到今科学研究的永恒主题。
关于行星的运动，历史上有两种对立的说法，这是历史上牺牲最大的科学争论。
新课教学一、地心说1、地心说：认为地球是宇宙中心，任何星球都围绕地球旋转。
2、代表人物：托勒密(公元90——168年)3、存在条件：第一符合人们的日常经验，第二人们多信奉宗教神学，认为地球是宇宙中心。
二、日心说1、日心说：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（1473——1543）3、存在条件：地心说解释天体运动不仅复杂，而且许多问题都不能解释。
而用日心说，许多天体运动的问题不但能解决，而且还变得特别简单。
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地心说和日心说的共同点：天体的运动都是匀速圆周运动。
三、第谷的观测1、第谷（1546——1601）是丹麦的天文学家、观测家，历时20年的观测，记录了行星、月亮、彗星的位置。
2、第谷虽然本人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四、探究1:行星运动的轨道年份春分夏至秋分冬至2004 3/21 6/21 9/22 12/222005 3/21 6/21 9/22 12/22 冬至夏至2006 3/21 6/21 9/23 12/2192天94天89天90天春分小结：行星运动的轨道不是圆周运动提出猜想：那么行星运动的轨道是什么样的呢？五、分组实验(体验椭圆)实验准备:两人一组、木板、图钉、线、笔、白纸小结：两个图钉位置靠的越近，椭圆就越接近于圆六、开普勒三定律：1．开普勒第一定律——椭圆轨道定律所有的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。
注意：九大行星的轨道半径不同且所在的轨道平面不在同一个轨道平面上2．开普勒第二定律——又叫面积定律任何一个行星与太阳的联线在相等的时间内扫过的面积相等。
第七章万有引力与宇宙航行第1节行星的运动这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”的内容到其两者之间的争论，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.本节内容包括“地心说”“日心说”的内容及争论的焦点、开普勒定律的内容等知识点.物理观念：知道开普勒对行星运动的描述，形成行星运动观念。
科学思维：通过学习，培养学生善于观察、善于思考、善于动手的能力科学探究：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。
科学态度与责任：过观察、实验及探究、交流与讨论等学习活动，培养学生尊重客观事实、实事求是的科学态度。
1、教学重点：（1）“日心说”的建立过程（2）行星运动的规律2、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多媒体课件【新课导入】展示天体系统的图。
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。
【新课内容】（一）两种对立的学说1.地心说(1)地球是宇宙的中心，是静止不动的；(2)太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动；(3)地心说的代表人物是古希腊科学家托勒密.2.日心说(1)太阳是宇宙的中心，是静止不动的，所有行星都绕太阳做匀速圆周运动；(2)地球是绕太阳旋转的行星；月球是绕地球旋转的卫星，它绕地球做匀速圆周运动，同时还跟地球一起绕太阳旋转；(3)太阳静止不动，因为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；。
讲解以表格形式给出地心说和日心说的容：
地心说：_地球__是静止不动的，_地球_
是宇宙的中心，太阳、月亮以及其他行
星都绕_地球__运动；
日心说：__太阳__是静止不动的，太阳_
是宇宙的中心，地球以及其他行星都绕
太阳运动
总结两大学说的局限性并给出习题：
下列说法中正确的是( )
A．地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其
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
绕太阳转动
C．地球是绕太阳运动的一颗行星
D．日心说、地心说都具有局限性
开普勒行星运动定律：
1、开普勒第一定律(又称轨道定律)：所
有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太
学生齐声跟着填空。
学生给出答案CD
速度(或线速度大小)不变，即行星做匀速
圆周运动运动。
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．
1.地心说和日心说
小结
2.开普勒三定律
(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椭圆上
(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
[板书] 一、地心说、日心说
二、开普勒三定律
1.开普勒第一定律（轨道定律）
2.开普勒第二定律（面积定律）
3.开普勒第三定律（周期定律）课后反思。
6。
