新人教版高中物理必修2行星的运动教案
高中物理人教版《必修第二册》教案讲义：行星的运动
万有引力与宇宙航行（答案在最后）1．行星的运动知识结构导图核心素养目标物理观念：行星的运行轨道及运行规律．科学思维：用圆周运动规律近似处理行星的椭圆运动．科学探究：归纳总结开普勒定律的科学认知过程．科学态度与责任：开普勒定律在分析实际问题中的应用．知识点一地心说与日心说阅读教材第44页第1自然段．1．地心说：______是宇宙的中心，是______的，太阳、月球以及其他星体都绕______运动．2．日心说：________是静止不动的，地球和其他行星都绕________运动．．局限性：都把天体的运动看得很神圣，认为天体的运动假设地球绕太阳运动的道是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点根据曲线运动的特点，从秋分到冬至再到春分经历的时间比从春分到夏至再到秋分经历的时间短，要短．知识点二开普勒定律阅读教材第44～45页“定律内容开普勒第一定律所有________运动的轨道都是__________________________开普勒第二定律对________说，它与太阳的连线在________开普勒都相同的常量假设地球绕太阳运动的道是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点根据曲线运动的特点，从秋分到冬至再到春分经历的时间比从春分到夏至再到秋分经历的时间短，所以秋冬两季比春夏两季要短．【思考辨析】判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”．(1)宇宙的中心是太阳，所有行星都在绕太阳做匀速圆周运()(2)与日、地距离相比，恒星离地球都十分遥远．(3)围绕太阳运动的行星的速率是一成不变的．(4)开普勒定律仅适用于行星绕太阳的运动．(5)行星轨道的半长轴越长，行星的公转周期越大．(6)在中学阶段可认为地球围绕太阳做圆周运动．要点一古代对行星运动规律的认知1．地心说：(1)内容：地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动．(2)代表人物：托勒密．2．日心说：(1)内容：太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动．(2)代表人物：哥白尼．3．两种学说的局限性：它们都把天体的运动看得很神圣，认为天体的运动必然是最完美、最和谐的匀速圆周运动，而这和丹麦天文学家第谷的观测数据不符．两种学说的代表人物点睛：日心说能解释许多地心说不能解释的自然现象，实际上在银河系中太阳不是静止不动的，太阳也不是宇宙中心，日心说也不是完全正确的．【例1】下列说法正确的是()A．地球是宇宙的中心，太阳、月球及其他行星都绕地球运动B．太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳转动C．地球是绕太阳运动的一颗行星D．日心说比地心说完美，因此哥白尼的日心说完全正确练1关于地心说和日心说，下列说法正确的是()A．地心说的参考系是太阳B．日心说的参考系是太阳C．地心说和日心说只是参考系不同，两者具有等同的价值D．日心说是由爱因斯坦提出来的要点二开普勒行星运动规律探究点1如图，a、b分别是远日点和近日点，试根据开普勒第二定律分析行星在近日点和远日点附近运动时速度哪个较大，哪个较小？探究点2开普勒第三定律中的k值与什么有关？1.第三定律反映了行星公转周期跟轨道半长轴之间的依赖关系．椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越大；反之，其公转周期越小．AB间距的一半，与行星无关，只与太阳有关．的含义的理解是由中心天体决定的，中心天体不同则是由中心天体太阳决定的；月球围绕地球是由中心天体地球决定的，而这两个常量是不同的．气象卫星绕地球运动时，常数k只与地球质量有关题型一对开普勒第一定律的理解【例2】下列说法正确的是(A．太阳系中的八大行星有一个共同的轨道焦点B．行星的运动方向总是沿着轨道的切线方向C．行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直．太阳是静止不动的只要对开普勒第一定律理解透彻了，开普勒第二定律的应用如图所示，“嫦娥三号”绕月球沿椭圆轨道运行，绕、B分别为近月点和远月点，距离相等的点，则下列说法正确的是点到B点运行速率逐渐增大点到B点运行速率逐渐减小点到C点的运行时间等于四分之一周点到C点的运行时间小于四分之一周应用开普勒第三定律解题的思路①判断两个行星的中心天体是否相同，体开普勒第三定律才成立；②明确题中给出的周期关系或半径关系；③根据开普勒第三定律列式求解．如果将椭圆道近似按圆道处理，那么开普勒第三定律中椭圆的半长轴即近似为圆的半径．开普勒第三定律的应用为绕地球沿椭圆轨道运行的卫星，椭圆；C为绕地球沿圆周运动的卫星，T C.下列说法或关系式中正确的是卫星轨道的一个焦点上，运动的速度大小均不变，该比值的大小仅与地球有关某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，半径为月球绕地球运转半径的19，设月球绕地球运动的周期为天，则此卫星的运转周期大约是()C．1天D练3“北斗”卫星定位系统由地球静止轨道卫星卫星)、中轨道卫星和倾斜同步卫星组成，地球静止轨道卫星和中轨道卫星都在圆轨道上运行，它们距地面的高度分别约为地球半径的6倍和3.4A．静止轨道卫星的周期约为中轨道卫星的做一做用图钉和细绳画椭圆(教材P45)绘制椭圆可以用一条细绳和两只图钉来画椭圆．如图，把白纸铺在木板上，然后按上图钉．把细绳的两端系在图钉上，用一支铅笔紧贴着细绳滑动，使绳始终保持张紧状态．铅笔在纸上画出的轨迹就是椭圆，图钉在纸上留下的痕迹叫作椭圆的焦点．保持绳长不变，当两焦点不断靠近时，椭圆形状如何变化？焦点重合时，半长轴转变为什么？提示：椭圆越来越接近圆形，焦点重合时半长轴和半短轴相等，成为圆的半径.1．(多选)下列选项中，属于“日心说”很快得到传播的原因的是()A．如果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．如果以太阳为中心，可以解决许多问题，并且描述行星的运动也变得简单了C．人们观测到地球确实是围绕太阳运转的D．人们理解了太阳东升西落的现象是由地球自转引起的2．如图所示，海王星绕太阳在椭圆轨道上运动，P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点，海王星运行的的运动过程中()所用时间等于T04所用时间等于T04速率逐渐减小所用时间等于T02．为了探测引力波，“天琴计划”预计发射地球卫星其轨道半径约为地球半径的16倍，另一地球卫星与Q的周期之比约为．太阳系有八大行星，八大行星离地球的远近不同，绕太下列反映周期与轨道半径关系的图像中．国际天文学联合会大会投票，通过了新的行星定义，冥王星被排除在太阳系大行星行列之外，太阳系的大行星数量由九颗减为八颗．若将八大行星绕太阳运行的轨迹粗略地认为是圆，各星球半径和轨道半径如下表所示：水星金星地球火星木星土星天王杂，不便于描述和研究，地球和太阳都不是宇宙的中心，故C 正确．