高中物理必修二：5.1从托勒密到开普勒 教案
《从托勒密到开普勒》教学设计2
《从托勒密到开普勒》教学设计三维目标一、知识与技能1．了解人类对天体运行的研究历史；2．理解开普勒三定律。
二、过程与方法通过对天体运行研究历史的了解，体会科学研究的一般思路与方法──质疑、批判、猜测、观察与实验。
三、情感态度价值观通过对天体运行研究历史的了解，感悟科学家对科学的执著和献身精神，培养学生热爱科学、献身科学的精神和勇于创新、敢于坚持真理、实事求是的科学态度。
教学重点开普勒三定律开普勒三定律的应用教学难点对行星的椭圆轨道的认识理解开普勒三定律对天体的普遍适用性教学课时1课时教学过程：导入新课伟大领袖毛主席有一句脍炙人口的诗句：“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”广袤的宇宙常会引起人们无限的遐想。
“嫦娥奔月”的神话，寄托了人类飞天的梦想？直到近代登月的实现才圆了这一梦想，天体的运动遵循着什么样的规律呢？天体为什么这样运动呢？天体运动与地面上的运动有什么区别呢？人类自古就开始了对天体的研究，让我们循着古人的探索脚步，一起来认识人类对天体运动的探究过程？新课教学一、人类对天体运动的探索过程人类对天体的认识从下面几个方面来认识1、古代人们对天体运动存在哪些看法？2、什么是“地心说”，什么是“日心说”？3、哪种学说占统治地位的时间较长？4、两种学说争论的结果是什么？古人通过对日月的升降，星辰的移动的观察，假象了各种天体的模型，比如说我国就有“天圆地方”的说法，但是都没有统一的理论，直到公元150年，古希腊学者托勒密提出了天体运动的“地心学说”模型。
“地心说”的主要观点有：地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其他行星都是绕地球转动的，地心说的思想由于与统治阶级的思想相符合，受到统治阶级的引导，统治人类对天体运动认识长达1400年，但是随着时间的推移，地心说爆漏出很大的问题，人们对地心说产生了很大的怀疑，但是一直都没有人站出来推翻这一理论。
直到16世纪波兰的天文学家哥白尼经过自己长期的观测和计算推翻了地新学说，建立了“日心说”。
1、从托勒密到开普勒
学案5.1 从托勒密到开普勒韩城市象山中学杨海燕一、【课程目标】1.了解地心说和日心说两种不同的观点。
2.理解开普勒行星运动定律，并能初步运用开普勒行星运动定律解决一些简单问题。
二、【教学目标】1、知识与技能了解人类对天体运行的研究历史；理解开普勒行星运动定律。
2、过程与方法通过托勒密、哥白尼、第谷、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。
3、情感态度价值观通过对天体运行研究历史的了解，感悟科学家对科学的执著和献身精神，培养学生热爱科学、献身科学的精神和勇于创新、敢于坚持真理、实事求是的科学态度。
三、【教学重难点】重点：开普勒行星运动定律。
难点：学生对天体运动缺乏感性认识。
四、【教学过程】学点一：地心说（托勒密）1.基本模型：认为是宇宙的中心，且是静止不动的，太阳、月亮及其他行星都围绕运动。
2.特点：“地心说”符合当时人们的经验，符合的观念。
3.合作探究：地心说完全正确吗？为何当时该学说被普遍接受？学点二：日心说（哥白尼）1.基本模型：认为是静止不动的，地球和其他行星都绕运动。
2.合作探究：哥白尼“日心说”的参考系是太阳吗？学点三：开普勒行星运动定律1.自主学习：（1）第一定律：所有行星绕运动的轨道都是，处在椭圆的一个焦点上，该定律又称轨道定律。
（2）第二定律：对任意一个行星来说，它与的连线，在相等时间内扫过相等的。
（3）第三定律：所有行星的轨道的半轴长的跟它的公转的二次方的比值都相等，用公式表示为。
该公式中的常数k由来决定。
2.合作探究：（1）轨道定律阐述了几个观点？（2）由第二定律可得出行星运行的速度变化有什么规律呢?五、【针对训练】1.关于行星绕太阳运动的正确说法是( )A.所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动B.行星绕太阳运动时，太阳位于行星轨道的中心处C.离太阳越近的行星运动的周期越长D.所有行星轨道的半长轴的立方与公转周期的平方的比值都相等。
2017-2018学年高中物理第5章万有引力与航天5.1从托勒密到开普勒教学案沪科版必修2