1 《行星的运动》导学案【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【重点难点】掌握开普勒三大定律，认识行星的运动【学法指导】认真阅读教材，体会行星的运动规律，加深对行星运动图景的感性认识【知识链接】在数学上，椭圆有什么特点，描述椭圆的量有哪些？【学习过程】一、地心说和日心说：地心说认为:__________是宇宙的中心，它是___________的，太阳、月亮及其他天体都绕______________做圆周运动，日心说认为___________是宇宙的中心，它是________________的,地球和所有的行星都绕______________做圆周运动.尝试应用1、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______________，太阳处在______________的一个______________。
(2)开普勒第二定律：对任意一个行星来说，它______________的连线在相等的时间里扫过相等的______________。
（3）开普勒第三定律：所有行星轨道的______________的三次方跟_____________ 的二次方的比值都相等。
用公式表达为： ,k是一个与______________无关的量。
尝试应用2：关于开普勒行星运动的公式 a3/T2=k ，以下说法正确的是（）A。
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´，周期为T´，则 R3/T2=R′3/T′2C.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三、中学阶段处理行星运动的方法多数大行星的轨道与圆十分接近，故中学阶段的研究中能够按圆处理,______________处在圆心,对某一行星来说,它绕太阳做圆周运动的______________或(______________)不变，即行星做匀速圆周运动，所有行星轨道半径的___________方跟公转周期的______________方的比值相等。
6.2 《太阳与行星间的引力》导学案【学习目标】1．知道行星绕太阳运动的原因，知道太阳与行星间存在着引力作用2．知道行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力来源，3．知道太阳与行星间引力的方向和表达式，了解牛顿定律在推导过程中的作用。
4．领会将不易测量的物理量转化为易测量物理量的方法。
【重点难点】太阳与行星间引力表达式的推导过程【学法指导】认真阅读教材，体会太阳和行星间引力表达式的推导过程，领略科学推理的奥妙【知识链接】1．开普勒第一定律——轨道定律：所有行星都在_______轨道上绕太阳运动，太阳处在椭圆的一个________上；2．开普勒第二定律——面积定律：对每个行星来说，太阳和行星的连线在相等的时间扫过相等的_______；3．开普勒第三定律——周期定律：所有行星的轨道的_________的三次方跟公转______的二次方的比值都相等，表达式为_______________【学习过程】一、对太阳与行星间引力的探究1．问题的提出：开普勒发现行星运动规律后，人们开始更深入的思考，是什么原因使行星绕太阳运动呢？2．猜想与假设：（1）伽利略：一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动。
（2）开普勒：受到了来自太阳的类似于磁力的作用。
（3）笛卡儿：在行星的周围有旋转的物质(以太）作用在行星上，使得行星绕太阳运动。
（4）胡克、哈雷等:受到了太阳对它的引力，证明了如果行星的轨道是圆形的，其所受的引力大小跟行星到太阳的距离的二次方成反比，但没法证明在椭圆轨道上也成立。
（5）牛顿：在前人的基础上，证明了：如果太阳和行星间的引力与距离的二次方成反比，则行星的轨迹是椭圆.并且阐述了普遍意义下的万有引力定律。
3．简化模型：将行星轨道按照____来处理，所有行星都在做匀速圆周运动。
4．演绎与推理：（1）根据牛顿第二定律和开普勒行星运动定律，推出太阳对行星的引力2r m F ∝ 推导：______________________________________________________________ ____________________________________________________________________（2）根据牛顿第三定律，推出行星对太阳的引力2rM F ∝' （3）得出结论：根据行星与太阳地位的“平等性”，得太阳与行星之间的引力应满足∝F 2Mm 。
行星的运动【教学目标】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。
5．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。
6．感悟科学是人类进步不竭的动力。
【教学重点】开普勒行星运动定律【教学难点】对开普勒行星运动定律的理解和应用【教学方法】教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。
【教学准备】计算机、投影仪等多媒体教学设备【教学过程】一、引入新课教师活动：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、进行新课1．古人对天体运动的看法及发展过程教师活动：引导学生阅读（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。
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。
