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

教学设计 课程基本信息 学科 物理 年级 高一 学期 春季 课题 行星的运动 教学目标 1.物理观念：①树立运动观念，知道地心说和日心说的根本区别是参考系不同；②理解开普勒行星运动三大定律，并能解决实际问题。 2.科学思维：通过了解“地心说”与“日心说”两大学生的发展的历史与碰撞过程，体会人类认识事物本质的复杂性与曲折性。 3.科学探究：通过对托勒密、哥白尼、开普勒等科学家对行星运动的观点与研究过程，体会“观察”、“猜想与假设”、“实验验证”、“结论与推广”这一科学探究的基本思路。 4.科学态度与责任：理解人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，体会真理的来之不易。 教学内容 教学重点： 1.托勒密、哥白尼、开普勒等科学家对行星运动的观点与研究过程。 2.地心说和日心说的碰撞史。 3.开普勒行星运动三大定律的发现过程以及内容。 教学难点： 1.体会“观察”、“猜想与假设”、“实验验证”、“结论与推广”的科学探究基本思路。 2.体会人类认识事物本质的复杂性与曲折性。 3.理解开普勒行星运动三大定律，并能解决实际问题。 教学过程 一、开场 自古以来，人类对宇宙充满好奇。从最初的抬头仰望星空，到如今发射航天器去近距离探索，人类从未停止过探索宇宙的脚步。今天我们将开启新一章内容“万有引力定律”的学习。在深入了解这个对人类影响深远的发现之前，我们一起来回顾历史，聊一聊古人探寻宇宙奥秘的过程，体会科学探究的美妙与艰辛。下面就开始本章的第一节“行星的运动”。 二、新课引入 先来通过一段短片，欣赏一下我们生活的地方——太阳系（播放视频）如今对大家而言，在太阳系中八大行星绕太阳旋转早已成为常识。但在那个科技并不发达的古代，一切知识的获取更多的只能靠观测和猜测。而星空正好就在眼前，又如此的迷人，自然成为无数人先贤孜孜不倦的研究的对象。 想一想：繁星点点，它们的运动是有序的吗？ 三、新课教学 （一）地心说与日心说 对于宇宙的构造，古代许多的学者早就提出了自己的看法。在公元前四世纪左右，古希腊的学者就提出了地心说，也叫天动说。后经古希腊思想家亚里士多德完善，在二世纪时由埃及天文学家托勒密发展出较为成熟的地心说理论。地心说认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳月亮以及其他行星都绕这地球运动。地心说的提出是大量学者经观察得出来的结论，从中可以发现早期科学研究主要以总结生活经验，观察生活现象为主。 而在公元前三世纪，几乎与地心说同一时代，另外一些学者基于自己对宇宙的猜想，提出了日心说，也叫地动说。日心说认为太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动。但由于缺乏观测以及生活经验的支持，日心说在与地心说的竞争中处于劣势，在当时并不为人所接受。在16世纪以前，地心说一直是正统，且与实力强大的宗教神学保持一致，成为教会统治的工具。 时间来到了中世纪，1543年波兰天文学家哥白尼的巨著《天体运行论》出版，在书中他提出了更加完整科学的日心说体系。这本书引发科学发展史和人类思想史上的一场重大革命，标志着现代天文学的诞生。从这里开始，对自然科学的研究思路也开始越来越清晰，对世界的描述不再局限于对表象的观察和主观的经验的阐述，而是开始思想现象后面的本质，提出具有建设性的猜想与假设，并试图用数据或实验进行验证。但这些划时代的观念，哥白尼本人都看不到了，在他去世后，一些信仰日心说的学者担起了这份重任，这其中最著名的人物就是意大利的科学家布鲁诺和伽利略。但由于日心说触犯了教会的威严，两人均受不同程度到教会的迫害。其中布鲁诺更是因为对教会进行激进的批判，被认定为异教徒而于1600年被烧死在罗马的鲜花广场。伽利略则在阐述新的天文发现时坚定支持日心说，被判处终身监禁。 但地心说的没落已经不可避免。而随着观测技术的改进，天体观测数据越来越丰富和精确。其中贡献最大的，是有着肉眼观星第一人之称的丹麦物理学家第谷。他对行星的进行了长达20多年的观察，留下了及其精确的星图，在当时达到了人类肉眼分辨率的极限。第谷本人并不是日心说的支持者，但他的这些数据却证明了地心说的不合理性。托勒密提出的地心说其轨道并非单一的圆轨道，而是各行星都绕着一个较小的圆周上运动，叫作“本轮”；而每个圆的圆心则在以地球为中心的圆周上运动，叫作“均轮”。为了与能够与第谷观测数据相吻合，地心说需要不断在轨道中加入本轮与均轮，到最后竟然达到了60多个。显然这种轨道已经失去了使用价值，不符合大道至简的道理。相比而言，日心说的轨道更加简洁，其科学性被大多数人所认可，成为新的主流。 想一想：“地心说”是完全错误的吗？ 从现代的观点来看，地心说与日心说无非是参考系的不同，地心说以地球为参考系，日心说以太阳为参考系。但正是这次参考系变换，为人类打开了全新的思维方式，现代科学由此诞生。 想一想：“日心说