61行星的运动

第一节行星的运动一、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．二、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．三、教学难点对开普勒行星运动定律的理解和应用，通过本节的学习可以澄清人们对天体运动神秘、模糊的认识．四、教学方法自行阅读、展示、总结五、教学过程（一）、设问导读2.开普勒行星运动定律（1)开普勒第一定律（椭圆轨道定律)：所有行星绕太阳运动的轨道都是，太阳处在椭圆的一个上。

（2)开普勒第二定律（面积定律)：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的。

（3)开普勒第三定律（周期定律)：所有行星的跟它的的比值都相等，即=k，比值k是一个对于所有行星都相同的常量。

3.行星运动的近似处理（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（或)不变，即行星做运动。

（3)所有行星跟它的的比值都相等，即=k。

（二）、自学检测1.关于行星的运动,下列说法中正确的是（）A.关于行星的运动,早期有“地心说”与“日心说”之争，而“地心说”容易被人们所接受的原因之一是相对运动使得人们观察到“太阳东升西落”B.行星围绕太阳运动的椭圆轨道可近似地看成圆轨道C.开普勒第三定律=k，式中k的值仅与行星的质量有关D.开普勒第三定律也适用于其他星系的行星运动2.木星绕太阳运动的轨道是椭圆，那么木星在椭圆轨道上运动速度的大小是（）A.恒定不变的B.近日点大、远日点小C.近日点小、远日点大D.无法判定3.某一人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为月球轨道半径的，则此卫星运行的周期大约是（d为“天”)（）A.1d~4dB.4d~8dC.8d~16dD.16d~20d（三）、巩固练习1.16世纪，哥白尼根据天文观测的大量资料，经过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，这四个论点就目前来看存在缺陷的是（）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C.天穹不转动，因为地球每天自西向东自转一周，造成天体每天东升西落的现象D.与日地距离相比，其他恒星离地球都十分遥远，比日地间的距离大得多9 （四）、拓展延伸3.有一个名叫谷神的小行星（质量为kg）,它的轨道半径是地球绕太阳运动的轨道半径的2.77倍,求它绕太阳一周所需要的时间。

六、课堂小结本节学习的是开苦勒行星运动的三定律，其中第一定律反映了行星运动的轨迹是椭圆，第二定律描述了行星在近日点的速率最小，在远日点的速率最大，第三定律揭示了轨道半长轴与公转周期的定量关系．在近似计算中可以认为行星都以太阳为圆心做匀速圆周运动．七、布置作业1、教材：第六章第一节问题与练习1、2、3题2、完成导学案八、板书设计1．地心说和日心说2．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．3．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．4．开普勒第三定律：3．所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等．九、课后反思本节课的学习内容，是学习万有引力定律及天体运动问题的基础和前提。

开普勒的行星运动定律是本节课的中心内容，围绕这个中心内容，所展开的是人类对天体运动认识的艰难历程，这正是对学生进行物理史、科学史教育的契机。

通过对历史的了解培养学生的历史唯物主义观点、辩证唯物注意观点，激发学生不迷信权威，不迷信教条的创新精神，树立献身科学的决心和信心是这节课的教学重点。

因此，激趣及展现科学家独特的思维方式及推理方法是本设计的中心。

第二节太阳与行星间的引力一、教学目标（一）、知识与技能1、了解关于行星绕太阳运动的不同观点和引力思想形成的历程。

2、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，知道行星绕太阳做匀速圆周运动向心力来源；3、知道太阳与行星间引力的方向和表达式，知道牛顿定律在推导太阳与行星间引力时的作用，领会将不易测量的物理量转化为易测量物理量的方法。

（二）、过程与方法1、追寻得出太阳与行星间引力的科学探究过程，认识科学探究中交流和独创的意义；2、了解物理学的研究方法，认识物理模型和数学工具在物理学发展过程中的作用；3、通过思维程序“提出问题→猜想与假设→理论分析→实验观测→验证结论”培养学生探究思维能力。