2．开普勒行星运动定律教师活动：引导学生阅读教材，出示以下提纲：（1）古人认为天体做什么运动？（2）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？（3）开普勒行星运动定律哪几个方面的描述了行星绕太阳运动的规律？具体表述是什么？学生活动：阅读课文，并从课文中找出相应的答案。
学生代表发言。
（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。
他发现假设行星作匀速圆周运动，计算所得的数据与观测数据不符，只有认为行星作椭圆运动，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：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。
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。
第三定律：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： 32a k T比值k 是一个与行星无关的常量。
教师活动：认真听取学生代表发言，点评总结。
引导学生深入探究：思考：比值k 与行星无关，你能猜想出它可能跟谁有关吗？实际上，多数行星的轨道与圆十分接近，在中学阶段的研究中能够按圆处理。
开普勒三定律适用于圆轨道时，应该怎样表述呢？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。
学生代表发言。
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。
三、课堂总结、点评教师活动：让学生概括总结本节的内容。
请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、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。
点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。
教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。
四、实例探究［例1］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，自转周期就越长B ．行星轨道的半长轴越长，公转周期就越长C ．水星轨道的半长轴最短，公转周期就最长D ．冥王星离太阳“最远”，公转周期就最长2．为什么说曲线运动一定是变速运动？分析： 由开普勒第三定律k Ta =23可知，a 越大，T 越大，故BD 正确，C 错误；式中的T 是公转周期而非自转周期，故A 错。
答案：BD［例2］已知木星绕太阳公转的周期是地球绕太阳公转周期的12倍。
则木星绕太阳公转轨道的半长轴为地球公转轨道半长轴的 倍。
思维入门指导： 木星和地球均为绕太阳运行的行星，可利用开普勒第三定律直接求解。
本题考查开普勒第三定律的应用。
解：由开普勒第三定律k Ta =23可知：对地球：k T a =2131 对木星k T a =2232 所以113212224.5)/(a a T T a =⋅=点拨：在利用开普勒第三定律解题时，应注意它们的比值k Ta =23中的k 是一个与行星运动无关的常量。
［例3］已知地球绕太阳作椭圆运动。
在地球远离太阳运动的过程中，其速率越来越小，试判断地球所受向心力如何变化。
若此向心力突然消失，则地球运动情况将如何？思维入门指导：行星的运动为曲线运动，因此本节知识常常和曲线运动知识相综合。
解：由于地球在远离太阳运动的过程中，其速率减小，据牛顿第二定律有，ω⋅=mv F n ，由开普勒第二定律知，地球在远离太阳运动的过程中角速度ω（单位时间内地球与太阳的连线扫过的角度）也减小，故向心力n F 减小。
若此向心力突然消失，则地球将沿轨道的切线方向做离心运动。
点拨：地球绕太阳的运动虽然并非匀速圆周运动，但向心力公式仍适用。
任一时刻，地球的速度方向均沿椭圆的切线方向。
【作业布置】参考范文：“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。
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)。
“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。
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。
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我们学习，所以我们对待学习要脚踏实地，认认真真，不放过一点疑问。
【教学反思】思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。
学生素质的培养就成了镜中花，水中月。
附：【教材分析】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”的内容到其两者之间的争论，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。
【教学建议】日心说、地心说及两者之间的争论有许多内容可以向学生介绍，教材为了简单明了地讲述开普勒定律，没有过多地叙述这些内容。
教学中可以结合教学的实际情况向学生介绍有关的历史材料，也可引导学生课外阅读有关的读物。
这些内容学生会很感兴趣，又容易接受，也是我们进行科学方法和思想教育的好素材。
学习本节课的目的是为下一节推导万有引力定律做铺垫，对开普勒定律没必要做过高要求。