【答案】C练1解析：地心说认为太阳及其他星体围绕地球运动，参考系为地球，A错误；哥白尼提出了日心说，日心说认为一切天体都绕太阳运动，参考系为太阳，B正确，D错误；地心说的提出是因为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，因此他们误认为地球就是宇宙的中心，而其他的星体都绕地球运行．天主教教会认为地心说是世界观的“正统理论”．而日心说是在足够的天文观测的数据基础上，由哥白尼提出的，符合科学研究的结果，而不是臆想出来的，是科学的一大进步，故两者不具有等同的价值，C错误．答案：B要点二探究点1提示：根据开普勒第二定律，行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等，就可判断行星在近日点附近运动时速度较大而在远日点附近运动时速度较小．探究点2提示：k值是由中心天体本身决定的常量，也就是说，在中心天体不同的系统里k值是不同的，在中心天体相同的系统里k值是相同的．【例2】【解析】太阳系中八大行星绕太阳运动的轨迹都是椭圆，而太阳位于八大行星椭圆轨道的一个共同焦点上，故A正确；行星的运动轨迹为椭圆，即行星做曲线运动，速度方向沿轨道的切线方向，故B正确；椭圆上某点的切线并不一定垂直于此点与焦点的连线，故C错误；太阳并非静止，它围绕银河系的中心不断转动，故D错误．【答案】AB【例3】【解析】根据开普勒第二定律可知，“嫦娥三号”从A点到B点运行速率逐渐减小，选项A错误，B正确；“嫦娥三号”从A点到C点运行的平均速率大于从C点到B点运行的平均速率，可知从A点到C点运行时间小于四分之一周期，选项C错误，D正确．【答案】BD【例4】【解析】由开普勒第一定律可知，选项A正确；由开普勒第二定律可知，B卫星绕地球转动时速度大小在不断变。
高中物理人教版必修2教案-1._行星的运动_教学设计_教案_2
教学准备
1. 教学目标
【教学目标】
一、知识目标
1．了解“地心说”和“日心说”两种不同的观点及发展过程；
2．知道开普勒对行星运动的描述；
3．知道天体运动的近似处理方法。
二、能力目标
1．培养学生在客观事物的基础上通过分析、推理提出科学假设，再经过实验验证的正确认识事物本质的思维方法；
2．通过学习，培养学生善于观察、善于思考和提高实际应用的能力；
3．通过体验性活动提高学生实践的意识。
三、德育目标
1．通过开普勒行星运动定律的建立过程，渗透科学发现的方法论教育，建立科学的宇宙观和价值观；
2．激发学生热爱科学、探索真理的求知热情；
3．培养学生交流合作以及评价探究结果的素养。
2. 教学重点/难点
【教学重点】
1．“日心说”的建立过程。
2．行星运动的规律。
【教学难点】
1．学生对天体运动缺乏感性认识。
2．开普勒行星运动规律的应用。
3. 教学用具
4. 标签
教学过程
课堂小结
【小结】
通过本节课的学习，我们了解和知道了：
1．“地心说”和“日心说”两种不同的观点及发展过程。
2．行星运动的轨迹及物理量之间的定量关系举R3/T2=K(K是与行星无关的量)。
3．大行星绕太阳的运动可近似看做匀速圆周运动。
高中物理行星的运动教案新人教版必修
一、教学目标1. 让学生了解行星的运动规律,掌握开普勒定律和万有引力定律,理解天体运动的基本原理。
2. 培养学生的实验观察能力、逻辑思维能力和科学探究能力。
3. 帮助学生树立科学的世界观,培养对自然现象的好奇心和探索精神。
二、教学内容1. 行星的运动规律2. 开普勒定律3. 万有引力定律4. 天体运动的基本原理5. 实验观察和数据分析三、教学重点与难点1. 教学重点：行星的运动规律、开普勒定律、万有引力定律、天体运动的基本原理。
2. 教学难点：行星运动规律的推导和证明,万有引力定律的应用和计算。
四、教学方法1. 采用问题驱动的教学方法,引导学生通过观察、实验、分析、推理等过程,自主探究行星的运动规律。
2. 利用多媒体课件和实验设备,生动形象地展示行星的运动和万有引力的作用。
3. 采用小组合作学习的方式,培养学生的团队协作能力和沟通能力。
五、教学步骤1. 引入：通过介绍行星的运动规律的发现历程,激发学生的兴趣和探究欲望。
2. 理论讲解：讲解开普勒定律和万有引力定律,引导学生理解天体运动的基本原理。
3. 实验观察：组织学生进行实验观察,让学生通过实际观察和数据分析,深入了解行星的运动规律。
4. 公式推导：引导学生通过观察实验数据,推导出行星的运动规律公式。
5. 应用拓展：让学生通过习题练习,掌握万有引力定律的应用和计算。
六、教学评估1. 课堂问答：通过提问方式检查学生对行星运动规律、开普勒定律和万有引力定律的理解程度。
2. 习题练习：布置有关行星运动规律、万有引力定律的习题，评估学生的掌握情况。
七、教学延伸1. 拓展学习：介绍行星环和卫星的运动规律，引导学生深入研究天体物理学。
2. 参观观测：组织学生参观天文台或观测站，观测行星和天体，提高学生的实践能力。
3. 学术研究：鼓励学生参加学术竞赛或开展课题研究，提升学生的科学研究能力。
八、教学资源1. 多媒体课件：制作课件，展示行星的运动规律、开普勒定律和万有引力定律的相关内容。
高中物理行星的运动教案新人教版必修
一、教学目标1. 让学生理解行星运动的三个基本定律,掌握开普勒定律、向心力公式和圆周运动的相关概念。
2. 培养学生运用数学知识和物理思维方法解决实际问题的能力,提高学生的科学素养。
3. 引导学生认识行星运动的科学意义和应用价值,激发学生学习物理的兴趣和探究精神。
二、教学内容1. 开普勒定律:第一定律(椭圆轨道定律)、第二定律(面积速率定律)、第三定律(调和定律)。
2. 向心力公式:F=mv²/r。
3. 圆周运动:角速度、线速度、周期、向心加速度等概念。
4. 行星运动的实际例子:地球公转、月球绕地球运动等。
三、教学方法1. 采用问题驱动的教学方式,引导学生通过思考和讨论来发现和总结行星运动的规律。
2. 利用数学软件或教具,演示行星运动的模拟,帮助学生直观地理解开普勒定律和向心力公式。
3. 结合实际例子,让学生了解行星运动的科学意义和应用价值。
四、教学步骤1. 引入:通过介绍行星运动的历史背景,激发学生的兴趣和探究精神。
2. 讲解开普勒定律,引导学生理解和掌握椭圆轨道定律、面积速率定律和调和定律。
3. 讲解向心力公式,让学生了解圆周运动的基本概念和向心力公式的推导过程。
4. 利用软件或教具,演示行星运动的模拟,帮助学生直观地理解开普勒定律和向心力公式。
5. 结合实际例子,让学生了解行星运动的科学意义和应用价值。
五、教学评价1. 课堂讲解和演示过程中,观察学生的反应和参与程度,评估学生对行星运动的理解程度。
2. 课后作业和测试,评估学生对开普勒定律、向心力公式和圆周运动概念的掌握程度。
3. 结合学生的学习过程和表现,对学生的科学素养和创新能力进行综合评价。
六、教学内容5. 行星运动的应用：开普勒定律在天文学和其他领域的应用，如天体定位、行星探测等。
七、教学方法1. 案例分析：分析开普勒定律在天文学中的应用，如太阳系的形成和行星轨道的计算。
2. 小组讨论：让学生探讨行星运动规律在其他领域可能的应用，如航天器轨道设计。
人教版高中物理必修二行星的运动教案
第1课时 7.1 行星的运动 ] 3、了解开普勒定律中的k 值的大小只与中心天体有关。
