高中物理 《6.1 行星的運動》教學(xué)設(shè)計（2） 新人教版必修2

1、物理必修二6.2 太陽與行星間的引力同步測試（1）教學(xué)目標(biāo)1. 知道地心說和日心說的基本內(nèi)容。2. 學(xué)習(xí)開普勒三大定律，能用三大定律解決問題。3. 了解人類對行星的認(rèn)識過程是漫長復(fù)雜的，真是來之不易的。五、開普勒三大定律師：德國的物理學(xué)家開普勒繼承和總結(jié)了他的導(dǎo)師第谷的全部觀測資料及觀測數(shù)據(jù)，也是以行星繞太陽做勻速圓周運動的模型來思考和計算的，因為不管是“地心說”還是“日心說”，都把天體運動看得很神圣，認(rèn)為天體運動必然是最完美、最和諧的勻速圓周運動。但結(jié)果總是與第谷的觀測數(shù)據(jù)有8的角度誤差.當(dāng)時公認(rèn)的第谷的觀測誤差不超過2（第谷是一個觀察天才，它通過對780顆左右的恒星持續(xù)觀察，將觀測結(jié)果從前

2、人的10偏差減小到2）開普勒想，天體運動很可能不是勻速圓周運動.在這個大膽思路下，開普勒又經(jīng)過四年多的刻苦計算，先后否定了19種設(shè)想，最后終于計算出行星是繞太陽運動的，并且運動軌跡為橢圓，證明了哥白尼的“日心說”是正確的.并總結(jié)為行星運動三定律。開普勒第一定律：所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上。（橢圓定律）課本“做一做”，了解橢圓的特點?？梢杂靡粭l細(xì)繩和兩圖釘來畫橢圓如圖所示，把白紙鎬在木板上，然后按上圖釘把細(xì)繩的兩端系在圖釘上，用一枝鉛筆緊貼著細(xì)繩滑動，使繩始終保持張緊狀態(tài)鉛筆在紙上畫出的軌跡就是橢圓，圖釘在紙上留下的痕跡叫做橢圓的焦點想一想，橢圓上某點到兩個焦點的

3、距離之和與橢圓上另一點到兩個焦點的距離之和有什么關(guān)系? 觀看動畫：開普勒第一定律【問題】：這一定律說明了行星運動軌跡的形狀，那不同的行星繞大陽運行時橢圓軌道相同嗎?【解析】：不是。不同行星繞太陽運行的橢圓軌道不一樣，但這些軌道有一個共同的焦點，即太陽所處的位置。觀看動畫：開普勒第一定律(雙行星)【牢記】：不同行星繞太陽運行的橢圓軌道不一樣，但這些軌道有一個共同的焦點，即太陽所處的位置。近日點遠(yuǎn)日點【補充】：因為地軸方向恒指向北極星方向，在近日點時，太陽直射南回歸線（冬至），在遠(yuǎn)日點時，太陽直射北回歸線（夏至）。在春分和秋分時候太陽直射赤道。所以春夏比秋冬時間長，但因為地球軌道接近于圓，所以相差

4、不了幾天?！締栴}】：行星沿著橢圓軌道運行，太陽位于橢圓的一個焦點上，則行星在遠(yuǎn)日點的速率與在近日點的速率誰大？【解析】：根據(jù)相等時間的面積相等可知近日點速率大于遠(yuǎn)日點速率?！纠斡洝浚盒行窃诮拯c的速率大于遠(yuǎn)日點的速率。開普勒第三定律：所有行星的橢圓軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等（周期定律）若用a表示橢圓半長軸，T代表公轉(zhuǎn)周期，則開普勒第三定律告訴我們：觀看動畫：開普勒第三定律【問題】：公式中的比例系數(shù)k可能與誰有關(guān)？【解析】：開普勒第三定律知：所有行星繞太陽運動的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期二次方的比值是一個常數(shù)k，可以猜想，這個“k”一定與運動系統(tǒng)的物體有關(guān)因為常數(shù)k對于所有行