5.1 从托勒密到开普勒［学习目标］1. 了解地心说和日心说两种不同的观点2理解开普勒行星运动三定律，并能初步运用开普勒行星运动定律解决一些简单问题.自主预习梳理一、两种对立的学说1. 地心说(1) 地球是宇宙的中心，是静止不动的;(2) 太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动;(3) 地心说的代表人物是古希腊科学家托勒密.2. 日心说(1) 太阳是宇宙的中心，是静止不动的，所有行星都绕太阳做匀速圆周运动；(2) 地球是绕太阳旋转的行星; 月球是绕地球旋转的卫星, 它绕地球做匀速圆周运动，同时还跟地球一起绕太阳旋转；(3) 太阳静止不动，因为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；(4) 日心说的代表人物是哥白尼.3. 局限性哥白尼沿袭着古希腊天文学家的思想，被束缚在“匀速”、“正圆”的框架内二、开普勒三定律1. 第一定律(轨道定律):所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处于所有椭圆的一个公共焦点上.2. 第二定律(面积定律):对于每一颗行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等________ 的面积.3. 第三定律(周期定律):所有行星轨道的半长轴的立方与公转周期的平方的比值都相等.其表3达式为宇=k，其中a是行星椭圆轨道的半长轴，T是行星公转的周期，k是一个与行星无关(填“有关”或“无关”)、而与太阳有关(填“有关”或“无关”)的常量.［即学即用］1. 判断下列说法的正误.(1) 太阳是整个宇宙的中心，其他天体都绕太阳运动.(x)⑵太阳系中所有行星都绕太阳做匀速圆周运动.(X)⑶太阳系中所有行星都绕太阳做椭圆运动，且它们到太阳的距离各不相同.(V)(4) 太阳系中越是离太阳远的行星，运行周期就越大.(V)(5) 围绕太阳运动的各行星的速率是不变的.(X)(6) 在中学阶段可近似认为地球围绕太阳做匀速圆周运动.(V)2. 如图1所示是某行星围绕太阳运行的示意图，则行星在A点的速率 ______ 在B点的速率•答案大于一、对开普勒定律的理解1. 开普勒第一定律解决了行星的轨道问题行星的轨道都是椭圆，如图2所示，不同行星绕太阳运动的椭圆轨道是不同的，太阳处在椭圆的一个焦点上，如图3所示，即所有轨道都有一个共同的焦点一一太阳•因此开普勒第一定律又叫轨道定律.2. 开普勒第二定律解决了行星绕太阳运动的速度大小问题(1)如图4所示，如果时间间隔相等，由开普勒第二定律知，面积S A=S B,可见离太阳越近,行星在相等时间内经过的弧长越长，即行星的速率越大•因此开普勒第二定律又叫面积定律重点知识探究⑵近日点、远日点分别是行星距离太阳的最近点、最远点远日点速度最小•3. 开普勒.同一行星在近日点速度最大，在图4图53（1）如图5所示，由旱=k知椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越长，因此第三定律也叫周期定律.常数k与行星无关，只与太阳有关.（2）该定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕地球的运动，其中常数k与卫星无关，只与地球有关，也就是说k值大小由中心天体决定.【例1】（多选）关于行星绕太阳运动的说法正确的是（）A. 太阳系中的八大行星有一个共同的轨道焦点B. 太阳系中的八大行星的轨道有的是圆形，并不都是椭圆C. 行星的运动方向总是沿着轨道的切线方向D. 行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直答案AC解析太阳系中的八大行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，而太阳位于八大行星椭圆轨道的一个公共焦点上，选项A正确，B错误；行星的运动是曲线运动，运动方向总是沿着轨道的切线方向，选项C正确；行星从近日点向远日点运动时，行星的运动方向和它与太阳连线的夹角大于90°,行星从远日点向近日点运动时，行星的运动方向和它与太阳连线的夹角小于90°,选项D错误.【例2】（多选）关于卫星绕地球的运动，根据开普勒定律，我们可以推出的正确结论有（）A. 人造地球卫星的轨道都是椭圆，地球在椭圆的一个焦点上B. 卫星绕地球运动的过程中，其速率与卫星到地心的距离有关，距离小时速率小C. 卫星离地球越远，周期越大3D•同一卫星绕不同的行星运动，宇的值都相同答案AC解析由开普勒第一定律知：所有地球卫星的轨道都是椭圆，且地球位于所有椭圆的公共焦点上，A正确；由开普勒第二定律知：卫星离地心的距离越小，速率越大，B项错误；由开普勒第三定律知：卫星离地球越远，周期越大，C正确；开普勒第三定律成立的条件是对同一3行星的不同卫星，有旱=常量，对于绕不同行星运动的卫星，该常数不同，D错误.二、行星运动的近似处理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，这样，开普勒三定律就可以这样表述：⑴行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心；⑵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；3r（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*= k.1.