人教版高中物理必修2教學設(shè)計

課題行星的運動單元7學科物理年級高一

本節(jié)課所采用的教材是人教版高中物理必修2第七章第一節(jié)的內(nèi)容,本節(jié)課主要學習地

心說和日心說的內(nèi)容及爭論的焦點、開普勒三大定律的內(nèi)容及應(yīng)用。

本節(jié)知識容量不多，但包含的科學史料十分豐富，教學設(shè)計應(yīng)立足于對學生進行科學精

神，科學思想方法的教育，讓學生在科學家關(guān)于天體運動問題的研究歷史中，感悟科學家求

教材

真、求簡的科學思想方法和科學精神，因此本節(jié)學習的重點應(yīng)是開普勒行星運動定律建立的

分析

過程。開普勒行星運動定律的內(nèi)容比較抽象，又是牛頓得出萬有引力定律的基礎(chǔ)，所以應(yīng)為

本節(jié)的難點。

本節(jié)內(nèi)容對全章的教學起著引領(lǐng)性的作用，同時又為本章的重點內(nèi)容萬有引力定律的學

習起一個鋪墊性的作用。

一、教學目標

1．知道地心說和日心說的內(nèi)容及爭論的焦點。

2．明確開普勒三大定律,能應(yīng)用三定律分析問題。

3．知道第三定律中的比值與行星的質(zhì)量無關(guān)，但與太陽的質(zhì)量有關(guān)。

4．理解人們對行星運動的認識過程是漫長復雜的，真理是來之不易的。

教學

二、核心素養(yǎng)

目標

與核物理觀念：形成開普勒對行星運動描述的物理觀念。

心素科學思維：培養(yǎng)學生在客觀事物的基礎(chǔ)上通過分析、推理提出科學假設(shè)，再經(jīng)過實驗驗

養(yǎng)

證的正確認識事物本質(zhì)的思維方法。

科學探究：通過托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、開普勒等幾位科學家對行星運動的不

同認識，了解人類認識事物本質(zhì)的曲折性并加深對行星運動的理解。

科學態(tài)度與責任：體會科學家實事就是、尊重客觀事實、不迷信權(quán)威、敢于堅持真理和

勇于探索的科學態(tài)度和科學精神。體會人類對自然界和諧的追求是科學研究的動力之一。

重點理解和掌握開普勒行星運動定律，認識行星的運動．學好本節(jié)有利于對宇宙中行星的運

動規(guī)律的認識，掌握人類認識自然規(guī)律的科學方法，并有利于對人造衛(wèi)星的學習。

難點對開普勒行星運動定律的理解和應(yīng)用，通過本節(jié)的學習可以澄清人們對天體運動神秘、

模糊的認識。

教學過程

教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動設(shè)計意圖

導入新課在浩瀚的宇宙中有無數(shù)大小不一、形態(tài)各異的

天體，如月亮、地球、太陽、夜空中的星星……由

這些天體組成的廣袤無限的宇宙始終是我們渴望觀察天體運動激發(fā)學生學習的

了解、不斷探索的領(lǐng)域。的圖片,了解熱情,對行星的運

出示圖片:浩瀚的宇宙天體的運動動產(chǎn)生興趣。

思考：不同行星都在各自的軌道上繞太陽運

行，行星運行的軌道有怎樣的特點？行星繞太陽運

行的周期與距離太陽的遠近是否存在某種關(guān)系？

出示圖片:行星繞太陽運行

人們對行星運動的認識過程是漫長復雜的，歷

史上有過不同的看法，科學家對此進行了不懈的探

索，通過本節(jié)內(nèi)容的學習，將使我們正確地認識行

星的運動。

講授新課一、地心說和日心說

1．地心說

（1）代表人物：托勒密

出示圖片:托勒密閱讀課文說出鍛煉學生自主學

（2）觀點：地球是宇宙的中心，是靜止不動地心說和日心習能力

的，太陽、月亮以及其他行星都繞地球運動。說的的代表人

2、日心說物和觀點

（1）代表人物：哥白尼

出示圖片:哥白尼

（2）觀點：太陽是靜止不動的，地球和其他

行星都在繞太陽做勻速圓周運動。

思考討論：我們知道“日心說”比“地心說”

要準確一些，那么日心說是不是完全正確？學生思考討論讓學生對日心說

日心說也并不是完全正確的，因為太陽只是太有一個正確認識

陽系的一個中心天體，而太陽系只是宇宙中眾多星

系之一，所以太陽并不是宇宙的中心，也不是靜止

不動的。

3、古人的觀點

天體的運動是最完美最和諧的勻速圓周運動。

思考:行星運動果真如此嗎？

二、開普勒定律

1、丹麥天才的觀測家第谷

出示圖片:第谷

丹麥天才的觀測家第谷經(jīng)過二十年的精心觀

測，把他以前人們測量天體位置的誤差大約是

10′，第谷把這個不確定性減小到2′。若理論和

實際測量數(shù)據(jù)之間誤差超過2′就有可能存在問

題。

思考討論：為什么開普勒對天體做勻速圓周運

動產(chǎn)生懷疑?