[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研究过程，了解观察在认识行星运动规律中的作用，了解人类认识事物本质的曲折过程。
[情感、态度与价值观] 体会科学家实事就是、尊重客观事实、不迷信权威、敢于坚持真理和勇于探索的科学态度和科学精神。
体会人类对自然界和谐的追求是科学研究的动力之一。
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． 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． [创设情景，引入新课] 多媒体演示：天体运动的图片浏览。
在浩瀚的宇宙中有无数大小不一、形态各异的天体，如月亮、地球、太阳、夜空中的星星……由这些天体组成的广袤无限的宇宙始终是我们渴望了解、不断探索的领域。
人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，历史上有过不同的看法，科学家对此进行了不懈的探索，通过本节内容的学习，将使我们正确地认识行星的运动。
[合作交流，探究新知] 一、古代对行星运动规律的认识 问1：．古人对天体运动存在哪些看法?“地心说”和“日心说”．问2．什么是“地心说”?什么是“日心说”’?”地心说”认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，大阳、月亮以及其他行星都绕地球运动， “日心说”则认为太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动．“地心说’的代表人物：托勒密(古希腊)．“地心说’符合人们的直接经验，同时也符合势力强大的宗教神学关于地球是宇宙中心的认识，故地心说一度占据了统治地位．问3：“日心说”战胜了“地心说”，请阅读第64页《人类对行星运动规律的认识》，找出“地心说”遭遇的尴尬和“日心说’的成功之处．地心说所描述的天体的运动不仅复杂而且问题很多，如果把地球从天体运动的中心位置移到一个普通的、绕太阳运动的位置，换一个角度来考虑天体的运动，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变得筒单了．“日心说”代表人物：哥白尼，“日心说”能更完美地解释天体的运动．【例1】下列说法正确的是( )A、地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动B、太阳是宇宙的中心，所有天体都绕太阳运动C、太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动D、“地心说”和哥白尼提出的“日心说”现在看来都是不正确的解析；“地心说”是错误的，所以A不正确．太阳系在银河系中运动，银河系也在运动，所以，B、C不正确，从现在的观点看地心说和日心说都是错误的，都是有其时代局限性的。
人教版高一物理必修二《行星的运动》教案及教学反思
人教版高一物理必修二《行星的运动》教案及教学反思1. 教学目标本次教学的目标是让学生能够：1.理解行星的运动轨迹和规律。
2.掌握行星加速度的计算方法。
3.熟悉行星的运动模拟实验过程，能够正确分析实验数据。
4.了解行星运动与宇宙物理学的关系。
2. 教学重难点教学重点：1.行星的运动轨迹和规律。
2.行星的加速度的计算方法。
教学难点：1.行星运动的三大运动定律如何应用。
2.通过模拟实验计算出行星的加速度值。
3. 教学内容3.1 行星的运动轨迹和规律行星运动的规律是由开普勒三定律给出的，行星按照椭圆轨道绕太阳公转。
具体而言，第一定律是说行星的轨道为椭圆，太阳在椭圆两个焦点中间一个。
第二定律是说，当行星接近太阳的时候，行星的速度会加快，离太阳越远的时候，行星的速度会减慢。
第三定律是说，行星公转的周期的平方与行星到太阳距离的立方成正比。
3.2 行星加速度的计算方法行星的加速度包含两个部分，一是因为行星距离太阳的距离不同，另一个是因为行星速度不同。
因此，可以通过计算太阳引力对行星的作用和行星向心力的大小来计算行星的加速度。
具体而言，行星到太阳的距离为r，行星的轨道速度为v，太阳对行星的引力大小为F，那么行星的加速度为$a=\\frac{F}{m}=\\frac{GM}{r^2}$，其中G为万有引力常数，M为太阳质量。
4. 教学步骤4.1 模拟实验通过模拟实验的方式让学生直观感受行星的运动规律和加速度的计算方法。
1.将学生分成小组，每个小组选出一名组长，负责掌握实验流程和数据采集。
2.教师介绍实验流程，让学生了解实验目的和结果。
3.小组成员们进行数据采集，记录行星的轨迹和速度数据，并进行数据处理和分析。
4.组长将小组实验结果展示给整个班级，让学生互相交流和讨论。
4.2 讲解理论知识基于模拟实验结果，讲解相关理论知识，包括行星的运动规律和加速度的计算方法。
1.介绍行星运动的三大定律，并让学生理解应用方式。
2.讲解计算行星加速度的方法，强调引力和向心力的作用。
高中物理 人教版必修2 第六章 第1节 行星的运动 教学设计、教案
第1节行星的运动1．了解地心说与日心说的主要内容和代表人物．2．理解开普勒行星运动定律，知道开普勒第三定律中k值的大小只与中心天体有关．(重点)3．知道行星运动在中学阶段研究过程中的近似处理．一、地心说与日心说1．地心说地球是宇宙的中心，且是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动．2．日心说太阳是宇宙的中心，且是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动．3．两种学说的局限性两种学说都认为天体的运动必然是最完美、最和谐的匀速圆周运动，而这和丹麦天文学家第谷的观测数据不符．二、开普勒行星运动定律定律内容公式或图示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的时间内扫过相等的面积开普勒第三定律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公式：a3T2＝k，k是一个与行星无关的常量三、行星运动的近似处理1．行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心．2．行星绕太阳做匀速圆周运动．3．所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，即r3T2＝k．判一判(1)行星绕太阳运动一周的时间内，它离太阳的距离是变化的．( ) (2)地球绕太阳运动的速度是不变的．( )(3)公式a3T2＝k，只适用于轨道是椭圆的运动．( )(4)太阳系中所有天体的运动都可看做匀速圆周运动．( )(5)8大行星的运动轨迹近似为一系列的同心圆．( )(6)行星的轨道半径越大，其公转周期就越长．( )提示：(1)√(2)×(3)×(4)×(5)√(6)√做一做如图所示是行星m绕恒星M运动情况的示意图，下列说法正确的是( )A．速度最大点是B点B．速度最小点是C点C．m从A到B做减速运动D．m从B到A做减速运动提示：选C．由开普勒第二定律可知，近日点时行星运行速度最大，因此，A、B错误；行星由A向B运动的过程中，行星与恒星的连线变长，其速度减小，故C正确，D错误．