（对开普勒第三定律的认识）（多选）开普勒关于行星运动规律的表达式为 确的是（ ）A. k 是一个与行星无关的常量B. a 代表行星的球体半径C. T 代表行星运动的自转周期D. T 代表行星绕太阳运动的公转周期 答案 AD3解析 开普勒第三定律中的公式 |2= k , k 是一个与行星无关的常量，与中心天体有关，选项 A 正确；a 代表行星椭圆运动的半长轴，选项B 错误；T 代表行星绕太阳运动的公转周期，选［例 3 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 i = 19600 km ，公转周期 T i = 6.39天.2006年3月，天文学家发现两颗冥王星的小卫星，其中一颗 的公转半径「2= 48 000 km ，则它的公转周期 E 最接近于（）A.15 天B.25 天C.35 天D.45 天解析据开普勒第三定律得:3 3r 1 r 2T ^，因止3天~ 24.5天.p-总结提升■开普勒第三定（1）首先判断两个行星的中心天体是否相同，只有对同一个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之后，根据开普勒第三定律列式求解IJ单位，则木星与太阳的距离约为 A.2天文单位 B.4天文单位 C.5.2 天文单位D.12天文单位答案解析 r根据开普勒第三定律 〒=k ,得r = 3 kT 2,设地球与太阳的距离为「1,木星与太阳的距离为?则得丫= 3 ；木:r 1 \r I 地,5.2，所以» 5" = 5.2天文单位，选项C 正确.3a〒=k ,以下理解正T 2 =6.39 2X48 000 19 600项C错误，D正确.）如图6所示是行星m绕恒星M运动情况的示意图，下列说法正确2.（开普勒第二定律的应用的是（）C图6A.速度取大点疋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做减速运动答案C3.（开普勒第三定律的应用）1980年10月14日，中国科学院紫金山天文台发现了一颗绕太阳运行的小行星，2001年12月21日经国际小行星中心和国际小行星命名委员会批准，将这颗小行星命名为“钱学森星”，以表彰这位“两弹一星”的功臣对我国科技事业做出的卓越贡献•若将地球和“钱学森星”绕太阳的运动都看做匀速圆周运动，它们的运行轨道如图7所示•已知“钱学森星”绕太阳运行一周的时间约为 3.4年，设地球绕太阳运行的轨道半径为R,则“钱学森星”绕太阳运行的轨道半径约为（）钱学森駅一*/ \f 颅I、地盼1 *i 『% t人/-------- ””图7A. g^RB. 734RC.*11.56 RD.（11.56 R答案CR3解析根据开普勒第三定律，有二=2I钱I解得：R钱= R= J 11.56 R故C正确.课时作业、选择题（1〜7题为单选题，8题为多选题）1.物理学发展历史中，在前人研究基础上经过多年的尝试性计算，首先发表行星运动的三个定律的科学家是（）A. 哥白尼B.第谷C.伽利略D.开普勒答案D解析哥白尼提出了日心说，第谷对行星进行了大量的观察和记录，开普勒在第谷的观察记录的基础上提出了行星运动的三个定律，选项D正确，A B、C错误.2. 下列说法中正确的是（）A. 地球是宇宙的中心，太阳、月亮和其他行星都绕地球运动B. 太阳是静止不动的，地球和其他行星绕太阳运动C. 地球是绕太阳运动的一颗行星D. 日心说和地心说都正确反映了天体运动规律答案C解析宇宙中任何天体都是运动的，地心说和日心说都有局限性，只有C正确•3. 关于开普勒对行星运动规律的认识，下列说法正确的是（）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. 所有行星的轨道半长轴的二次方跟它的公转周期的三次方的比值都相同D. 所有行星的公转周期与行星的轨道半径都成正比答案A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，选项A 正确，B错误；由开普勒第三定律知所有行星的轨道半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，选项 C D错误•4. 某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图1所示，F i和F2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（）图1A.F2B. AC.F iD. B答案A解析根据开普勒第二定律：太阳和行星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，所以太阳在离A点近的焦点上，故太阳位于F2.15. 