因為開普勒用天體做勻速圓周運動的觀點所

得的結(jié)論和第谷所觀察的數(shù)據(jù)存在至少8′的角度

誤差,但當時公認觀測數(shù)據(jù)的誤差不超過2′,也就學生思考討論了解行星繞太陽

是說，這6′的誤差產(chǎn)生的原因可能是對天體運動運動的軌道不是

的觀點存在問題,因此產(chǎn)生了對天體運動是勻速圓圓，而是橢圓的

周運動這一觀點的懷疑。只有假設(shè)行星繞太陽運動猜想依據(jù)

的軌道不是圓，而是橢圓，才能解釋這種差別。

2、開普勒第一定律

（1）內(nèi)容：所有行星繞太陽的軌道都是橢圓，

太陽處在橢圓的一個焦點上。

觀看動畫開普掌握理解開普勒

勒第一定律第一定律

出示動畫:開普勒第一定律

（2）對開普勒第一定律的理解

①行星繞太陽運行的軌道嚴格來說不是圓而

是橢圓；

②太陽不在橢圓的中心，而是在其中一個焦點

上；

③行星與太陽間的距離是不斷變化的。

做一做繪制橢圓動手做一做繪鍛煉學生的動手

實驗器材：細繩、圖釘、白紙、木板。制橢圓能力，了解橢圓

實驗步驟（1）把白紙鋪在木板上，然后按上的特點。

圖釘。

（2）把細繩的兩端系在圖釘上。

（3）用一支鉛筆緊貼著細繩滑動，使繩始終

保持張緊狀態(tài)。

（4）畫出的軌跡就是橢圓，圖釘在紙上留下

的痕跡叫作橢圓的焦點。

思考：保持繩長不變，當兩焦點不斷靠近時，

橢圓形狀如何變化？焦點重合時，半長軸轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

什么？

當兩焦點不斷靠近時橢圓形狀逐漸趨近于圓，

焦點重合時，半長軸轉(zhuǎn)變圓的半徑。

典型例題1;關(guān)于開普勒第一定律，下列說法不

正確的是()

A．它的發(fā)現(xiàn)是建立在天文學家第谷的觀測數(shù)

據(jù)之上

學生練習掌握開普勒第一

B．該定律中的“所有行星”是指除太陽外太

陽系的所有天體定律中所有行星

C．開普勒假設(shè)天體不是做勻速圓周運動是發(fā)并不包括衛(wèi)星

現(xiàn)該定律的原因之一

D．開普勒執(zhí)著于計算和觀測數(shù)據(jù)之間的差別

是發(fā)現(xiàn)該定律的原因之一

【答案】B

解析：開普勒第一定律中的“所有行星”并不

包括太陽系中行星的衛(wèi)星，例如月球．

3．開普勒第二定律（面積定律）：

（1）內(nèi)容：對于每一個行星，太陽和行星的

聯(lián)線在相等的時間內(nèi)掃過的面積相等。

觀看動畫：開幫助學生理解記

出示動畫：開普勒第二定律

普勒第二定律憶開普勒第二定

（2）對開普勒第二定律的理解

律

當行星離太陽較近的時候，運行的速度較大，

而離太陽較遠的時候速度較小。

典型例題2：某行星繞太陽運行的橢圓軌道如

圖所示,F1和F2是橢圓軌道的兩個焦點,行星在A點

的速率比在B點的大,則太陽位于()

學生思考回答理解開普勒第二

定律

A.F2B.AC.F1D.B

【答案】A

【解析】根據(jù)開普勒第二定律,可知太陽和行星

的連線在相等時間內(nèi)掃過相等的面積,因為行星在

A點的速率比在B點大,所以太陽位于F2點。

4．開普勒第三定律（周期定律）

（1）內(nèi)容：所有行星的軌道的半長軸的三次

方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等

看圖理解記憶鍛煉學生的理解

開普勒第三定記憶能力掌握開

律普勒第三定律

若用a代表橢圓軌道的半長軸，T代表公轉(zhuǎn)

