7.1 行星的运动 教学设计-2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

§7.1行星的运动 教材分析  1.本节在新教材中的地位：行星的运动选自新课标2019版人教版高中物理必修2第七章第1节。本节内容是全章知识的先导，更是学习万有引力定律的基础。本节内容在本章中占有较为重要的地位，具有承前启后的作用。 2.知识特点:本节知识内容本身很难开展探究活动、培养思维能力，但内容涉及大量物理史实，可以挖掘一些探究过程，更多的是立足于对学生进行科学态度与责任、科学思想方法的教育。  3.新旧教材对比：行星的运动在2003版人教版教材中位于必修2第六章第1节。两个版本教材进行对比，内容基本一致。新教材增加了问题引入环节，创设情境,导入新知,激发学生学习兴趣。体现了在新课标背景下学习探究情境创设的重要性。新教材对太阳系八大行星的轨道示意图作了改动，使学生更容易理解局部与整体的关系。 学情分析  1.特殊山区教育背景：本校处于鄂西山区，理科基础教育薄弱，由于基础知识不扎实故对物理学习有心但无力。故本节内容先让学生自己查阅有关历史资料，以期提高学生对物理的学习兴趣，促进学生在最近发展区内发展，进一步增强学生的物理素养。  2.学生学习知识基础： 理化生组合班级高一上学期学生地理知识的学习已经掌握了部分天体运动的知识，如地球在宇宙中的位置，地月系、太阳系、银河系的构成，八大行星以椭圆轨道绕太阳旋转，但对于人类对行星运动规律的认识过程并不了解。理化地组合班级除了上述知识外，目前地理选择性必修一正在学习关于行星的运动的知识，接受能力要强一些。 3.学生学习能力基础：高一的学生具备了一定自主学习能力，数据分析处理能力、模型建构能力。   教学目标  物理观念： 1.了解人类对行星规律的认识过程。 2.理解开普勒三大定律的内容，会分析一些简单的行星运动问题。 科学思维： 1.能对简单的行星运动现象进行分析和推理，获得行星运动规律的结论。 2.知道如何将开普勒三定律进行简化，并得到简化的模型。 科学探究： 能够使用自制的工具绘制椭圆，并对椭圆进行深入研究从而加深对物理模型的认识。 科学态度与责任： 有学习和研究天体运动规律的内在动机，研究中坚持实事求是，在实验探究合作中既能坚持自己观点又能修正错误。 教学重点  理解和掌握开普勒行星运动定律，认识行星的运动。   教学难点       对开普勒行星运动定律的理解和应用，通过本节的学习可以澄清人们对天体运动神秘、模糊的认识。  教学方法 与策略 1.通过课前给学生布置查阅资料，阅读教材科学漫步部分的任务,培养学生自主学习的能力。 2.通过直观演示法让学生掌握椭圆的绘制方法。 3.展示数据事实，培养学生数据分析处理能力、模型建构能力。 4.学生通过小组讨论，探究行星椭圆运动的速度变化，让学生有对科学探究过程和结果交流、评估、反思的意识，培养学生团结协作能力。        教学过程  教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 活动一： 【情境导入】视频激发兴趣 1.播放宇宙太空的视频。 2.提问：看完视频有什么感受？ 引导学生感受宇宙的神秘，之所以觉得神秘是知道了解的太少，引入本课主题。 认真观看视频并思考。 揭示本课主题,激发学生学习的兴趣。 活动二： 【讲授】课前自主学习 课前给学生布置查阅资料，阅读教材科学漫步部分的任务,课上对学生提出以下问题： 1.中国古代宇宙观有哪些？ 2.地心说的基本观点和代表人物?日心说的基本观点和代表人物? 3.地心说和日心说争论的焦点是什么? 4.第谷和开普勒作出的贡献分别是什么? 课前在网上查阅有关中国古代宇宙观、地心说日心说的相关资料，并认真阅读教材科学漫步部分有关人类对行星运动规律的认识。做好归纳总结。 使学生养成独立阅读、自主学习的习惯,培养学生自学归纳能力,帮助学生更好的掌握物理学史。激发物理学习兴趣。 活动三： 【探究】认识椭圆 指导学生绘制椭圆，并在黑板上进行演示。引导学生认识椭圆的中心、两个焦点、长轴、短轴、半长轴、半短轴。 掌握如何绘制椭圆，并自己动手利用课桌上工具进行绘制。在老师的引导下准确识别和区分椭圆中心与焦点、长轴与短轴、半长轴与半短轴。 培养学生的观察能力、动手能力、合作探究能力，使学生有成就感，增强学习兴趣和信心。 活动四： 【讲授】新课讲授 提出问题：行星绕太阳运动的轨道是怎样的？ 板书：（一）开普勒第一定律:所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。 提出问题：行星绕太阳运动的快慢有什么规律？ 