某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为月球绕地球运转半径的-，设月球绕地球运动的周期为27天，则此卫星的运转周期大约是（）1 1A. 9天B. 3天C.1天D.9天答案 C1 3 3解析 由于r 卫=©r 月，T 月= 27天，由开普勒第三定律 *卫=T 月2,可得T 卫=1天，故选项C6.如图2, 0表示地球，P 表示一个绕地球沿椭圆轨道做逆时针方向运动的人造卫星，AB 为长轴，CD 为短轴•在卫星绕地球运动一周的时间内，从 A 到B 的时间为t AB ，同理从B 到A 、从 C 到D 从D 到C 的时间分别为t BA 、t cD t DC 下列关系式正确的是（ ）A. t AE >t BAB. t AB <t BAC. t CD >t DCD. t CD <t DC 答案 D解析 由卫星做椭圆运动的对称性得t AB = t BA,选项A B 错误；由开普勒第二定律，卫星在近地点时运动快，在远地点时运动慢，所以 t C <t DC ,选项C 错误，D 正确. 7.如图3所示，某行星沿椭圆轨道运行， 远日点离太阳的距离为过远日点时行星的速率为 V a ,则过近日点时行星的速率为 （ ）a • V a t看做扇形，其面积 $= 厂；若行星从轨道的 B 点也经时间t 运动到B'点，则与太阳的b - V b ta • V a tb • V b ta连线扫过的面积 S B =^^ ；根据开普勒第二定律，得=^^，即V b = V a ,故C 正2 22 b确.a,近日点离太阳的距离为 b,bA. V b =尹aC.V b =bV答案 C解析 若行星从轨道的 A 点经足够短的时间 t 运动到A'点，则与太阳的连线扫过的面积可图28. 关于太阳系八大行星的运动，下列说法正确的是（）A. 行星轨道的半长轴越长，自转周期就越大B. 行星轨道的半长轴越长，公转周期就越大C. 水星轨道的半长轴最短，公转周期最小D. 海王星离太阳“最远”，绕太阳运行的公转周期最大答案BCD3解析由开普勒第三定律可知，旱=k（常量），则行星轨道的半长轴越长，公转周期越大，选项B正确；水星轨道的半长轴最短，其公转周期最小，选项C正确；海王星离太阳“最远”，绕太阳运行的公转周期最大，选项D正确；公转轨道半长轴的大小与自转周期无关，选项A 错误•二、非选择题9. 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：在赤道平面内离地多高时，人造地球卫星随地球一起转动，就像停留在天空中不动一样？（结果保留三位有效数字，取R地=6 400 km）4答案 3.63 X 10 km解析月球和人造地球卫星都环绕地球运动，故可用开普勒第三定律求解.当人造地球卫星相对地球不动时，则人造地球卫星的周期与地球自转周期相同设人造地球卫星轨道半径为R、周期为T.3 3根据题意知月球轨道半径为60R地，周期为T o= 27天，则有：莘=卑字.整理得I I 060R地~ 6.67 R地.卫星离地咼度H= R—R地=5.67 R地=5.67 X 6 400 km ~ 3.63 X 10 4 km.11。
5.1从托勒密到开普勒
A． k 值对所有的天体都相同 动的所有行星
B.该公式适用于围绕太阳运
C.该公式也适用于围绕地球运动的所有卫星
【深入探究】
D.以上说法都不对
事实上，行星的轨道与圆十分接近，在要求不是很严格的条件下，我们可以近似按照 圆轨道处理。按圆轨道处理天体运动时，结合开普勒关于天体运动的三条定律，我们可以 从轨道、运动速率、运动周期三方面得到关于天体运动近似处理的定律，具体表述为：
三大段 一中心
五环节 修改人： 姓名：
高效课堂—导学案 审核人： 组名：
制作人： 班级： 高一 课 题
5.1 从托勒密到开普勒
1.了解人类对行星运动规律的认识历程。 2.知道开普勒行星运动定律极其科学价值。 3.了解开普勒定律中的 k 值的大小只与中心天体有关。 4.了解处理行星运动问题处理的基本思路。 5.了解人类认识事物本质的曲折过程，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。
定 律 所有行星绕 的一个 内 运 动 的 轨道 都 是 上。 容 ， 在 公式或图示
开普勒第一定律 （轨道定律）
开普勒第二定律 （面积定律）
对任意行星来说，它与太阳的连线在 过 。
内扫
开普勒第三定律
所有行星的轨道的 次方的比值 。
的三次方跟它的 数学表示： =k
的二
【自学反馈】 问题 1 古人认为天体做什么运动?开普勒认为天体做什么运动？谁的观点符合客观事实、 科学？
学习 目标
学习 重点 学习 难点 学习 方法
人类对行星运动规律的认识历程以及开普勒行星运动定律 对开普勒行星运动定律的理解和应用
