7.1 行星的运动 教学设计-2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

行星的运动 一、内容和内容解析 1、内容 2、内容解析 《行星的运动》内容要求为：知道行星的运动轨迹和特点，主要内容是开普勒三定律。本节更为重要的是让学生了解相关科学史，关于行星的运动规律，古人从观测天象开始，历经几百年的观测找寻其中的规律，从观测、建立理论、理论预测和现实对比、修正模型。通过史实的学习能让学生对科学探索的认识加深一步，让学生有所感悟和思考，而不仅仅是知道开普勒三定律的内容。重要的不仅是结果，更重要的是我们如何知道这些结果。 二、目标和目标解析 1、目标 （一）物理观念 认识行星运动的观念；借助开普勒行星运动定律，了解科学研究过程及价值观念；最终明确开普勒行星运动定律中的k值的大小只与中心天体有关。 （二）科学思维 运用科学家对行星运动的研究，认识科学思维养成过程，逐步养成自己物理科学思维。 （三）科学探究 深刻认识、理解行星运动规律，明确科学探究的根源，绕过曲折过程认识事物的本质。 （四）科学态度与责任 体会科学家实事就是、尊重客观事实、不迷信权威、勇于探索的科学态度和科学精神。 2、目标解析 本节在教材的编排上按照科学探究的思路展开，内容包括“地心说”“日心说”的内容及争论的焦点、开普勒三大定律的内容等知识点，在本章教学中起到“开门砖”的作用。学习这一节的主要目的是为了下一节推导万有引力定律作铺垫，因此教材中没有过重地讲述开普勒的三大定律，而是注重三大定律的推导、建立、修正。引导学生体会这些大师们的思路、方法及他们的一丝不苟的科学精神,并激发他们热爱科学、探索真理的求知热情。 三、教学问题诊断分析 学生对曲线运动有一定的理解，但对天体的运动并没有直观的认识。但未知是学习的动力源，学生对天体的运动又充满了好奇，应在前面曲线运动的学习基础上，进一步强化学生对曲线运动的认识，进而引导学习人类对天体的认识过程。 通过单元教学分析和教材知识分布，结合学生的认知现状，在有限的教学条件中确立存在的教学重难点。 教学重点：理解并掌握开普勒三定律，能解决行星运动的基本问题。 教学难点：对开普勒行星运动定律的理解和应用，如k值的含义等。 教法分析：本着启发学生科学思维、锻炼学生学习能力，本节课可采用启发-引导式教学法，讨论法等体现学生课堂主体地位的教学方法。 四、教学过程设计 1、创设问题，激发兴趣 1571年到1601年，坚信地心说的第谷进行了三十年的肉眼星空观测，记录了大量的精确数据， 由此日心说开始占上风。但日心说的模型与第谷的数据不吻合，究竟谁对谁错呢？第谷的接班人——开普勒是如何解决这个问题的呢？ 2、合作探究，得出规律 一开始开普勒坚信“行星绕日做匀速圆周运 动”并对火星轨道进行70多次演算，结果均与第谷观测数据至少有8度的偏差。但基于对第谷观测数据的深信不疑，开普勒开始对“完美的”匀速 圆周运动产生怀疑。历经16年，开普勒先后否定19种模型，最终以椭圆轨道取代圆形轨道，发现了行星运动的三大定律。以下为学生结合所学知识进行的推理探究。 （1）开普勒第一定律:轨道定律 【探究一】建极坐标系、画水星轨道 如表1，为水星绕太阳转过的角度0为水星到太阳的距离，1AU= 1.5*1011 m（地球和太阳之间的平均距离）。 表1水星轨道 日期 与太阳连线角度(°) 到太阳距离(AU) 日期 与太阳连线角度(°) 到太阳距离(AU) 10.01 114 0.32 11.18 285 0.45 10.05 137 0.34 11.22 297 0.44 10.09 157 0.36 11.26 310 0.42 10.13 175 0.38 11.30 325 0.40 10.17 191 0.40 12.04 340 0.38 10.21 205 0.42 12.08 358 0.36 10.25 217 0.44 12.12 18 0.34 10.29 229 0.45 12.16 41 0.32 11.02 241 0.46 12.20 65 0.31 11.06 251 0.47 12.24 90 0.31 11.10 262 0.47 12.28 114 0.32 11.14 273 0.46 为了便于确定水星的位置，按照极坐标系设计坐标纸，太阳处在坐标原点的位置。在设置合适的坐标分度值之后，完成轨迹的描绘，学生在描绘轨迹的过程中体验处理数据的方法，对水星的椭圆轨迹有了直观的感受，为学习开普勒第一定律起到铺垫的作用。由于表1中相邻两组数据的时间间隔相等，还能进一步判断水星运动速度大小的变化特点，为学习开普勒第二定律起到铺垫的作用，同时体会到相等时间间隔的数