周期，開普勒第三定律

（3）比值k是與行星無關(guān)而只與圍繞的中心

天體的質(zhì)量有關(guān)的常量所以比值k是一個對所有

行星都相同的常量。

5、關(guān)于開普勒定律的幾點說明

①開普勒定律不僅適用于行星，也適用于衛(wèi)

學生理解記憶掌握開普勒定律

星，只不過此時比值k是由行星質(zhì)量所決定的另

的適用條件和近

一恒量。

似處理

②行星的軌道都跟圓近似，因此計算時可以認

為行星是做勻速圓周運動。

6、開普勒三定律近似處理

（1）行星繞太陽運動的軌道十分接近圓，太陽處

在圓心。

（2）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。

（3）所有行星軌道半徑r的三次方跟它的公

轉(zhuǎn)周期T的二次方的比值都相等，即r3/T2＝k。

典型例題3：已知兩行星繞太陽運動的半長軸

之比為b,則它們的公轉(zhuǎn)周期之比為。

【答案】b

【解析】設(shè)兩行星的半長軸分別為和周

a1a2,

期分別為、由知則學生思考分析靈活應(yīng)用開普勒

T1T2,=k,

三定律

。將=b代入得=b。

7、太陽系八大行星的軌道示意圖

出示九大行星使學生對多數(shù)行

軌道圖星的軌道與圓十

分接近有一個感

性認識。

1、閱讀課文科學漫步了解人類對行星運動規(guī)

律的認識。

2、開普勒發(fā)表了行星運動的三個定律的意義

他所發(fā)現(xiàn)的三個定律蘊涵著極其重大的“天了解歷史上對天

機”，那就是萬有引力的規(guī)律。開普勒觀念的基礎(chǔ)學生閱讀課文體運動的認識有

是日心說。從表面上看，日心說與地心說不過是參科學漫步過漫長復雜的過

考系的改變。其實，這是一次真正的科學革命，因程，澄清對天體

為它使人們的世界觀發(fā)生了重大變革。宇宙中心的運動神秘、模糊

轉(zhuǎn)變暗示了宇宙可能根本沒有中心！的認識。

課堂練習

1.關(guān)于行星繞太陽運動,下列說法中正確的是

()

A.所有行星都在同一橢圓軌道上繞太陽運動

B.行星繞太陽運動時,太陽位于行星軌道的

中心處

C.離太陽越近的行星運動周期越長

D.所有行星的軌道半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)

周期的二次方的比值都相等

【答案】D學生練習鞏固本節(jié)知識

2、關(guān)于開普勒第三定律的公式=k是,下列說

法中正確的是()

A.公式只適用于繞太陽做橢圓軌道運行的

行星

B.公式適用于所有圍繞星球運行的行星(或衛(wèi)

星)

C.式中的是k值,對所有行星(或衛(wèi)星)都相

等

D.式中的是k值,對圍繞不同星球運行的行星(或

衛(wèi)星)都相同

【答案】B

3.下列說法正確的是()

A.地球是宇宙的中心，太陽、月亮及其他行

星都繞地球運動

B.太陽是靜止不動的，地和其他行星都繞太

陽運動

C.地球是繞太陽運動的一顆行星

D.日心說和地心說都是正確的

【答案】C

4.下列關(guān)于天體運動說法正確的是()

A.地球是宇宙的中心,太陽、月亮及其他行星

都繞地球運動

B.太陽是宇宙的中心,所有天體都繞太陽運

動

C.太陽是靜止不動的,地球和其他行星都繞

太陽運動

D.“地心說”和“日心說”現(xiàn)在看來都是不正

確的

【答案】D

拓展提高

1、某人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動,其

軌道半徑為月球繞地球做圓周運動軌道半徑的1/3,

則此衛(wèi)星的運轉(zhuǎn)周期是()

A.1~4天B.4~8天

C.8~16天D.大于16天

【答案】B

2.關(guān)于行星運動,以下說法正確的是

()

A.行星軌道的半長軸越長,自轉(zhuǎn)周期越大.

B.行星軌道的半長軸越長,公轉(zhuǎn)周期越大.

C.水星的半長軸最短,公轉(zhuǎn)周期最大.

D.冥王星離太陽”最遠”,繞太陽運動的公轉(zhuǎn)周

期最長.

【答案】BD