过程与方法：探究性学习法。学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成 果；教师启发、引导。 学 习 过 程
高中物理第5章万有引力与航天5.1从托勒密到开普勒学案沪科版必修2
5.1 从托勒密到开普勒思维激活图5-1-1“卧看牵牛织女星”，盛夏季节，银河高悬，明亮的牛郎、织女星隔河遥相呼应，如图5-1-1所示，你知道牛郎、织女星是静止的还是运动的吗？它们围绕地球旋转吗？提示 从以前学过的运动学知识可知，运动是绝对的，一切物体都在不停地运动，牛郎、织女星也在按照一定的规律运动，但并不绕地球转动.所有天体都沿着固定的轨道、遵循一定的规律运动.开普勒为我们揭示了其中的奥秘.自主整理一、托勒密集古代天文学研究之大成宇宙以地球为中心，外边围绕着月球、水星、金星、太阳、火星、木星、土星，然后是恒星天和最高天这样“九重天”，所有行星和太阳、月球都有本轮和均轮，而且均轮都是偏心圆.二、哥白尼迎来了科学的春天波兰天文学家哥白尼认为太阳是宇宙中心，地球和其他行星都绕太阳转动的学说，又称“日心地动说”或“日心体系”.限于当时的科学发展水平，哥白尼学说也有缺点和错误，这就是：把太阳视为宇宙的中心.实际上，太阳只是太阳系的中心天体，不是宇宙中心；沿用了行星在圆轨道上的匀速运动的旧观念，实际上行星轨道是椭圆的，运动也不是匀速的.三、第谷的眼睛和开普勒的头脑（1）第谷的观测第谷是丹麦的天文学家，而且还是一位出色的观测家，他用了三十年的时间观测、记录了行星、月球、彗星的位置.第谷本人虽然没有准确描绘出行星运动的规律，但他所记录的数据为后人的研究提供了坚实的基础.（2）开普勒认真整理了第谷的观测资料，在哥白尼学说的基础上又迈进了一步，抛弃了圆轨道的说法，提出了著名的开普勒三大定律.四、开普勒三定律（1）轨道定律：所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处于所有椭圆的一个公共焦点上.（2）面积定律：对于每一颗行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积.（3）周期定律：所有行星轨道半长轴的立方跟公转周期的平方的比值都相等.用公式表示为23T R =k 或者为32322131T R T R . 其中R 为椭圆轨道的半长轴，T 为公转周期，k 是与行星无关的常量.开普勒三定律同样适用于卫星绕行星的运动，只是比值k 的大小有所不同.高手笔记1.开普勒三定律是针对行星绕恒星转动的规律，但卫星绕行星的运动也符合开普勒三定律.2.在23TR =k 中，R 为椭圆的半长轴，但在有些计算问题中，由于椭圆很接近于圆，故半长轴可认为是圆的半径.3.行星的运动符合能量守恒定律，它们离太阳近时半径小，速度大，向心力也大；离太阳远时半径大，速度小，向心力也小.名师解惑如何认识开普勒定律？剖析：（1）从空间分布认识：所有行星的轨道都是椭圆，所有椭圆有一个共同的焦点，太阳就在此焦点上.因此第一定律又叫椭圆定律.（2）从速度大小认识：行星靠近太阳时速度大，远离太阳时速度小.第二定律又叫面积定律.（3）对23TR =k 的认识：半长轴是椭圆长轴的一半，不等于太阳到远日点的距离.T 是公转周期，不要误认为是自转周期.。
从托勒密到开普勒教学设计教案
从托勒密到开普勒教学设计教案教学目标：1.了解托勒密和开普勒在天文学领域的贡献；2.理解托勒密和开普勒的天文学理论及其对后世的影响；3.能够对比托勒密和开普勒的天文学理论。
教学重点：1.了解托勒密的地心说和开普勒的日心说；2.掌握托勒密和开普勒的天体运动模型；3.理解托勒密和开普勒理论的差异。
教学难点：1.理解托勒密的地心说和开普勒的日心说之间的差异；2.掌握托勒密和开普勒的天体运动模型；3.对比托勒密和开普勒的天文学理论。
教学准备：1.幻灯片或投影仪；2.题图和插图；3.网络资源和相关书籍。
教学过程：第一步：导入（5分钟）引导学生回忆东西方天文学史的时间线，并指出托勒密和开普勒的重要性。
第二步：讲解托勒密的地心说（15分钟）1.使用幻灯片或投影仪展示托勒密的地心说理论，并对其基本原理进行讲解。
2.解释托勒密的地心说如何解释天体的运动，以及与实际观测数据的一致性。
第三步：讲解开普勒的日心说（15分钟）1.使用幻灯片或投影仪展示开普勒的日心说理论，并对其基本原理进行讲解。
2.解释开普勒的日心说如何解释天体的运动，以及与实际观测数据的一致性。
第四步：对比托勒密和开普勒的天文学理论（20分钟）1.使用幻灯片或投影仪展示托勒密和开普勒的天体运动模型，并对两者进行比较。
2.强调托勒密理论的局限性和开普勒理论的突破性。
第五步：讨论托勒密和开普勒对后世的影响（15分钟）1.引导学生思考托勒密和开普勒的理论对后来的天文学研究和社会发展的影响。
2.分组讨论，学生分享自己的观点和理解。
第六步：总结（10分钟）总结托勒密和开普勒的天文学理论的重要性，以及它们对后世的影响。
