7.1 行星运动 教学设计 -2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

必修二“万有引力与航天”教材分析及教学设计 1、 “万有引力与航天”教材分析 1.课标要求 通过史实，了解万有引力定律的发现过程。知道万有引力定律。认识发现万有引力定律的重要意义。认识科学定律对人类探索未知世界的作用。会计算人造地球卫星的环绕速度。知道第二宇宙速度和第三宇宙速度。 2.“万有引力与航天”内容分析 在古代,人们对于天体的运动存在着地心说和日心说两种对立的看法。地心说认为地球是宇宙的中心,是静止不动的,太阳、月球以及其他星体都绕地球运动。它符合人们的直接经验。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,似乎与人们的生活经验不相符合。经过长期论争,日心说战胜了地心说,最终被接受。无论地心说还是日心说,古人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。于是德国天文学家开普勒研究了丹麦天文学家第谷的行星观测记录，发现了开普勒三大定律。开普勒提出开普勒三大定律后，牛顿利用牛顿运动定律和开普勒行星运动定律对太阳与行星间的引力进行了分析，最后得出了万有引力定律。有了万有引力定律后，人们就可以计算天体的质量也可以计算绕天体运动的速度。 3.章节设置的作用 本章要求学生要求知道万有引力定律，会计算人造卫星的环绕速度、知道第二宇宙速度和第三宇宙速度。初步了解经典时空观和相对论时空观，初步了解微观世界中的量子化现象，知道宏观物体和微观粒子的能量变化特点。了解经典力学的发展历程和伟大成就，认识经典力学的适用范围和局限性；了解万有引力定律的发现过程，了解用万有引力定律发现未知天体的事实，认识发现万有引力定律的重要意义，体会科学定律对人类探索未知世界的作用。体会量子论的建立深化了人类对物质世界的认识；体会科学研究方法对人类认识自然的重要作用，认识物理学的进展对于自然科学的促进作用。 4.重难点 重点：开普勒三大定律适用条件和具体内容；万有引力定律的内容和公式；万有引力公式的变形运用 难点：万有引力公式适用条件和每个物理量的含义；三大宇宙速度的数值和定义 5.“万有引力与航天”教学目标 物理观念 1.通过史实，了解万有引力定律的发现过程，知道万有引力定律，认识万有引力定律的重要意义，了解运动和相互作用的观念。 2.会计算人造地球卫星的环绕速度，知道第二宇宙速度和第三宇宙速度，形成关于物质、运动与相互作用和能量的观念。 科学探究 1.让学生体会到科学探究的过程,保持学习积极性,形成尊实验实事的科学态度 2.通过学习探究，让学生提高对物理的好奇心激发学生对于物理的探究心理 科学态度与责任 1.以万有引力定律为例，了解统一性观念，在科学认识中的重要意义，逐步认识科学的本质 2.了解牛顿力学对航天技术发展的重大贡献认识科学定律对人类探索未知世界的作用，培养学生关于科学的社会责任感。 科学思 维 1.通过使用几何图形代表天体进行教学，使学生体会到代数表示运算和几何直观等方面的作用，初步建立数感、符号意识和空间观念，发展科学思维。 2通过引导学生自己推导万有引力定律公式.使学生学会独立思考，体会科学的基本思想和思维方式。 二、第一节行星的运动教材设计 1.本节的逻辑结构 本章的设置由浅到深，让学生们更好的理解本章内容，而且还增加了一些了解内容，激发了学生们学习的兴趣，给学生们以后的学习，起到了启蒙作用。在古代，人们对于天体的运动存在着地心说和日心说两种对立的看法。地心说认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月球以及其他星体都绕地球运动。它符合人们的直接经验。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，似乎与人们的生活经验不相符合。经过长期论争，日心说战胜了地心说，最终被接受。无论地心说还是日心说，古人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。后来德国天文学家开普勒研究了丹麦天文学家第谷的观测记录，经过开普勒不断的研究计算，最终发现了其中的规律，被称作开普勒行星运动定律。 2.行星运动重点难点 重点：在阅读材料过程中，培养学生的自主学习能力 难点：开普勒三大定律的适用条件和具体内容 人教版 高中年级  物理  教学设计 主备人 学科 物理 时间 课题 第七章万有引力与航天 第1节 行星的运动 教 学 目 标 物理观念 1. 