（三）、情感态度与价值观1、领略自然界的奇妙与和谐，蕴涵其中的规律之简洁，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，体验探索自然规律的艰辛与喜悦；2、培育与他人合作的精神，将自己的见解与他人交流的愿望。

二、教学重难点太阳与行星间的引力的推导思路和过程；突出教学重难点的方法：引导学生动手参与推导过程，关注学生推导细节并及时交流和反馈，总结推导步骤；教师呈现推导过程要层次分明，突出关键。

三、教学方法展示、总结四、教学过程（一）、复习回顾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_______________（二）、设问导读A 、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2r M 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 2r Mm 。

写成等式，即=F ________，G 为_______系数，与太阳、行星_______。

5．得出结论：太阳与行星间引力的大小为____________，方向沿二者的_________。

探究思考1：我们已经推得了2rMm G F =，这个规律就是万有引力定律吗？______原因是：_______________________________________________________探究思考2：教材39页问题与练习2题无法在实验室得到的规律是：__________，它是怎么得到的？__________________B 、行星的线速度v 、角速度ω、周期T 、向心加速度a 与轨道半径r 的关系根据2rMm G F =和r v m F 2=可得 =v _______，结论：轨道半径r 越大，________根据2rMm G F =和2ωmr F =可得 =ω______，结论：轨道半径r 越大，________同理，根据_______和______可得 =T ______，结论：轨道半径r越大，___________同理，根据_______和______可得 =a _______，结论：轨道半径r越大，_________可见，有了太阳与行星间的引力公式，我们就可以从动力学的角度研究行星的运动规律，比开普勒行星运动定律更进了一步！！这就是学习这节课的意义所在。

（三）、自学检测1．某一人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为月球绕地球轨道半径的1/3则此卫星运行的周期大约是：（ ）A ．1－4天之间B ．4－8天之间C ．8－16天之间D ．16－20天之间2．两行星运行周期之比为1：2，其运行轨道的半长轴之比为：（ ）A ．1/2B ． 22C ．3221D ．2321 （四）、巩固训练3．地球到太阳的距离是水星到太阳距离的2.6倍，那么地球和水星绕太阳运转的线速度之比是多少？（设地球和水星绕太阳运转的轨道是圆轨道）4．关于日心说被人们所接受的原因是 （ ）A．以地球为中心来研究天体的运动有很多无法解决的问题B．以太阳为中心，许多问题都可以解决，行星的运动的描述也变得简单了C．地球是围绕太阳转的D．太阳总是从东面升起从西面落下（五）、拓展延伸5．考察太阳M的卫星甲和地球m(m<M)的卫星乙，甲到太阳中心的距离为r1，乙到地球中心的距离为r2，若甲和乙的周期相同，则：A．r1>r2B．r1<r2C．r1=r2D．无法比较6．设月球绕地球运动的周期为27天,则地球的同步卫星到地球中心的距离r与月球中心到地球中心的距离R之比r/R为( ) A．1/3 B．1/9 C．1/27 D．1/18六、课堂小结书本上根据太阳对不同行星的引力，行星对太阳的引力，推导太阳与行星间的引力为过于牵强附会，不符合学科的认知规律，学生不易接受,学生感到很茫然，而用该方法思路过程很严密,学生容易掌握。

七、布置作业1、教材：第六章第二节问题与练习1、2、3题2、完成导学案八、板书设计太阳与行星间的引力探究1．行星饶太阳运动向心加速度为，根据牛顿第二定律，太阳对不同行星的引力：探究2（1）太阳对行星的引力大小：结论：或（1）（2）行星对太阳的引力结论：或（2）（3）由（1）、（2）式得，设，则，令（4）太阳与行星间的引力：是比例系数，与太阳、行星都没有关系方向：太阳与行星间引力的方向沿着二者的连线。