激发学生对天文学的兴趣，并鼓励他们继续探索天文学的发展。
教学拓展：1.邀请天文学家或使用天文学软件进行实地观察和模拟实验，进一步深入了解托勒密和开普勒的天文学理论。
2.组织学生进行小组研究，深入探讨托勒密和开普勒的其他贡献和天文学理论。
物理必修二沪科版 第五章第1节从托勒密到开普勒教案
从托勒密到开普勒知识与技能1.知道地心说和日心说的观点及基本内容；2.了解人类对行星运动规律的认识历程，体会科学探索过程的曲折与艰辛。
3.知道开普勒行星运动三大定律及其科学价值，理解开普勒第三定律中k值大小只与中心天体有关。
过程与方法通过展示、练习和讲解进一步加强开普勒定律的学习[来源:学.情感态度价值观1.激发学生参与课堂活动的热情.2.培养学生温故知新和将所学知识应用于生产实践的意识学习重点：人类对行星运动规律的认识历程以及开普勒行星三大运动定律。
学习难点：对开普勒行星三大运动定律的理解和应用。
导入新课：学生齐读温家宝的诗——仰望星空，引出古人对天体运行规律的探索历程。
一、托勒密与古代天文学研究学生自学P79课文第一部分，思考：（1）古代对天体运行的总体思路是什么？（2）托勒密的“地心体系”九重天模型的积极意义与缺陷是什么？基本观点：1.地球是球体。
2.地球是静止不动的，而且处于宇宙的中心,从地球向外，依次有月球、水星、金星、太阳、火星、木星和土星,再外面是镶嵌着所有恒星的天球——恒星天。
最外面，是推动天体运动的原动天。
3.所有日月星辰都围绕地球匀速转动。
成功之处：能长时间内预报行星位置、日食和月食的发生，顺利解释了许多天文现象缺陷：科学尚未脱离神学的束缚。
二、哥白尼迎来科学的春天思考：（1）哥白尼的学说是什么？（2）哥白尼学说的巨大意义是什么？基本观点：（1）太阳是不动的，而且在宇宙中心，水星、金星、火星、木星、土星和地球一样，都在圆形轨道上匀速率地绕着太阳公转。
（2）月球是地球的卫星，它在以地球为中心的圆轨道上每月绕地球转一周，并随地球绕太阳公转。
（3）地球每天自转一周，天穹实际上不转动，只是由于地球的自转才是我们看到了日月星辰每天东升西落的现象。
成功之处：1、算出每颗行星绕太阳运行的周期；2、历史上第一次算出了每颗行星到太阳的距离，第一次给出了宇宙尺度的大小。
局限性:错误的认为行星运行轨道是圆以及太阳静止不动三、行星的运动1、第谷及其贡献——观察天体运行。
高中物理第5章万有引力与航天5.1从托勒密到开普勒教案
5.1 从托勒密到开普勒教研中心教学指导一、课标要求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.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.4.通过学习，培养学生善于观察、善于思考、善于动手的能力.二、教学建议1.日心说、地心说及两者之间的争论有许多内容可向学生介绍，通过介绍使学生明白真理最终要战胜谬误的道理.教材简单明了地讲述开普勒关于行星运动的规律，没有过多地叙述这些内容.教学中可根据学生的实际情况加以补充.2.本节除向学生介绍日心、地心学说之争外，还要向学生说明古时候人们总是认为天体做匀速圆周运动是最完美的.3.本节的主要目的是为下一节推导万有引力定律作铺垫，因此教材中没有过多地讲述开普勒的三个定律，而是将三个定律的内容综合在一起加以说明，节后也没有安排练习.希望老师能合理地安排这一节的教学.4.本节内容非常丰富，是对学生进行辩证唯物论和科学认识教育的极好教材，教师可通过图片、动画，并补充一些生动的物理学史的有关资料进行教学，引导学生阅读一些课外读物，以激发学生的学习兴趣，培养学生的科学志趣.资源参考中国古代对地球运动的认识——“地动说”不是哥白尼的首创1543年，哥白尼发表《天体运行论》一文，认为地球以太阳为中心不断运动.哥白尼的学说，被近世认为具有划时代意义.英国人亚·沃尔夫在《十六、十七世纪科学技术和哲学史》一书第一章指出：近代科学的“第一个重大进步是十六世纪中叶作出的”，这就是指哥白尼《天体运行论》的发表.不过，近十多年来国外科学家对哥白尼有异于以往的评价.据1986年2月16日《理论信息报》介绍：国外一些学者认为哥白尼的理论在当时并没有起到后人所描绘的那样的作用.首先，“太阳中心说”或“地动说”并非哥白尼所独创；再者，哥白尼缺乏近代科学家所具备的注重实践的特色.据记载，从1497年到1541年，他对天文的观察总共不超过58次.当然，哥白尼功绩不小，过分的去指责是不公正的.但“地动说”却确非他首创，因为我国在汉代以前就有人认识到地球不但在自转，而且在公转.中国最早出现的“地动说”见于战国时的《列子》.该书《天瑞》篇说：“天地，空中之一细物，有中之最巨者”，又说“运转靡已，大地密移，畴觉之哉！”这里前一句指出地球不过是宇宙空间的一个细小物体，但又是我们周围有形物体中最巨大的，这种认识颇为得当.后一句则说明大地在不停地运转，短时间内已移动了不少路径而使人难以觉察，也完全正确.