想一想太阳每天东升西落，这一现象是否说明太阳绕着地球运动呢？为什么？提示：不能．太阳是太阳系的中心，地球等行星绕太阳运动．太阳东升西落，是因为地球的自转．对开普勒三定律的理解1．第一定律(轨道定律)所有行星都沿椭圆轨道绕太阳运动，太阳则位于所有椭圆的一个公共焦点上．否定了行星圆形轨道的说法，建立了正确的轨道理论，给出了太阳准确的位置．2．第二定律(面积定律)揭示了某个行星运行速度的大小与到太阳距离的关系．行星靠近太阳时速度大，远离太阳时速度小．近日点速度最大，远日点速度最小．3．第三定律(周期定律)第三定律反映了行星公转周期跟轨道半长轴之间的关系．椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越大；反之，其公转周期越小．在右图中，半长轴是AB间距的一半，T是公转周期．其中常数k与行星无关，只与太阳有关．(多选)下列关于开普勒对于行星运动规律认识的说法中，正确的是( ) A．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆B．所有行星绕太阳运动的轨道都是圆C．所有行星的轨道的半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值都相同D．所有行星都是在靠近太阳时速度变大[解析]由开普勒第一定律知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，所以A正确，B错误．由开普勒第三定律知所有行星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，故C错误．根据开普勒第二定律，行星在椭圆轨道上靠近太阳运动时，速度越来越大，D正确．[答案]AD(1)开普勒三定律是对行星绕太阳运动的总结，实践表明开普勒三定律也适用于其他天体的运动，如月球绕地球的运动，卫星(或人造卫星)绕行星的运动．(2)开普勒第二定律与开普勒第三定律的区别：前者揭示的是同一行星在距太阳不同距离时的运动快慢的规律，后者揭示的是不同行星运动快慢的规律．(多选)哈雷彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆，下列说法中正确的是( )A ．彗星在近日点的速率大于在远日点的速率B ．彗星在近日点的角速度大于在远日点的角速度C ．彗星在近日点的向心加速度大于在远日点的向心加速度D ．若彗星周期为76年，则它的公转轨道的半长轴是地球公转半径的76倍解析：选ABC.根据开普勒第二定律，为使相等时间内扫过的面积相等，则应保证近日点与远日点相比在相同时间内走过的弧长要大．因此在近日点彗星的线速度(即速率)、角速度都较大，故A 、B 正确．而向心加速度a ＝v 2R，在近日点，v 大，R 小，因此a 大，故C 正确．根据开普勒第三定律a 3T 2＝k ，则a 31a 32＝T 21T 22＝762，即a 1＝35 776a 2，故D 错误．对开普勒三定律的应用1．对开普勒行星运动定律的理解(1)开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳运转，也适用于卫星绕着地球运转． (2)开普勒第三定律中，k 值仅与该系统的中心天体有关而与周围绕行的星体无关． (3)开普勒行星运动定律是根据行星运动的观察结果而总结归纳出来的规律，每一条都是经验定律．2．中学阶段对天体运动的处理方法由于大多数行星绕太阳运动的轨道与圆十分接近，因此，在中学阶段的研究中可以按圆周运动处理，且是匀速圆周运动，这时椭圆轨道的半长轴取圆轨道的半径．命题视角1 对开普勒第二定律的应用1970年4月24日，我国发射了第一颗人造卫星，其近地点高度是h 1＝439 km ，远地点高度是h 2＝2 384 km ，则近地点处卫星的速率是远地点处卫星速率的多少倍(已知R 地＝6 400 km)?[思路点拨] 本题根据圆周运动知识无法求解，但根据开普勒第二定律可以求出．特别是运用数学极限知识分析求解．[解析] 设一段很短的时间为Δt ，近地点在B 点，当Δt 很小时，卫星和地球的连线扫过的面积可按三角形面积进行计算，如图所示，即ABC ︵、MPN ︵都可视为线段．由开普勒第二定律得S ABCF ＝S MPNF ，即12v 1Δt (R ＋h 1)＝12v 2Δt (R ＋h 2) 所以v 1v 2＝R ＋h 2R ＋h 1代入数值后得v 1v 2＝1.28.[答案] 1.28命题视角2 对开普勒第三定律的应用地球到太阳的距离为水星到太阳距离的2．6倍，那么地球和水星绕太阳运转的线速度之比为多少？[思路点拨] 由开普勒第三定律先求出周期之比，然后由圆周运动有关公式计算． [解析] 设地球绕太阳的运行周期为T 1，水星绕太阳的运行周期为T 2，根据开普勒第三定律有R 31T 21＝R 32T 22①因地球和水星绕太阳做匀速圆周运动，故有 T 1＝2πR 1v 1② T 2＝2πR 2v 2③由①②③式联立求解得 v 1v 2＝R 2R 1＝12.6＝12.6＝513＝6513. [答案] 6513涉及椭圆轨道运动周期的问题，在中学物理中，常用开普勒第三定律求解．但该定律只能用在绕同一中心天体运动的星体之间，如绕太阳转的两行星之间或绕地球转的两卫星之间均可用，但一颗行星和一颗卫星比较时不能用开普勒第三定律．开普勒第三定律不仅适用于椭圆轨道的行星运动，也适用于圆轨道的行星运动．假设某飞船沿半径为R 的圆周绕地球运行，其周期为T ，地球半径为R 0．该飞船要返回地面时，可在轨道上某点A 处将速率降到适当数值，从而沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆与地球表面的B 点相切，如图所示．求该飞船由A 点运动到B 点所需的时间．解析：飞船沿半径为R 的圆周绕地球运行时，可认为其半长轴a ＝R ，飞船沿椭圆轨道运行时，设其周期为T ′，轨道半长轴a ′＝12(R ＋R 0)，由开普勒第三定律得a 3T 2＝a ′3T ′2， 所以，飞船从A 点运动到B 点所需的时间t ＝12T ′＝28⎝⎛⎭⎫1＋R 0R 32T . 答案：28⎝⎛⎭⎫1＋R 0R 32T行星运动与圆周运动的综合应用在应用开普勒运动定律求解问题时，要注意以下几点：1．开普勒定律不仅适用于行星绕着太阳运行，也适用于卫星绕着地球运行，不过比例式中的k 值是不相同的．2．开普勒定律是总结行星运动的观察结果而得出来的规律，它们都是经验定律．因此，开普勒定律涉及几何学、运动学等方面的内容．3．由于行星的椭圆轨道都跟圆十分接近，所以在中学阶段的研究中可以按圆处理．因此，可以认为：①大多数行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心；②对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度(或线速度)不变，即行星做匀速圆周运动；③所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，即a 3T2＝k ．4．求解问题时，常常用到圆周运动规律(如v ＝ωr ，F ＝m v 2r ，a ＝v 2r＝ω2r 等)或几何知识．