板书：（二）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时间内扫过相等的面积。 阅读教材，提取信息，回答问题。 培养学生自主学习、提取信息的能力。 活动五： 【小组讨论】对比学习 教师引导学生分析比较： 近日点的速度与远日点的速度大小。 由于行星与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积，所以相同时间内在近日点通过的弧长长，所以在近日点线速度大。 观察，思考。 1.培养学生的团结协作能力。 2.培养学生观察能力、独立思考能力。体现科学思维这一学科核心素养基本要素。 活动六： 数据处理 提出问题：行星绕太阳周期性运动，不同行星离太阳远近不同，它们的公转周期有什么规律了？ 数据展示：以表格的形式展示八大行星的半长轴及对应的公转周期。 引导学生先定性分析再定量分析。 板书：（三）开普勒第三定律:所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等。 分析数据，先定性分析，发现半长轴越大，周期越长；然后定量分析，先找半长轴与公转周期的直接关系，发现不具备简单的正比或反比关系，再将两组数据平方、三次方，找数据之间的规律。得出结论：行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方成正比。 培养学生分析处理数据的能力，体现科学探究这一学科核心素养基本要素中的获取和处理信息。 活动七： 【探究】简化近似 展示数据：八大行星半长轴和半短轴。 引导学生将椭圆轨道运动近似成圆周运动，在近似计算中，可以认为行星都以太阳为圆心做匀速圆周运动。  观察表格中的数据（八大行星半长轴和半短轴），得出结论：各行星半长轴和半短轴相差不大，椭圆轨道运动可以近似成圆周运动。 对比开普勒三大定律，得出近似化结论：  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.所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。 依据数据事实简化近似，是学科核心素养基本要素科学探究中基于证据得出结论并作出解释的体现。学会抓住主要因素忽略次要因素，是科学思维中模型建构的体现。 活动八： 【练习】课堂演练 1．火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知（ ） A．太阳位于木星运行轨道的中心 B．火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等 C．它们公转周期的平方与轨道半长轴的三次方之比都与太阳质量有关 D．相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积 2．有A、B两颗行星环绕某恒星运动，它们的运动周期比为1：27，则它们的轨道半径之比为（ ） A．27：1 B．1：9 C．1：3 D．9：1 3．某行星绕太阳沿椭圆轨道运行，如图所示，在这颗行星的轨道上有a、b、c、d四个对称点，其中a为近日点，c为远日点，若行星运动周期为T，则该行星（ ） A．从a到b的运动时间等于从c到d的运动时间 B．从d经a到b的运动时间等于从b经c到d的运动时间 C．a到b的时间 D．c到d的时间 【小结】  提出问题：通过本节课的学习，你有什么收获？ 思考并回答： 1.从古至今人们对天体运动的认识。 2.认识椭圆。 3.开普勒行星运动定律。 4.在近似计算中可以认为行星都以太阳为圆心做匀速圆周运动。 总结提升，帮助学生理清知识点，培养学生的表达能力，增强自信心和成就感。    【作业】  课后练习与应用：P48 T1 T2 教学反思  本节课如采用教师完全讲解，学生会很乏味，故本节内容中有关科学家对天体运动的认识课前让学生查阅资料，让学生体验探究的乐趣。学生在查阅资料时，将科学家的生平事迹及相关故事全部查出来了，增长了见识。但课堂教学时间有限，不可能让学生完全展示所有资料，故需要教师帮忙和学生一起归纳。  本节重点是开普勒三大定律，尤其是第三定律的应用，但由于时间关系，本节课没有过多的讲解第三定律，还需要在习题课中加强应用。学生在学习过程中对开普勒三大定律的理解并不能一下子到位，凡事都需要一个过程，学习尤其如此，就像植物生长一样，老师能做的就是保证足够的知识供养，但不可躁进，否则违反了自然规律，只能是揠苗助长。  在教学设计和教学中我还存在很多不足之处，我会不断的改进，力求在接下来的教学中取得更大的进步，不断的提升自己的业务水平。 学科网（北京）股份有限公司 $