通过史实，了解开普勒三大定律的发现过程。 2.知道开普勒三大定律的内容 科学探究 1. 让学生体会到科学探究的过程,保持学习积极性,形成尊实验实事的科学态度 2.通过学习探究，让学生提高对物理的好奇心激发学生对于物理的探究心理 科学态度与责任 1.了解开普勒对航天技术发展的重大贡献认识科学定律对人类探索未知世界的作用，培养学生关于科学的社会责任感。 科学思维 1. 通过使用几何图形代表天体进行教学，使学生体会到代数表示运算和几何直观等方面的作用，初步建立数感、符号意识和空间观念，发展科学思维。 2.通过引导学生自己推导开普勒三大定律，使学生学会独立思考，体会科学的基本思想和思维方式。 教学重点 在阅读材料过程中，培养学生的自主学习能力 教学难点 开普勒三大定律的适用条件和具体内容 教具准备 多媒体课件 实物投影仪 细线 图钉 木板、白纸 铅笔 教学方法 讨论法，归纳法，讲授法 教学过程设计 导 入 新 课 古人认为天体的运动必然是最完美，最和谐的匀速圆周运动。行星运动果真如此吗？ 教 学 过 程 教 学 过 程 教 学 过 程 新课学习 一、地心说 1、地心说：认为地球是宇宙中心，任何星球都围绕地球旋转。 2、代表人物：托勒密(公元90——168年) 3、存在条件：第一符合人们的日常经验，第二人们多信奉宗教神学，认为地球是宇宙中心。 但随着观测精度的不断提高，地心说算出的行星位置偏离观测位置越来越大 二、日心说 1、日心说：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(1473——1543) 3、存在条件：地心说解释天体运动不仅复杂，而且许多问题都不能解释。而用日心说，许多天体运动的问题不但能解决，而且还变得特别简单。 进入高中物理的第一节课就学了参考系的选择，我们知道运动的描述是相对的，从表面上看，两学说只不过是参考系的改变.但大家要注意，这是一两千年前的争论，运动描述的相对性是物理学发展后，一非常现代的科学观点，它们所谓的静止是绝对静止，就像我们还没读书，没学物理时认为地面是绝对静止的，其它物体相对地面的在动叫做运动的物体，地心说的观点就是地球绝对静止，日心说的观点就是太阳绝对静止.现在看来古代的两种学说都不完善，地心说和日心说的共同点：天体的运动都是匀速圆周运动。因为太阳、地球等天体都是运动的(运动是绝对的)，鉴于当时对自然科学的认识能力，日心说比地心说更先进，在太阳系中我们认为太阳是静止的 “日心说”所以能够战胜“地心说”是因为好多“地心说”不能解析的现象“日心说”则能说明，也就是说，“日心说”比“地心说”更科学、更接近事实.例如：若地球不动，昼夜交替是太阳绕地球运动形成的.那么，每天的情况就应是相同的，而事实上，每天白天的长短不同，冷暖不同.而“日心说”则能说明这种情况：白昼是地球自转形成的，而四季是地球绕太阳公转形成的。 三、天才观测家-第谷的观测(纯肉眼观测) 1、第谷(1546——1601)是丹麦的天文学家、观测家，历时20年的观测，记录了行星、月亮、彗星的位置。 2、第谷虽然本人没有描绘出行星运动的规律，但他积累的资料为开普勒的研究提供了坚实的基础 天才观测家又有一学生是天才数学家-----开普勒 他分析他导师-第谷数据得出结论：行星运动的轨道不是圆周运动而是绕椭圆运动 四、开普勒三定律： 1.开普勒第一定律——椭圆轨道定律 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。 注意：九大行星的轨道半径不同且所在的轨道平面不在同一个轨道平面上 开普勒指出运动轨道不是圆，那么就不可能如上两学说做匀速圆周运动，行星运动的速度是怎样的呢? 2.开普勒第二定律——又叫面积定律 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。 3.开普勒第三定律——又叫周期定律 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。 课堂小结 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。 板 书 设 计 第一节 行星的运动 一、地心说和日心说 地心说和日心说的定义 二、开普勒三大定律 1.开普勒第一定律 2.开普勒第二定律 3.开普勒第三定律 4.开普勒三大定律的适用条件 作业 【必做题】　 教材第48页1、2、3、4题 ( 6 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$