行星的运动教案

教学目的：

1、了解人类对行星运动规律的认识历程

2、了解观察的方法在认识行星运动规律中的作用

3、知道开普勒行星运动定律，知道开普勒行星运动定律的科学价值，了解开普勒第三定律

中k值大小只与中心天体有关

4、体会科学家探求真理的态度和科学精神

教学重点、难点

重点：开普勒三大定律内容的学习，并将三大定律的内容拓展到其他行星系统中

难点：准确认识开普勒第三定律

教学过程：

新课引入：前面一章我们学习了圆周运动的相关知识，那么这一章我们将运用我们前面所学的知识来学习万有引力与航天。关于这一章的内容，我们主要学习的是，行星的运动，万有引力定律的内容及其应用，还有人造卫星与宇宙速度。看到这些，有些同学应该有些激动，因为在这一章我们将去认识那些遥远巨大的星球。今天我们就学习这一章的第一节行星的运动。

新课：大家花30秒时间阅读一下本节第一段

……

提问：古人关于天体的运动存在什么看法？

……

一种是托勒密的地心说，（ppt演示）

另一种是哥白尼的日心说，（ppt演示）

提问：相比之下谁的学说更加接近事实？

那么哥白尼的日心说到底是否描述了事实呢？天体的运动是否真的是完美和谐的圆周运动呢？

既然有同学提出来不是，那么你能不能拿出证据支持你的说法？

……

下面我们来看这样一张表格，这是地球上四个节气的日期统计表，每个季节的天数是不是一样的？每一年的各个节气是不是发生在同一天？

如果地球是匀速圆周运动的话，四个季节时间分布应该很均匀。

丹麦科学家第谷就对行星进行了观测记录，大家可以想象一下，在当时那种条件下，做这件事所需要的智慧和执着。最后第谷还没有能完成这项任务，最后交给他的学生开普勒，他挑灯夜战了20年时间，发现并总结得出开普勒行星运动定律。也就是本节课我们重点学习的内容。

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。

我们可以怎样得到一个椭圆呢？

老师手中现在有一些器材，大家能不能利用这些东西给我画一个椭圆。（请同学操作）

利用所得到的椭圆来指明焦点，半长轴，半短轴，近日点，远日点。

（继续利用ppt演示行星绕太阳运动的状态），大家找找行星运动速度有什么特点？

这个特点被开普勒隐藏在了开普勒第二定律中，对任意一个行星来说，他与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。（强调）大家看PPT上这三块橘红色的面积，若果他们的面积大小相等，那么行星扫过他们时肯定花了相等的时间。

（太阳系行星运动的演示），大家可以看到中间这些行星的椭圆轨道有一些接近圆轨道。那么我们把这些星球的运动周期，轨道半长轴的数据观测整理出来后，得到一个表格。那么从这些看似混乱的数据中我们可以得到什么呢？首先我们可以看到，月球和同步卫星的数据差

异比较大。所以我们先不管他们。大家可以想象一下，这么一堆数据摆在开普勒面前，摆在你们面前，你会怎么去找他们的关系呢？？

最理想我们希望找到一个比值为常数的公式。假设现在我们直接把半长轴与周期作为横纵坐标，然后用一根直线去描绘，我们发现这些点不在一条直线上，也就说明半长轴与周期的比值不是一个常数。现在我把半长轴的三次方与周期的平方描绘，然后发现可以连到一条直线上。也就是说我们的开普勒第三定律出来了。所有行星轨道的半长轴的三次方跟他的公转周期的比值都相等。这里的值得注意的是比值K只与中心天体的质量有关。由此，我们可以知道，不仅仅太阳系，而且地球与月球、与人造地球卫星的系统，其他恒星系统都遵循这个规律。

有了这些定律，现在我们来练一下手。

练习1、2。。。。应用1、2

我们知道行星的运动轨道与圆的十分接近，所以在中学阶段就按圆轨道处理。