另有和《列子》成书年代相近、假托黄帝和名医岐伯讨论医学问题的《素问》一书，也谈到地球运动问题.据该书《天元纪大论》和《五运行大论》篇记载：黄帝先向医学家鬼臾区请教天地阴阳变化的问题，鬼臾区说是“天之气动而不息；地之气静而守位”，宣扬了“天动地静”的观点.以后黄帝又问岐伯：“天地之动静如何？”岐伯则回答说：“上者（天）右行，下者（地）左行”，以为大地也在运动.黄帝接着问：“余闻鬼臾区曰‘应地者静’，今夫子乃言下者左行，不知其所谓也”，要求岐伯进一步说明.岐伯回答是：“天地动静，五行变迁，虽鬼臾区犹不能遍明”，又说“天垂象，地成形，……形之动，仰观其象，虽远可知也！”对后一段文字，唐代中期的王冰在注释《素问》时还解释说：“观五星之东转，则地体左行之理昭然可知也”.岐伯与王冰都以为地球有运动，可以从星象的变化观察到.认为星辰东升西下，实是地球由西向东自转的结果.以上《素问》中的文字，可以说是人类最早的对地球是静止还是运动着的问题开展辩论的一次记录.“天动地静”被岐伯认定为错误的观点.以后秦代李斯在《仑颉篇》中有“地日行一度”之说.古人把“周天”分365.25度，即地球绕日公转一周要365.25天.“地日行一度”是十分准确的地球公转的概念.看来“地动说”在中国古代曾是普遍为学者所接受的观点.西汉时（公元前二世纪），中国的“地动说”有进一步的发展.当时，出现了许多和“经书”相表里的“纬书”，内中颇有不同于经书的异端之说，“地动论”即是其中之一种.《春秋纬》中《元命苞》篇说：“天左旋，地右动”；《运斗枢》篇说“地动见于天象”，都以为地体是在运动着的.这可以从天空星辰的变化中看到，也即认为星辰东升西落（天左旋）是由于“地右动”的结果.关于这问题，11世纪时北宋的哲学家张载在《张子正蒙论》中《参西编》内还有进一步的解释，说：“恒星所以为昼夜者，直以地气乘机右旋于中，故使恒星、河汉，回北为南，日月因天隐见”.张载把日月并列虽是错的，但他以为恒星、银河（河汉）以及太阳的升落和隐现的原因，都在于地球的“右旋”，对地球自转理解的深刻、透彻，是同时代的国外学者所未曾有.《河图纬》一书对地球的运动，有更深刻的描述：“地恒动不止而人不知.譬如人在大舟之上闭牖而坐，舟行而人不觉”.直到今天我们向中学生说明地球在运动时，还都应用两千多年前《河图纬》中的譬喻.另有《尚书纬》中《考灵曜》篇对地球的运动，特别是对地球的公转又论述的更加全面了.《考灵曜》说：“地与星辰四游，升降于三万里之中.春则星辰西游，夏则星辰北游，秋则星辰东游，冬则星辰南游.地有四游，冬至地北上而西三万里，夏至地下南而东三万里，春秋二分，其中矣！地常动不止，譬如人在舟中而坐，舟行而人不自觉”.这里所说“地有四游”，就是指地球绕一圆形轨道而公转.从文中所说，就可以画出地球绕的公转圈，尽管文中尚未提到说太阳为轨道中心.北宋邢昺（公元932年—1010年在世）在注释《尔雅·释天》时，曾对上文的“地有四游”作进一步的解释.他说：“四游者，自立春，地与星辰西游，春分西游至极，……从此渐而东.自立夏之后北游，夏至，北游至极.立秋之后东游，秋分东游至极.立冬之后南游，冬至南游至极.此是地与星辰四游之义也.”文中所谓东游或南游“至极”，是指地球运行到圆形轨道的最东处或最南处，看附图即可明白.邢昺认为地球在绕一圆形轨道公转.总之，我国从公元前的秦时代直到宋朝，许多学者都以为地球不但在自转，而且还有公转.中国人的“地动说”，比哥白尼的“地动说”早多了；而“天动地静”的观点.主要是某些儒家学派的“一家之言”，并不能代表古代中国的整个学术界.宋代以后，“儒学”进一步在中国成为正统，中国的“地动说”才逐渐成为异端.值得注意的是，当16、17纪罗马教皇下令禁止哥白尼的“地动说”传播时，明末欧洲来华的传教士也曾对中国远较哥白尼为早的“地有四游”的“地动说”进行批判.内有名叫高一志又名王丰肃（1566至1640在世）的传教士来华后，曾于1629年著《空际格致》（用现代语言说就是《空间物理学》）一书.该书有《论地体之静》一章，说“中士又有曰‘地有四游升降’，然诸说之谬，一剖自明”.认为中国古代的“地动说”和哥白尼地动说一样，是荒谬的.当近代哥白尼在科学史上被尊为伟人之后，国外又有许多学者竟完全否认中国古代早就有过“地动说”这一事实.说什么中国在哥白尼学说传入之前，其传统科学从来只有“天动地静”“天圆地方”，而不知地球在运动.1945年《英国皇家学会通讯》发表塞斯奈克《论哥白尼理论的传入中国》一文就持这种观点，说“中国文化条件不适于传播哥白尼学说，突然与中国传统的科学哲学决裂而代之以‘日心’体系，必然遇到强烈的反对”.1948年，英文的《通报》第48卷上发表戴文达《评<伽利略在中国>》一文，说“中国学者从来没有面临过‘大地是一个在空中运行的球体’这样骇人听闻的学说”.他们竟闭口不提中国人早在哥白尼、伽利略之前两千多年就认识到地球既在自转又在公转的史实.以上所引古籍，真伪问题尚待定论，但其年代则远较哥白尼为早.让我们中国人知道古人论述，或许是必要的.。
