行星的运动张明士.doc

行星的运动 教学任务分析 本节内容在本章的教学中起到引领作用，为本章重点万有引力的教学起一个铺垫性作用。本节内容的突出特点就是知识点很少，但是科学史料十分丰富。所以本节教学的立足点应该是使学生在科学探究的过程中，感受科学的严谨，对他们进行科学精神和科学思想方法。并且让学生在天体运动的研究过程中体会到科学家的求真，求简的科学精神。 教学对象分析 本节是高一年级下学期的学习内容，学生对于物体的运动已经有了初步的认识。已经学习了圆周运动，了解了向心加速度和向心力。 教学目标 知识与技能 学生了解日心说和地心说的提出发展过程和具体内容。了解开普勒第一第二定律的内容，掌握第三定律的概念和其应用范围。 过程和方法 通过学习托勒密，哥白尼，第谷布拉赫，开普勒对行星运动的不同认识，了解人类探索真理的曲折性并且加深对行星运动的理解。 情感态度价值观 本节的物理史料十分丰富，让学生在了解物理历史的过程中，体味科学教为了真理勇于抗争，不畏强权，敢于挑战权威的精神。 教学方法 教授法 重难点 难点：开普勒三定律的应用 重点：开普勒三定律 教学内容 引入 今天我们来学习行星的运动，大家都知道太阳的东升西落是由于地球的自转，地球绕着太阳转一圈就是一年，月球绕地球一圈是一月，这些都是人所共知的常识。这些是人类对于世界的认识。那么对于没有观测工具的古人来说，他们对于世界的认识是怎样的呢？那么我们通过这节课的学习来了解行星运动 地心说和日心说 由于古代人缺乏足够的宇宙观测数据，以及怀着以人为本的观念，人们认为地球是岿然不动的，太阳月亮以及其他行星都是围绕地球旋转，地球就是宇宙的中心，这就是地心说。 托勒密是“地心说”的集大成者，他的理论能够很好地符合当时的观测数据，被人们广泛接受。 随着后来的观测，地心说表现出了它的局限性，无法解释一些其他的天体现象，哥白尼结合新的观测数据提出了日心说，并且在1543年发表的《天体运行论》。日心说认为：太阳是静止的，是宇宙的中心，地球和其他行星围绕太阳运动。 附：尼古拉·哥白尼（1473——1543）是波兰的天文学家。哥白尼上中学时就对天文学很感兴趣，曾跟着老师在教堂的塔顶上观察星空。他相信研究天文学只有两件法宝：数学和观测。他不辞劳苦，克服困难，每天坚持观测天文现象，30年如一日，终于取得了可靠的数据，提出了“日心说”，并在临终前终于出版了他的不朽名著《天体运行论》。哥白尼的“日心说”沉重地打击了教会的宇宙观，这是唯物主义和唯心主义斗争的伟大胜利。哥白尼是欧洲文艺复兴时期的一位巨人。他用毕生的精力去研究天文学，为后世留下了宝贵的遗产。 当然日心说只是要一个学说，它说明了地球围绕太阳旋转，但是也有错误，至少太阳并不是宇宙的中心。 而日心说虽然比地心说更加的贴近真理，但是却因为时代的限制，宗教在思想上的统治，使日心说并没有得到广泛的认识。60年后，开普勒和伽利略证明了哥白尼是正确的。 开普勒三定律 在哥白尼去世后三年，第谷布拉赫出生了，第谷是丹麦杰出的天文学家，他也是最后一位用肉眼观测的天文学家。在第谷的一生中记录了很多的观测数据，但是他却不能将这些数据用数学处理。于是数学杰出的开普勒成为了第谷的接班人。他生前曾多次告诫开普勒：一定要尊重观测事实！ 当时不论是地心说还是日心说，都认为天体的运动是一个完美的圆周运动。但开普勒发现，对火星的轨道来说，按照哥白尼、托勒密和第谷提供的三种不同方法，都不能推算出同第谷的观测相吻合的结果。经过70余次的尝试所得结果都与第谷的观测数据至少8′的角度偏差。8′有多小呢？8′使0.133°，相当于时钟上秒针经过0.02秒转过的角度。大家可以想象有多小。但是开普勒始终记得第谷的教诲。同时，开普勒自己也具备严谨的科学态度，他没有妥协。于是他放弃了火星作匀速圆周运动的观念，并试图用别的几何图形来解释，经过四年的苦思冥想，也就是到了1609年他发现椭圆形完全适合这里的要求，能做出同样准确的解释，于是得出了“开普勒第一定律”：行星沿椭圆轨道绕太阳运行，太阳处于两焦点之一的位置。那么什么是椭圆呢 先确定两个点中间连着一条线，用笔使线绷直，在纸上画一个圆周。这样的图形就是椭圆。这两个点就是椭圆的焦点，椭圆中心到轨道最长的线叫长轴，最短的叫短轴 开普勒得出的结论是： 第一定律：每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳，而太阳则处在椭圆的一个焦点中。 这一结论又叫轨道定律，它十分符合第谷的观测数据。 接着开普勒又发现了在相等的时间内，行星与恒星的连线扫过的面积相等。这就是开普勒第二定律又叫面积定律 离太阳近的我们叫近日点，远的叫远日点。地球的近日点和远日点仅仅只差500多万公里，听起来很到，但是和地球与太阳的1.5亿多千米的轨道半径比起来就很小了。 为了在相