(多选)太阳系中的第二大行星——土星的卫星众多，目前已发现达数十颗．下表是有关土卫五和土卫六两颗卫星的一些参数．则两卫星相比较，下列判断正确的是( )卫星 距土星的 距离/km 半径/km 质量/kg 发现者 发现 年代 土卫五 527 000 765 2．49×1021 卡西尼 1672 土卫六1 222 0002 5751．35×1023惠更斯1655B ．土卫六的转动角速度较大C ．土卫六的向心加速度较小D ．土卫五的公转速度较大[思路点拨] 比较同一个行星的两颗卫星的运动情况，其方法与比较太阳的任意两颗行星的运动情况的方法一样，卫星本身的大小、形状与其运动快慢无关．[解析] 筛选所给的信息，其重要信息是：卫星离土星的距离，设其运动轨道是圆形的，且做匀速圆周运动，根据开普勒第三定律：轨道半径的三次方与公转周期的平方的比值相等，得A 正确．土卫六的周期较大，则由匀速圆周运动的知识得：土卫六的角速度较小，故B 错误．根据匀速圆周运动的向心加速度公式a ＝ω2r ＝⎝⎛⎭⎫2πT 2r 及开普勒第三定律r 3T 2＝k ，得a ＝4π2T 2r ＝4π2·r 3T 2·1r 2＝4π2·k ·1r 2，可知轨道半径大的卫星向心加速度小，故C 正确．由于v ＝2πrT＝2πr 3T 2·1r＝2πk ·1r，由推理可知，轨道半径小的卫星，其运动速度大，故D 正确． [答案] ACD“北斗”卫星定位系统由地球静止轨道卫星(同步卫星)、中轨道卫星和倾斜同步卫星组成．地球静止轨道卫星和中轨道卫星都在圆轨道上运行，它们距地面的高度分别约为地球半径的6倍和3．4倍，下列说法中正确的是( )A ．静止轨道卫星的周期约为中轨道卫星的2倍B ．静止轨道卫星的线速度大小约为中轨道卫星的2倍C ．静止轨道卫星的角速度大小约为中轨道卫星的17D ．静止轨道卫星的向心加速度大小约为中轨道卫星的17解析：选A.设中轨道卫星的周期和轨道半径分别为T 1、R 1，静止轨道卫星的周期和轨道半径分别为T 2、R 2，地球半径为R ，则R 1＝4.4R 、R 2＝7R .由开普勒第三定律可知T 21R 31＝T 22R 32，即T 2T 1＝R 32R 31≈2，A 正确；线速度由v ＝2πR T 可知v 2v 1≈0.8，B 错误；角速度由ω＝2πT 可知ω2ω1＝12，C 错误；向心加速度由a ＝4π2T 2R 可知a 2a 1≈0.4，D 错误．[随堂检测]1．关于人造地球卫星，下列说法正确的是( ) A ．运行的轨道半径越大，线速度也越大 B ．其发射速度可以达到16．7 km/sC ．卫星绕地球做匀速圆周运动的速度一定大于7．9 km/sD ．卫星在降落过程中向下减速时处于超重状态解析：选D.根据万有引力提供向心力G Mmr 2＝m v 2r，得v ＝GMr，可知运行的轨道半径越大，线速度越小，故A 错误；发射速度达到16.7 km/s ，会挣脱太阳的引力，飞到太阳系以外，故B 错误；7.9 km/s 是卫星贴近地球表面做匀速圆周运动的速度，根据v ＝GMr知，7.9 km/s 是绕地球做匀速圆周运动最大的环绕速度，卫星绕地球做匀速圆周运动的速度一定小于或等于7.9 km/s ，故C 错误；卫星减速降落时，加速度向上，处于超重状态，故D 正确．2．火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知( ) A ．太阳位于木星运行轨道的中心B ．火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等C ．火星与木星公转周期之比的二次方等于它们轨道半长轴之比的三次方D ．相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积解析：选C.根据开普勒行星运动定律，火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行时，太阳位于椭圆的一个焦点上，选项A 错误；行星绕太阳运行的轨道不同，周期不同，运行速度大小也不同，选项B 错误；火星与木星运行的轨道半长轴的立方与周期的平方之比是一个常量，选项C 正确；火星与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等，木星与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等，但这两个面积不相等，选项D 错误．3．某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示，F 1和F 2是椭圆轨道的两个焦点，行星在A 点的速率比在B 点的大，则太阳位于( )A ．F 2B ．AC ．F 1D ．B解析：选A.根据开普勒第二定律，对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积，因为行星在A 点的速率比在B 点的速率大，所以A 点离太阳近，即太阳位于F 2.4．我国发射“天宫一号”空间实验舱时，先将实验舱发送到一个椭圆轨道上，其近地点M 距地面200 km ，远地点N 距地面362 km ，如图所示．进入该轨道正常运行时，其周期为T 1，通过M 、N 点时的速率分别是v 1、v 2，加速度分别为a 1、a 2．当某次通过N 点时，地面指挥部发出指令，点燃实验舱上的发动机，使其在短时间内加速后进入离地面362 km 的圆形轨道，开始绕地球做匀速圆周运动，周期为T 2，这时实验舱的速率为v 3．比较在M 、N 、P 三点正常运行时(不包括点火加速阶段)的速率大小和加速度大小，及在两个轨道上运行的周期，下列结论正确的是( )A ．v 1>v 3B ．v 2>v 1C ．a 2>a 1D ．T 1>T 2解析：选A.根据开普勒第三定律(周期定律)可知，轨道半径大的周期大，所以T 1<T 2，选项D 错误；根据开普勒第二定律(面积定律)可知，v 1>v 2，v 1>v 3，选项B 错误，A 正确；由a ＝v 2R可知，a 1>a 2，选项C 错误． 5．冥王星与其附近的星体卡戎可视为双星系统，质量比约为7∶1，同时绕它们连线上某点O 做匀速圆周运动．由此可知冥王星绕O 点运动的( )A ．周期的大小约为卡戎的7倍B ．轨道半径约为卡戎的17C ．角速度大小约为卡戎的17D ．向心加速度大小约为卡戎的7倍解析：选B.双星角速度相等、周期相等，故A 、C 错误；双星做匀速圆周运动，向心力相等，则向心加速度之比等于质量的倒数比，则向心加速度大小约为卡戎的17，D 错误；根据G m 1m 2L 2＝m 1r 1ω2＝m 2r 2ω2，知m 1r 1＝m 2r 2，则r 1r 2＝m 2m 1＝17，即轨道半径约为卡戎的17，故B 正确． [课时作业]一、单项选择题1．某行星沿椭圆轨道运行，远日点离太阳的距离为a ，近日点离太阳的距离为b ，过远日点时行星的速率为v a ，则过近日点时的速率为( )A ．v b ＝b a v aB ．v b ＝a b v aC ．v b ＝abv aD ．v b ＝b a v a解析：选C.如图所示，A 、B 分别表示远日点、近日点，由开普勒第二定律知，太阳和行星的连线在相等的时间里扫过的面积相等，取足够短的时间Δt ，则有12v a ·Δt ·a ＝12v b ·Δt ·b ，所以v b ＝abv a ． 