5、星都相同，而各行星是不一樣的，故跟行星無關(guān)，而在運動系中除了行星就是中心天體太陽，故這一常數(shù)“k一定與中心天體太陽有關(guān)【牢記】：k與中心天體(太陽)有關(guān)例1、我們假設(shè)地球繞太陽運動時的軌道半長軸為為，公轉(zhuǎn)周期為，火星繞太陽運動的軌道半徑為，公轉(zhuǎn)周期為，那這些物理量之間應(yīng)該滿足怎樣的關(guān)系？六、太陽系師：我們現(xiàn)在來了解一下太陽系的各行星及其運行情況。師：自從冥王星于2006年8月24日被國際天文聯(lián)會取消其行星地位，降為“矮行星”后，從此太陽系由“九大行星”變?yōu)椤鞍舜笮行?。我們先來看一些圖片。觀看動畫：九大行星運行圖；九大行星七、開普勒三大定律的近似處理師：從剛才的研究我們發(fā)現(xiàn)，太陽系行星的軌道與圓

6、十分接近，所以在中學(xué)階段的研究中我們按圓軌道處理。這樣，開普勒三大定律就可以說成【牢記】：行星繞太陽運動軌道是圓，太陽處在圓心上。對某一行星來說，它繞太陽做圓周運動的角速度（或線速度）不變，即行星做勻速圓周運動。所有行星的軌道半徑的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等。若用R代表軌道半徑，T代表公轉(zhuǎn)周期，開普勒第三定律可以用公式表示為：,k與太陽有關(guān)?！緟⒖假Y料】：給出太陽系九大行星平均軌道半徑和周期的數(shù)值，供課后驗證。k水=3.361018K金=3.351018K地=3.311018K火=3.361018擴(kuò)展及注意：a) 開普勒定律不僅適用于行星繞太陽運動，同時它適用于所有的天體運動。只不

7、過對于不同的中心天體，中的k值不一樣。如金星繞太陽的與地球繞太陽的是一樣的，因為它們的中心天體一樣，均是太陽。但月球繞地球運動的與地球繞太陽的是不一樣的，因為它們的足以天體不一樣。b) 開普勒定律是根據(jù)行星運動的現(xiàn)察結(jié)果而總結(jié)歸納出來的規(guī)律它們每一條都是經(jīng)驗定律，都是從行星運動所取得的資料中總結(jié)出來的規(guī)律開普勒定律只涉及運動學(xué)、幾何學(xué)方面的內(nèi)容，不涉及力學(xué)原因。c) 開普勒關(guān)于行星運動的確切描述，不僅使人們在解決行星的運動學(xué)問題上有了依據(jù)，更澄清了人們對天體運動神秘、模糊的認(rèn)識，同時也推動了對天體動力學(xué)問題的研究例2、下列說法中正確的是（ABCD）A.大多數(shù)人造地球衛(wèi)星的軌道都是橢圓，地球處在

8、這些橢圓的一個焦點上B.人造地球衛(wèi)星在橢圓軌道上運動時速度是不斷變化的；在近日點附近速率大，遠(yuǎn)地點附近速率??；衛(wèi)星與地心的連線，在相等時間內(nèi)掃過的面積相等C.大多數(shù)人造地球衛(wèi)星的軌道，跟月亮繞地球運動的軌道，都可以近似看做為圓，這些圓的圓心在地心處D.月亮和人造地球衛(wèi)星繞地球運動，跟行星繞太陽運動，遵循相同的規(guī)律例3、關(guān)于開普勒定律，下列說法正確的是（ABC ）A.開普勒定律是根據(jù)長時間連續(xù)不斷的、對行星位置觀測記錄的大量數(shù)據(jù)，進(jìn)行計算分析后獲得的結(jié)論B.根據(jù)開普勒第二定律，行星在橢圓軌道上繞太陽運動的過程中，其速度隨行星與太陽之間距離的變化而變化，距離小時速度大，距離大時速度小C.行星繞太陽運動的軌道，可以近似看做為圓，即可以認(rèn)為行星繞太陽做勻速圓周運動D.開普勒定律，只適用于太陽系，對其他恒星系不適用；行星的衛(wèi)星（包括人造衛(wèi)星）繞行星的運動，是不遵循開普勒定律的例4、地球繞太陽的運行軌道是橢圓，因而地球與太陽之間的距離隨季節(jié)變化。冬至這天地球離太陽最近，夏至最遠(yuǎn)。下列關(guān)于地球在這兩天繞太陽公轉(zhuǎn)速度大小的說法中，正確的是 （ B ） A地球公轉(zhuǎn)速度是不變的B冬至這天地球公轉(zhuǎn)速度大C夏至這天地球公轉(zhuǎn)速度大D無法確定例5、關(guān)于行星的運動說法正確