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情感、态度与价值观
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从托勒密到开普勒
知识与技能
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教
学
活
动
设
计
师生活动
设计意图
批注
老师出示教学目标学生根据目标预习课文。
老师提问：开普勒提出的三大行星运动定律是什么？
学生讨论得出结论：
轨道定律：所有的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。
面积定律：太阳和行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等。
周期定律：所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。
在中学阶段，我们将椭圆轨道按照圆形轨道处理，则开普勒定律描述为：
江南中学物理学科教学设计
课题
5.1从托勒密到开普勒
授课人
胡小娟
课时安排
2课时
课型
新授
授课时间
第13周
课标依据
掌握行星运动三大定律
教材分析
教材通过托勒密、哥白尼和开普勒研究天体运动的生动实例，展示了人类研究天体运动规律的艰辛历程，突出了观察试验和理论思维在研究物理规律中的作用。
学情分析
本节前学生已经知道了解地球围绕太阳运动，月球围绕地球运动的相关常识。但对托勒密的地心说和开普勒的三大定律知道甚微，通过教师的引领、师生互动、美丽传说的故事讲解，能够激发学生的学习潜能，对本节课产生兴趣。引导学生了解人们对宇宙认识的托勒密的地心说和和哥白尼的日心说观点，学生能够了解历史上人们对星体运动的认识过程，对开普勒行星运动三大定律掌握。
三维目标
知识与能力：了解牛顿之前科学家对地球和太阳引力的研究；结合圆周运动分析，学习行星绕日运动的规律。
过程与方法：猜想——证明——检验。
情感态度与价值观：感受科学探究的艰辛和成功的喜悦感，赞赏各位科学家的贡献。
教学重难点
教学ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ点：行星运动三大定律。
教学难点：行星运动三大定律。
教法
与
学法
讲授法，讨论法，练习法。
老师：请同学们阅读课文79页《托勒密集古代天文学研究之大成》。阅读交流后请思考，并回答下列问题：
1、古代人对天体运动存在哪些看法？
2、托勒密的“地心说”观点是什么？
3、该种学说统治时间更长？为什么?
4、我们怎样评价托勒密？：
学生阅读分析讨论得出结论：
哥白尼的“日心体系”说---太阳系模型，虽然取得了很大的成功，但没有逃脱天体做匀速、正圆周运动的束缚
3.所有行星的轨道半径的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等
即R³/T²=k
有助于帮学生理清思路
培养学生的分析讨论能力
培养学生的自学、理解能力
当堂检测
有效练习
1、地球绕太阳运动的轨道半长轴为1.50×1011m，周期为365d；
则对于绕太阳运动的行星，R3/T2的值为（）m3/s2；
2、月球绕地球运动的轨道半长轴为3.82×108m，周期为27.3d，对于绕地球运动的物体，R3/T2的值为（）m3/s2。
作业布置
练习册
板书设计
4.1从托米到开普勒
1、轨道定律
2、面积定律
3.周期定律
教学反思
本节课的教学内容知识容量很少，主要都是学史教学，需要大量的史实资料，借助网络多媒体这个平台，为本节课的教学展开了方便之门。同时，将宇宙中行星的运动生动地展示给学生，不但其容易理解，更可以激发学生认识自然的乐趣和提高从事科学研究的信心。将枯燥的学史通过网络结合成一个生动的探究过程，把握学生的认知心理，为今后的学习打下坚实的基础。
1.所有的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
1.行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心
2.对于每一个行星而言，太阳和行星的联线在相等的时间内扫过相等的面积
2.对于某一行星来说，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.所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等
备注
1.主备教案的内容全部用小四宋体字，二次备课的内容中要删除的内容将字的颜色改为红色（不要真删除），自己添加的所有内容用宋体蓝色字。
2．命名格式要求：序号、章、节、名称(课时)。如：【1】28.1锐角三角函数(1)。