6.1行星的运动.doc

单 元（章） 教 学 设 计 授课时间： 年 月 日 单元（章）第四章 电磁感应 总课时数6制 定 教 学 目 标 的 依 据教材分析从知识结构上看，本章教材是应用牛顿运动定律对曲线运动的研究。牛顿运用其运动定律研究天体运动并结合开普勒定律建立了伟大的万有引力定律。牛顿运动定律和万有引力定律构成了牛顿力学的核心内容。学情分析学生对航天事业的了解大多来源于现代信息，大部分学生的兴趣只停留在壮观的景象上。可能有很多学生很感兴趣，只是还没有系统地得到相关知识。只要老师能适时地激发出他们探索理论奥秘的激情，学生会很乐意投入学习中去的。教学目标1. 充分展现万有引力定律发现的科学过程，发展学生的科学思维能力。2. 注重科学文化教育。3. 增进科学与生活、社会的联系。4. 正确评价经典力学。 太原市教科研中心研制课 时 教 学 设 计 首 页（试用） 授课人：李贵泉 授课时间： 2011年 3月 23 日课 题6.1行星的运动课 型 新授课第几课时1 课 时 教 学 目 标 (三维)1 通过了解人类认识行星运动规律过程的曲折和艰辛，体会人类认识自然规律的科学方法，建立科学的宇宙观。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，不怕牺牲的科学态度与献身精神。了解地心说与日心说的基本内容。2 明确开普勒三定律，能应用三定律分析问题。 教学 重点与难点重点：熟知开普勒三定律，能应用定律分析问题。难点：对教材进行合理利用，使学生通过阅读、讨论，实现情感态度价值观v 的教育。教学 方法 与 手段对较长的阅读材料采用分组阅读分工合作的方法，最终各组交流得出阅读前提出的具体问题。引导学生领略从定律的数学表述层面深入到物理层面的学习方法。对物理学习逐步养成思维有深度的习惯。使用教材构想人类对行星运动规律的认识过程是对学生进行“过程与方法”“情感、态度与价值观”教育的难得的好材料。充分利用教材的阅读材料“科学足迹”，使学生通过阅读深刻体会科学家们探索宇宙的艰辛过程。1太原市教研科研中心研制课 时 教 学 流 程（试用）教师行为学生行为课堂变化及处理主要环节的效果全章引入 设计意图：通过现代科技的视觉冲击，激发学生学习本章知识的兴趣。 1、引入章并板书第六章 万有引力与航天师：从这节课我们开始学习第六章万有引力与航天，首先我们一起看一段视频。 2、播放视频“嫦娥二号”奔月。 介绍本章将要学到的定律及航天应用：这是我们中国在2010年10月1日发射绕月卫星“嫦娥二号”的视频。在这一章我们就可以应用牛顿的万有引力定律来探索航天事业。天体在宇宙中的运动有怎样的规律，发射卫星需要达到多大的速度，在空间又如何变换轨道等问题我们就都可以解决了。新课引入 引入语：人类对只有对天体的运动有了正确的认识才有可能发明人造天体。第一节我们先来了解行星的运动。牛顿得出了伟大的万有引力定律，可是他仍然谦虚的说：“如果说我比别人看得远些的话，是因为我站在巨人的肩膀上。”就让我们先了解一下这些巨人所做出的贡献吧。 板书：6.1行星的运动推进新课一、 情感态度价值观的教学1、 组织学生进行阅读提出要求：请大家阅读第一二段关于“地心说”和“日心说”的文字。之后分组阅读“科学”人类对行星规律的认识。在读的过程中思考这两个问题。（1）“地心说”和“日心说”争论的焦点。（2）开普勒定律的得出过程。每个组的成员都可以踊跃发言，表明你所了解到的观点。2、 PPT展示问题（1）（2）及表格哥白尼第谷开普勒科学方法科学精神教师走到学生中间了解他们的理解层次，判断他们能不能说出（1）焦点实质是参考系的选择问题。3、根据学生的表述在PPT中输入文字，对问题进行解答。让学生自己表达出来，并给予的评价；如说不出就引导学生说出。（1） 哥白尼：参考系不同宇宙中心？布鲁诺：宇宙无中心运动：匀速圆周二、 开普勒行星运动定律1. 开普勒第一定律（轨道定律）引出：开普勒是一个意志坚强的人，开始对“匀速圆周运动”产生怀疑，尝试多种曲线运动，先后否定了19种设想，最终发现行星运动的轨道是椭圆（板书：轨道），太阳处在椭圆的一个焦点上。我们先认识一下椭圆，请大家阅读了解。 教师板画椭圆（用图钉和细绳作图）。 问：椭圆的参数有哪些？ 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？（师指板画）2. 开普勒第二定律（面积定律）（1） 分析行星运动物理量线速度 师：定律描述的虽然是几何关系，但是由于行星与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。我们可以得出运动速度的特点。请大家观察弧长有什么特点？而弧长除以时间是哪个运动物理量？板书：速度v=l/t（2）根据春夏秋冬的时间证明地球绕太阳运动不是完美的匀速圆周运动。