2．关于绕地球做匀速圆周运动的人造地球卫星，以下判断正确的是( ) A ．同一轨道上，质量大的卫星线速度大 B ．同一轨道上，质量大的卫星向心加速度大 C ．离地面越近的卫星线速度越大 D ．离地面越远的卫星线速度越大 答案：C3．从“神舟六号”载人飞船的发射成功可以预见，随着航天员在轨道舱内停留时间的增加，体育锻炼成了一个必不可少的环节，下列器材适宜航天员在轨道舱中进行锻炼的是( )A ．哑铃B ．弹簧拉力器C ．单杠D ．跑步机答案：B4．长期以来“卡戎星(Charon)”被认为是冥王星唯一的卫星，它的公转轨道半径r 1＝19 600 km ，公转周期T 1＝6．39天．2006年3月，天文学家新发现两颗冥王星的小卫星，其中一颗的公转轨道半径r 2＝48 000 km ，则它的公转周期T 2最接近于( )A ．15天B ．25天C ．35天D ．45天解析：选B.根据开普勒第三定律得r 31T 21＝r 32T 22，所以T 2＝r 32r 31T 1≈25天，选项B 正确，选项A 、C 、D 错误．5．太阳系八大行星公转轨道可以近似看做圆轨道，“行星公转周期的平方”与“行星与太阳的平均距离的三次方”成正比．地球与太阳之间平均距离约为1．5亿千米，结合下表可知，火星与太阳之间的平均距离约为( )A C ．4．6亿千米D ．6．9亿千米解析：选B.由题意可知，行星绕太阳运转时，满足T 2r 3＝常数，设地球的公转周期和轨道半径分别为T 1、r 1，火星绕太阳的公转周期和轨道半径分别为T 2、r 2，则T 21r 31＝T 22r 32，代入数据得r 2≈2.3亿千米．6．地球和木星绕太阳运行的轨道都可以看做是圆形的．已知木星的轨道半径约为地球轨道半径的5．2倍，则木星与地球绕太阳运行的线速度之比约为( )A ．0．19B ．0．44C ．2．3D ．5．2解析：选B.据开普勒第三定律R 3木T 2木＝R 3地T 2地，得木星与地球绕太阳运动的周期之比T 木T 地＝R 3木R 3地，线速度v ＝2πR T ，故两行星线速度之比v 木v 地≈0.44，故B 项正确． 7．某行星和地球绕太阳公转的轨道均可视为圆．每过N 年，该行星会运行到日地连线的延长线上，如图所示．该行星与地球的公转半径之比为 ( )A ．⎝⎛⎭⎫N ＋1N 23B ．⎝⎛⎭⎫N N －123 C ．⎝⎛⎭⎫N ＋1N 32 D ．⎝⎛⎭⎫N N －132 解析：选B.地球绕太阳公转周期T 地＝1年，N 年转N 周，而该行星由于轨迹半径大，周期也大，因而该行星N 年应转(N －1)周，故T 行＝N N －1年，又因为行星和地球均绕太阳公转，由开普勒第三定律知r 3T 2＝k ，故r 行r 地＝⎝ ⎛⎭⎪⎫T 行T 地23＝⎝ ⎛⎭⎪⎫N N －123，选项B 正确． 二、多项选择题8．关于开普勒第二定律，正确的理解是( )A ．行星绕太阳运动时，一定是匀速曲线运动B ．行星绕太阳运动时，一定是变速曲线运动C ．行星绕太阳运动时，由于角速度相等，故在近日点处的线速度小于它在远日点处的线速度D ．行星绕太阳运动时，由于它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等，故它在近日点的线速度大于它在远日点的线速度解析：选BD.行星的运动轨迹是椭圆形的，故做变速曲线运动，A 错，B 对；又在相等时间内扫过的面积相等，所以在近日点时线速度大，C 错，D 对．9．16世纪，哥白尼根据天文观测的大量资料，经过40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，这四个论点目前看存在缺陷的是( )A ．宇宙的中心是太阳，所有行星都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 ．地球每天自西向东自转一周，造成太阳每天东升西落的现象D ．与日地距离相比，恒星离地球都十分遥远，比日地间的距离大得多解析：选AB.所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上；行星在椭圆轨道上运动的周期T 和轨道半长轴a 满足a 3T 2＝恒量，故所有行星实际并不是在做匀速圆周运动，整个宇宙是在不停地运动的．10．美国宇航局发射的“深度撞击”号探测器成功撞击“坦普尔一号”彗星，实现了人类历史上第一次对彗星的“大对撞”，如图所示．假设“坦普尔一号”彗星绕太阳运行的轨道是一个椭圆，其运动周期为5．74年，则关于“坦普尔一号”彗星的下列说法中正确的是( )A ．绕太阳运动的角速度不变B ．近日点处线速度大于远日点处线速度C ．近日点处加速度大于远日点处加速度D ．其椭圆轨道半长轴的三次方与周期的二次方之比是一个与太阳质量有关的常数解析：选BCD.根据开普勒定律可以判断B 、D 正确，A 错误；近日点v 大，R 小，由a ＝v 2R知近日点加速度大，C 正确． 三、非选择题11．“神舟十号”飞船绕地球飞行时近地点高度约h 1＝200 km ，远地点高度约h 2＝330 km ，已知R 地＝6 400 km ，求飞船在近地点、远地点的运动速率之比v 1∶v 2．解析：“神舟十号”飞船在近地点和远地点，相同时间Δt 内通过的弧长分别为：v 1Δt和v 2Δt ，扫过的面积分别为：12v 1(R 地＋h 1)Δt 和12v 2(R 地＋h 2)Δt . 由开普勒第二定律得：12v 1(R 地＋h 1)Δt ＝12v 2(R 地＋h 2)Δt v 1∶v 2＝R 地＋h 2R 地＋h 1＝6 400＋3306 400＋200＝673∶660． 答案：673∶66012．月球环绕地球运动的轨道半径约为地球半径的60倍，运行周期约为27天，应用开普勒定律计算：在赤道平面内离地面多高，人造地球卫星可随地球一起转动，就像停留在天空中不动一样？(已知R地＝6．4×103 km)解析：设人造地球卫星轨道半径为R，周期为T，由题意知T＝1天，月球轨道半径为60R 地，周期为T0＝27天，由R3 T2＝（60R地）3T20得：R＝3T2T20×60R地＝3⎝⎛⎭⎫1272×60R地≈6．67R地卫星离地高度H＝R－R地＝5．67R地＝5．67×6 400 km ＝3．63×104 km．答案：3.63×104 km。
高中物理必修2《行星的运动》教案
高中物理必修 2《行星的运动》教课设计教课目的1、知识与技术(1)知道地心说和日心说的基本内容 ;(2)知道全部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)知道全部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没关，但与太阳的质量相关 ;(4)理解人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，真谛是来之不易的。
2、过程与方法：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一样认识，认识人类认识事物实质的波折性并加深对行星运动的理解。
3、感情、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断的动力。
