7.1行星的运动 教学设计-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

行星的运动 一、教学目标 1.物理观念 ①对开普勒行星运动定律的理解和应用。 ②探究行星绕太阳运动的轨道是否是圆。 2.科学思维 ①使学生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。 3.科学探究 理解匀速圆周运动是变速运动，能够用匀速圆周运动的有关公式分析和解决具体情景中的问题 4.科学态度与责任 ①通过极限思想和数学知识的应用,体会学科知识间的联系,建立普遍联系的观点。 ②体会应用知识的乐趣,感受物理就在身边,激发学生学习的兴趣。 二、教学重难点 教学重点：对开普勒行星运动定律的理解和应用。 教学难点：开普勒行星运动定律的建立过程。 三、教学分析 本节是建立在学习了曲线运动及其性质的基础之上的一种特殊的曲线运动。同时在本节课中引入的线速度、角速度、转速、周期和频率的概念，这些概念的学习是本章的重点，也是后面几节向心加速度、向心力学习的基础。 四、教学过程 课堂引入：以近年来我国航天事业的迅速发展和“天问一号”的发射视频作为引入，使学生感受身为国人的骄傲，通过展示吸引学生的注意力，在此基础上提出问题：不同行星都在各自轨道上绕太阳运行，行星运行的轨道有怎样的特点？行星绕太阳运行的周期与距离太阳的远近是否存在某种关系？激发学生求知欲。 新授课： 一、 人类对行星运动规律的认知过程： 教师：结合课件，以FLASH动画结合配音的形式带领学生重温人类对行星运动规律的认知过程，意在使学生在了解“地心说”和“日心说”的基础上体会科学发展道路的曲折和漫长。 提问：人类对行星运动规律的认知主要经历了哪两个主要过程？代表人物是谁？学生：地心说（托勒密）和日心说（哥白尼） 二、开普勒定律 探究 1：行星绕太阳运动的轨道是圆吗？ 教师：一年以春分、夏至、秋分、冬至为界，分为春、夏、秋、冬四季，若行星绕太阳运动的轨道是圆，那四季的时长应该是相等的，实际是这样吗? 学生：根据表中数据分组探究并分享探究结果，对轨道是圆的说法提出质疑。教师:点评学生探究结果并引出开普勒第一定律。 开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处于椭圆的一个焦点上。 （教师用具有互动性的 FLASH动画教学生如何绘制椭圆，并介绍“焦点”、“半长轴”的概念。） 2、教师：在椭圆轨道概念的基础上，引出开普勒第二定律。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，扫过的面积相等。 探究 2：行星绕太阳沿椭圆轨道运动，它在离太阳最近的位置（近日点）和最远的位置（远日点）哪点的速度比较大？ 学生:分组讨论，根据开普勒第二定律结合扇形面积公式，自行推导出近日点线速度和角速度均最大的结论，感受探究出科学结论的喜悦推导： 当时间很短时，我们可将行星与太阳的连线扫过的图形视为扇形，由扇形面积公式：（r为行星到太阳的距离） 及 得：由此可见：S、t相同时，r越大，v越小。所以近日点线速度和角速度均最大。 3、教师：开普勒 1609年发表了开普勒第一和第二定律，接下来，他开始寻找各行星在不同轨道上运动时的共同规律，得出开普勒第三定律。 开普勒第三定律：所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等。 教师：行星绕太阳运动的轨道与圆十分接近，在中学阶段研究中我们可按圆轨道处理，（此处播放 FLASH动画结合前面学生画椭圆时的发现：地球沿椭圆轨道绕太阳运动，两焦点逐渐靠近成圆，太阳在圆心，地球运行轨道变为圆）那么开普勒三定律的表述又如何？ 学生：分组讨论，得出结论。教师：予以评价，给出最终表述。 1、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（或线速度大小）不变，即行星做匀速圆周运动。 3、所有行星轨道半径 r的三次方跟它的公转周期 T的二次方的比值都相等 三、小结： 1、天体运动的认知路程及代表人物。地心说（托勒密） 日心说（哥白尼） 日心说进一步完善（第谷、开普勒） 2、开普勒三定律及表达式。 3、轨道视为圆时，开普勒三定律的表述 四、巩固练习： 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 板书设计 7.1 行星的运动 一、日心说，地心说 二、开普勒定律 1、开普勒第一定律 2、开普勒第二定律 3、开普勒第三定律 学科网（北京）股份有限公司 $$