师提出问题：开普勒第一定律说明行星的轨道不是完美的圆而是椭圆，第二定律又说明行星与太阳远近不同时速度也不同。而我们居住在地球上，怎么就能证明这两个定律是正确的呢？介绍数据：这是我们地球上四季的时间表。由这些数据我们能否证明呢？夏至秋分冬至春分师提问：我们就请几位同学说说自己的理解吧！ 3.开普勒第三定律（周期定律或和谐定律）引导学生进一步理解应用（1）说明对k值进行说明师：也就是说k是与行星无关的常数，只与中心天体太阳的质量有关。板书a3 / T2 =k给出八大行星的半长轴与周期的数据，进一步证明开普勒第三定律中的k只与中心天体有关，与环绕天体无关。(2)适用范围（板书）师：所以各个国家发射的人造卫星轨道与周期之间都应满足这样的关系。（2） 补充说明：达标检测例1.下列说法中，符合开普勒对行星绕太阳运动描述的是（ ）A.所有的行星都在同一椭圆轨道绕太阳运动B.行星绕太阳运动时，太阳在椭圆的一个焦点上C.行星从近日点向远日点运动时，速率逐渐增大D.离太阳越远的行星，公转周期越长例2.应用第三定律解决问题天文工作者发现了一颗小行星，测出它围绕太阳公转的轨道半径是地球公转轨道半径的4倍，质量是地球质量的4倍，由此可推知这颗小行星绕太阳旋转一周需要多少年？小结延伸开普勒关于行星运动的描述为万有引力定律的发现奠定了基础。当时开普勒没能说明按其规律在轨道上运行的原因，到17世纪后期才由牛顿阐明。观看视频，感受中国航天事业的飞速发展。在头脑中对将要学习的内容有一定的预期。1.通过分组阅读，交流、总结、归纳出人类对行星运动的认识过程，并深刻体会科学探索的艰辛，以及科学家的科学方法和科学精神。第一组阅读了解托勒密的“地心说”，第二组阅读哥白尼的“日心说”。第三组了解第谷的贡献，第四组阅读开普勒的研究过程。2.共同阅读分组阅读思考问题整理语言准备发言3学生交流（1）争论的焦点：宇宙的中心是什么？“地心说”认为地球是宇宙的中心，是静止的，其它天体绕着地球运动。“日心说”认为太阳是宇宙的中心，是静止的，行星绕着太阳运动。 提高理解的层次（2）科学方法和科学精神科学方法：思维超越 观测 归纳、分析科学精神：猜想 合作 坚持阅读PPT展示：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焦点上。阅读认识椭圆请两位学生和老师合作作图答：长轴、短轴、两个焦点答：相等阅读PPT展示：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。答：面积等导致了相等时间内划过的弧长不同。答：线速度。当行星离太阳比较近时，运行的速度比较快，而离太阳比较远时速度比较慢。观察PPT展示的数据：年份春分夏至秋分冬至20043/206/219/2312/2120053/206/219/2312/2120063/216/219/2312/21春天92天，夏天94天，秋天89天，冬天90天 答：如果一年中四个季节的时间相等，才能说明地球绕太阳的运动是完美的匀速圆周运动。但事实上，地球的四季时间是不等的，这就说明轨迹不是圆；冬天90天，夏天94天说明冬天地球离太阳近，运动的快，而夏天地球离太阳远，运动的慢，这就说明远近不同时速度也不同。举一反三认识到行星绕太阳的运动不是完美的匀速圆周运动。阅读PPT展示：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。若用a代表椭圆轨道的半长轴，T代表公转周期，开普勒第三定律告诉我们 a3 / T2 =k(比值 k是一个对所有行星都相同的常量)离太阳近的行星周期短，离太阳远的行星周期长。观察PPT展示的数据表行星半长轴（106km ）周期（天）K（m3/s2）水星5787.973.361018金星3.361018行星绕太阳运动，卫星绕行星运动，人造天体绕天然天体运动。PPT展示：高中阶段建立的理想模型匀速圆周运动 实际上行星的轨道与圆十分接近，在中学阶段的研究中我们按圆轨道处理。这样就可以说：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）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。可表示为r3/T2=k自主解释例1.A.错误，每个行星都有自己的轨道。B.正确，开普勒第一定律。C.错误，近日点速度大，行星从近日点向远日点运动时，速率逐渐减小。D.正确，依据开普勒第三定律a3 / T2 =k。半长轴a越长，周期T就越长。例2.解：设地球的公转轨道半径是r，周期T=1年，则小行星的公转轨道半径是4r，公转周期为T.依据开普勒第三定律可知:r3 / T2 = (4r)3 / T2T=8T=8年 太原市教研科研中心研制课时教学设计尾页（试用）板书设计第六章 电磁感应6.1行星的运动1.探究：“地心说”与“日心说”争论的焦点 3.开普勒行星运动