教课重难点二、教课要点：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、教课难点：对开普勒行星运动定律的理解和应用，经过本节的学习能够澄清人们对天体运动神奇、模糊的认识。
教课工具多媒体、板书教课过程一、地心说和日心说1.基本知识(1)地心说①内容：地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮以及其余行星都绕地球运动 .②代表人物：托勒密 .(2)日心说①内容：太阳是静止不动的，地球和其余行星都绕太阳运动 .(3)两种学说的限制性它们都把天体的运动看得很神圣，以为天体的运动必定是最完满、最和睦的匀速圆周运动，而这和丹麦天文学家第谷的观察数据不符.2.思虑判断(1)宇宙的中心是太阳，全部行星都在绕太阳做匀速圆周运动.( ×)(2)造整天体每日东升西落的原由是天空不转动，不过地球每日自西向东自转一周 .( ×)(3)与日地距离对比，恒星离地球都十分遥远 .( √)研究沟通地心说和日心说是两种截然相反的看法，此刻看来这两种看法哪一种是正确的 ?【提示】两种看法受人们意识的限制，是人类发展到不一样历史时期的产物 . 两种看法都拥有历史限制性，此刻看来都是不完整正确的.二、开普勒行星运动定律1.基本知识2.思虑判断(1)环绕太阳运动的行星的速率是千篇一律的 .( ×)(2)开普勒定律仅合用于行星绕太阳的运动 .( ×)(3)行星轨道的半长轴越长，行星的周期越长 .( √)研究沟通行星绕太阳在椭圆轨道上运转，行星距太阳较近处与距太阳较远处对比较，运动速率哪处较大 ?【提示】由开普勒第二定律可知，因为在相等的时间内，行星与太阳的连线扫过相等的面积，明显相距较近时相等时间内经过的弧长一定较长，所以运动速率较大 .三、行星运动的近似办理1.基本知识(1) 行星绕太阳运动的轨道十分靠近圆，太阳处在圆心.(2)对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度 ( 或线速度 )不变，即行星做匀速圆周运动.(3)全部行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等 .2.思虑判断(1)在中学阶段可以为地球环绕太阳做圆周运动 .( √)中的 a 可以为是行星的轨道半径 .( √)研究沟通以下图是火星冲日年份表示图，察看图中地球、火星的地点，思虑地球和火星谁的公转周期更长 .火星冲日年份表示图【提示】由题图可知，地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离，依据开普勒第三定律可得：火星的公转周期更长一些 .四、对开普勒行星运动定律的理解【问题导思】1. 开普勒三定律分别从哪些方面揭露了行星的运动规律?2.太阳的地点是各行星的轨道焦点吗 ?误区警告：开普勒三定律是行星绕太阳运动的总结定律，实践表示该定律也合用于其余天体的运动，如月球绕地球运动、卫星绕木星运动，甚至人造卫星绕地球运动等 .例：有一个名叫谷神的小行星( 质量为m=1.00×1021kg) ，它的轨道半径是地球绕太阳运动的轨道半径的2.77 倍，则它绕太阳一周所需要的时间为 ()【审题指导】该题中谷神小行星与地球比较公转周期，需明确以下问题：(1)地球的公转周期为 1 年.(2)利用开普勒第三定律求解 .【答案】 D五、天体运动的规律及剖析方法1.天体的运动可近似当作匀速圆周运动：天体虽做椭圆运动，但它们的轨道一般靠近圆 . 中学阶段我们在办理天体运动问题时，为简化运算，一般把天体的运动看作圆周运动来研究，并且把它们视为做匀速圆周运动，椭圆的半长轴即为圆半径 .2. 在办理天体运动时，开普勒第三定律表述为：天体轨道半径r的三次方跟它的公转周期T 的二次方的比值为常数，据此可知，绕同一天体运动的多个天体，轨道半径 r 越大的天体，其周期越长 .3.天体的运动依照牛顿运动定律及匀速圆周运动规律，与一般物体的运动在应用这两个规律上没有差别 .特别提示1.关于同一中心天体的不一样行星 k 的数值相同，关于不一样的中心天体的行星 k 的数值不一样 .2. 公式经常用于比较不一样行星周期或半径.例：飞船沿半径为 R的圆周绕地球运动，其周期为 T. 假如飞船要返回地面，可在轨道上某点 A 处，将速率降低到适合数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在B 点相切，如图 6-1-2 所示 . 假如地球半径为 R0，求飞船由 A点运动到 B 点所需要的时间规律总结：开普勒第三定律的应用应用开普勒第三定律可剖析行星的周期、半径，应用时可按以下步骤剖析：1.第一判断两个行星的中心天体能否相同，只有对同一此中心天体开普勒第三定律才成立 .2.明确题中给出的周期关系或半径关系 .3.依据开普勒第三定律列式求解 .高中美术鉴赏《事死如事生──古代陵墓雕塑》教课设计教课目的1、认识中国古代大型雕塑的遗存。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
行星的运动知识与技能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．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．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．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．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．教具准备挂图、多媒体课件教学活动[新课导入]【多媒体演示】天体运动的图片浏览。
教师：在浩瀚的宇宙中有无数大小不一、形态各异的天体，如月亮、地球、太阳、夜空中的星星……由这些天体组成的广袤无限的宇宙始终是我们渴望了解、不断探索的领域。
关于天体的运动，历史上有过不同的看法.(课件投影)中国古代天文学观我国古代先民看到北极星常年不动，以及北斗七星等拱极星的回转，便以为星空是圆的，就像是一只倒扣着的半球大锅，覆整在大地上，而北极则是这盖天的顶，又认为地是方的，就像一张围棋盘，此即“天圆地方”说．东汉时的天文学家张衡提出“浑天”说，认为天就像一个大鸡蛋，地球就是其中的蛋黄．中国古代通常将历法和天文联系在一起．历法注重天体运行的长时间段的重复周期，而不注重天体在三维空间中的运行情况．与古希腊人和中世纪的欧洲人不同，中国历法家很少关心宇宙结构方面的讨论．在汉朝的大部分时期，人们满足于这样的假设：有人居住的世界是一小块中心区域．靠近平面大地中央，这个平面大地是一个绕着倾斜的轴旋转的天球的直径面．天体在该天球的内面移动，但它们靠何种机制来进行这种运动则没有讨论．中国古代有丰富的天文记录．公元前第二个千年的后期，甲骨文中已记载了新星现象．从约公元苗200年开始，在官方文件中已有关于新星的连年记载，还有流星雨、彗星、日食、太阳黑子以及异乎寻常的云、板光之类的记载，或对蕾星的跟踪观测的记录．这些现象的观测者都使用了制作精良的大型浑天仪和其他刻度仪器，所观测的天体位置，其精确程度毫不逊色于欧洲在第谷之前的观测．