7.1行星的运动 导学案 -2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

宇宙中心的转变暗示了宇宙可能根本就没有中心！ 高一物理学习设计 编者： 审核: 高一物理组 日期： 7.1行星的运动 【课标要求】 通过史实，了解万有引力定律的发现过程。 【学习目标】 1、了解人类对行星运动规律的认识历程，知道开普勒行星运动定律及其科学价值。 2、知道行星绕太阳运动的原因，知道引力提供了行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力。 3、认识到科学探究一般从最基本的观念开始，凭借对现象的观测、模型的建构以及模型与事实之间的相互作用，不断修正原有的观念和模型，使其逐步接近真实，获得物理规律。 4、认识到相信自然的简单和谐是科学家研究的动力之一，尊重客观事实、坚持实事求是科学研究的基本态度和社会责任。 【重点】开普勒行星运动定律 【难点】行星运动模型的建构以及不断修正模型使其逐步接近真实 【创设情境】 不同行星都在各自的轨道上绕太阳运行，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？ 【问题体验1】 人类对行星运动规律的认识过程充满着曲折与艰辛，人们的宇宙观代表着与这个时期社会大背景相适应的主流观念和意识。从地心说的直接经验开始，到日心说的转变，不是简单的参考系的变化，这是人类思想的一次重大解放，从此人类的视角超越了地球。 认真阅读课本46页【科学漫步】人类对行星运动规律的认识，思考并回答以下问题： 1、托勒密的地心说和哥白尼的日心说的基本观点分别是什么？ 2、关于运动的描述，托勒密的地心说和哥白尼的日心说有哪些相似的地方？ 3、从运动学的角度来看，托勒密的地心说和哥白尼的日心说的区别是什么？ 4、为什么日心说最终战胜了地心说？ 绘制椭圆： 用一条细绳和两只图钉来画椭圆。如图7.1-1，把白纸铺在木板上，然后按上图钉。把细绳的两端系在图钉上，用一支笔紧贴着细绳滑动，使绳始终保持张紧状态。铅笔在纸上画出的轨迹就是 ，图钉在纸上留下的痕迹叫作椭圆的焦点。 保持绳长不变，当两焦点不断靠近时，椭圆形状如何变化？焦点重合时，半长轴转变为什么？ 【归纳总结1】开普勒行星运动定律 1、 开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是 ，太阳处在椭圆的一个 上。 开普勒第一定律告诉我们：行星绕太阳运行的轨道严格来说不是圆而是_________；太阳不在椭圆的中心，而是在其中的一个__________上；行星与太阳间的距离是不断变化的。 2、 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 。 开普勒第二定律告诉我们：当行星离太阳较近的时候，运行的速度较 ，而离太阳较远的时候速度较 。 3、 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 。 若用a代表椭圆轨道的半长轴，T代表公转周期，开普勒第三定律告诉我们 ______________比值k是一个对所有行星都相同的常量。 【解决问题1】 开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动。如果一颗人造地球卫星沿椭圆轨道运动，它在离地球最近的位置（近地点）和最远的位置（远地点），哪点的速度比较大？ 【问题体验2】 法国著名科学方法论学者阿雷说过：“科学基本活动就是探究和制定模型。”日心说虽然战胜了地心说，但仍保留了人们认为的完美图形——圆。这在一定程度上代表了古代人的审美观。开普勒最终能放弃这一世世代代为人们所信奉的完美图形，不仅与他坚信第谷观测数据的精确有关，也与他把观测数据放在首位有关。这体现了实证的思想，也就是科学态度和科学精神。 1、 开普勒能够得到行星运动定律的原因有哪些？ 2、 开普勒第一、第二、第三定律描述的关键问题是什么？ 3、 行星绕太阳运行的轨道十分接近圆，观察下图，看到底有多接近呢？ 4、 开普勒行星运动定律对地球卫星的运动是否适用？ 【归纳总结2】 实际上，行星的轨道与圆十分接近，在中学阶段的研究中我们可按圆轨道处理。这样就可以说： 1、 行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在 。 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 ，即行星做 。 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，即 。 【解决问题2】 1、 地球公转轨道的半径在天文学上常用来作为长度单位，叫作天文单位，用来量度太阳系内天体与太阳的距离。（这只是个粗略的说法。在你天文学中，“天文单位”有严格嗯的定义，用符号AU表示。）已知火星公转的轨道半径是1.5AU，根据开普勒第三定律，火星公转的周期是多少个地球日？ 【自我检测】 1、在力学中，有的问题是根据物体的运动探究它受的力，有的问题则是根据物体所受的力推测它的运动。这一节的讨论属于哪一种情况？你能从过去学过的内容或做过的练习中各找出一个例子吗？ 2、对于对于F=m,v=,=k这三个等式来说，有的可以在实验室中验证，有的则不能，这个无法在实验室验证的规律是怎么得到的？ 【课后反思】通过本节课的学习，你对科学探究有什么感受？你还有什么其他收获？写下来和同学们交流一下。 2 1 学科网（北京）股份有限公司 $$