学生阅读后对探索宇宙产生兴趣．师：在广袤无垠的宇宙中有着无数大小不一、形态各异的天体．如太阳、月亮、夜空中闪烁的星星……吸引了人们的注意，智麓的头脑开始探索天体运动的奥秘．它们的运动是靠神的支配，还是物理规律的约束?经过不懈的努力，科学家们对它已有初步的了解，这一节让我们循着前人的足迹学习行星运动的情况．[新课教学]一.“地心说”和“日心说”之争[讨论与交流]展示问题：请阅读教材第一段1．古人对天体运动存在哪些看法?生：“地心说”和“日心说”．师：2．什么是“地心说”?什么是“日心说”’?生：”地心说”认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，大阳、月亮以及其他行星都绕地球运动，“日心说”则认为太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动．“地心说’的代表人物：托勒密(古希腊)．“地心说’符合人们的直接经验，同时也符合势力强大的宗教神学关于地球是宇宙中心的认识，故地心说一度占据了统治地位．生：“日心说”战胜了“地心说”，最终被接受．[讨论与交流]展示问题：师：“日心说”战胜了“地心说”，最终真理战胜了谬误．请同学们阅读第64页《人类对行星运动规律的认识，中托勒密：地心宇宙，哥白尼：拦住了太阳，推动了地球．交流讨论，找出“地心说”遭遇的尴尬和“日心说’的成功之处．生：地心说所描述的天体的运动不仅复杂而且问题很多，如果把地球从天体运动的中心位置移到一个普通的、绕太阳运动的位置，换一个角度来考虑天体的运动，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变得筒单了．“日心说”代表人物：哥白尼，“日心说”能更完美地解释天体的运动．二、开普勒行量运动定律[做一做]用图钉和细绳画椭圆可以用一条细绳和两图钉来画椭圆．如图7．1—l所示，把白纸镐在木板上，然后按上图钉．把细绳的两端系在图钉上，用一枝铅笔紧贴着细绳滑动，使绳始终保持张紧状态．铅笔在纸上画出的轨迹就是椭圆，图钉在纸上留下的痕迹叫做椭圆的焦点．想一想，椭圆上某点到两个焦点的距离之和与椭圆上另一点到两个焦点的距寓之和有什么关系?[课堂训练](分四小组进行)师；阅读教材第二段到最后，并阅读第64页《人类对行星运动规律的认识)中第谷：天才观察家，开普勒：真理超出期望，投影展示以下问题：师：1.古人认为天体做什么运动?生：古人把天体的运动看得十分神圣，他们认为天体的运动不同于地面物体的运动，天体做的是最完美、最和谐的匀逮圆周运动．师：2．开普勒认为行星做什么样的运动?他是怎样得出这一结论的?生：开普勒认为行星做椭圆运动．他发现假设行星傲匀逮圆周运动，计算所得的数据与观测数据不符，只有认为行星做椭圆运动，才能解释这一差别．师：3．开普勒行星运动定律哪几个方面描述了行星绕太阳运动的规律?具体表述是什么?生：开普勒行星运动定律从行星运动轨道，行墨运动的线速度变化，轨道与周期的关系三个方面揭示了行星运动的规律．具体表述为：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．师：这一定律说明了行星运动轨迹的形状，不同的行星绕大阳运行时椭圆轨道相同吗?生：不同．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．教师：如图所示，行星沿着椭圆轨道运行，太阳位于椭圆的一个焦点上．如果时间间隔相等，即t2t1=t4t3，那么面积A=面积B．由此可见，行星在远日点a的速率最小，在近日点b的速率最大．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．由于行星的椭圆轨道都跟圆近似，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，在这种情况下，若用R代表轨道半径，T代表公转周期，开普勒第三定律可以用下面的公式表示：比值k是一个与行星无关的恒量．只与太阳有关。
教师：给出太阳系九大行星平均轨道半径和周期的数值，供学生课后验证。
师：这一定律发现了所有行星的轨道的半长轴与公转周期之间的定量关系，但是比值k是一个与行星无关的常量，那么你能猜想出它可能跟谁有关吗?k水=3.36×1018K金=3.35×1018K地=3.31×1018K火=3.36×1018生：根据开普勒第三定律知：所有行星绕太阳运动的半长轴的三次方跟公转周期二次方的比值是一个常数k，可以猜想，这个“k”一定与运动系统的物体有关．因为常数k对于所有行星都相同，而各行星是不一样的，故跟行星无关，而在运动系中除了行星就是中心天体——太阳，故这一常数“k"一定与中心天体——太阳有关．(通过后面的学习将知道k值与太阳质量的关系)说明：(1)开普勘定律不仅适用于行星绕大阳运动，也适用于卫星绕着地球转，不过比例式 k中的k是不同的，与中心天体有关．(2)开普勒定律是总结行星运动的现察结果而总结归纳出来的规律．它们每一条都是经验定律，都是从行星运动所取得的资料中总结出来的规律．开普勒定律只涉及运动学、几何学方面的内容。
(3)由于行星的椭圆轨道都跟圆近似，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．在这种情况下，若用。
代表轨道半径，T代表公转周期，开普勒第三定律可以用下面的公式表示(4)开普勒关于行星运动的确切描述，不仅使人们在解决行星的运动学问题上有了依据，更澄清了人们对天体运动神秘、模糊的认识，同时也推动了对天体动力学问题的研究．[课堂探究l师：引导学生深入探究：1．播放行星绕椭圆轨道运动的课件，使学生对行星的运动有一个简单的感性认识．2．出示九大行星轨道挂图，使学生对多数行星的轨道与圆十分接近有一个感性认识．[讨论与交流]师：实际上，多数行星的轨道与圆十分接近，所以在中学阶段的研究中能够按圆处理．开普勒三定律适用于圆轨道时，应该怎样表述呢?生：行星的圆轨道的半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等．[课堂训练]1．下列说法正确的是…………………………( )A．地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动B.太阳是宇宙的中心，所有天体都绕太阳运动C.太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动D．“地心说”和哥白尼提出的“日心说”现在看来都是不正确的2．已知木垦绕太阳公转的周期是地球绕太阳公转周期的12倍．则木星绕太阳公转轨道的半长轴为地球公转轨道半长轴的————倍．参考答案．1．答案：D分析；“地心说”是错误的，所以A不正确．太阳系在银河系中运动，银河系也在运动，所以，B、C不正确，D正确．2．答案：5．24[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．板书设计1．地心说和日心说2．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．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．。