2023高中物理行星的運動教案
教案能夠展現(xiàn)出教師在備課中的思維過程，并且顯示出教師對課標(biāo)、教材、學(xué)生的理解和把握的水平以及運用有關(guān)教育理論和教學(xué)原則組織教學(xué)活動的能力。接下來是小編為大家整理的2020高中物理行星的運動教案，希望大家喜歡!
2020高中物理行星的運動教案一
【教學(xué)目的】
知識目標(biāo)：了解“地心說”和“日心說”兩種不同的觀點及發(fā)展過程;知道開普勒對行星運動的描述。
能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生語言表達能力;協(xié)作能力;計算推理能力;以及在客觀事物的基礎(chǔ)上通過分析、推理提出科學(xué)假設(shè)，再經(jīng)過實驗驗證的正確認(rèn)識事物本質(zhì)的思維方法。
情感目標(biāo)：通過開普勒行星運動定律的建立過程，滲透科學(xué)發(fā)現(xiàn)的方法論教育，建立科學(xué)的宇宙觀;激發(fā)學(xué)生熱愛科學(xué)、探索真理的求知熱情。
【教學(xué)重點】“日心說”的建立過程和行星運動的規(guī)律
【教學(xué)難點】學(xué)生對天體運動缺乏感性認(rèn)識;開普勒如何確定行星運動規(guī)律的
【教學(xué)儀器】錄像，課件，圖釘，紙，線
【教學(xué)方法】啟發(fā)式綜合教學(xué)法
【教學(xué)過程】
引入：
宇宙中有無數(shù)星系，與我們最密切的星系就是太陽系，首先我們通過一段錄像來看一下太陽系的結(jié)構(gòu)。太陽系中有九大行星，這是我們早就獲知的一個信息。然而，2006年，8月24日國際天文學(xué)聯(lián)合會大會通過新的行星定義，冥王星因不能清除其軌道附近其他天體而被“逐出”行星行列，編入“矮行星”。這樣的話，太陽系就只有八大行星了，今后教材對這一點內(nèi)容會做相應(yīng)的修改。
行星重新定義一事，表明人類對太陽系的認(rèn)識又加深了一步，開始進入探測太陽系的黃金時代。那么，在古時，人類是對太陽、月亮、地球等天體的運動有過什么樣的看法?
新課教學(xué)
最早，人類從觀察北極星常年不動，及北斗七星的回轉(zhuǎn)現(xiàn)象認(rèn)為天是圓的地是方的，即天圓地方。直至公元二、三世紀(jì)才對宇宙中各天體的運動形成初步的理論——地心說。公元16世紀(jì)又提出了日心說。
一、地心說
首先請地心說小組展示自己的ppt，簡要介紹地心說的發(fā)展過程及主要內(nèi)容。
地心說的主要內(nèi)容是：地球是宇宙的中心，并且靜止不動，一切行星圍繞地球做簡單完美的圓周運動。
接下來有請日心說小組介紹其創(chuàng)立者和主要內(nèi)容
二.日心說
日心說的內(nèi)容：太陽是宇宙中心并且靜止不動，地球圍繞太陽做圓周運動，并且在自轉(zhuǎn)，其他行星都圍繞太陽做圓周運動。
過渡：我們現(xiàn)在知道地心說是錯誤的，哥白尼的日心說也并不完全正確，因為太陽并不是宇宙的中心，而是銀河系中的一顆普通恒星，它也不是靜止不動的。但日心說比地心說更接近真理。但日心說的傳播必然危及教會的思想統(tǒng)治。羅馬教廷對公開支持日心說的科學(xué)家加以迫害，把日心說視為“異端邪說”。可見，日心說最終戰(zhàn)勝地心說是一個漫長而艱難的過程。
三.日心說的發(fā)展過程
請日心說發(fā)展史小組介紹為日心說的發(fā)展做出巨大貢獻的科學(xué)家。參看殉道者哥白尼學(xué)說的弘揚。
過渡：雖然哥白尼、伽利略等人否定了地心說，但仍然認(rèn)為行星圍繞太陽做簡單的完美的圓周運動。那么是誰糾正了這個觀點，使“日心說”更徹底地否定地心說.開普勒。提到開普勒我們就有必要先了解留給開普勒大量精確觀測資料的人——丹麥的天文學(xué)家第谷·布拉赫(1546-1601)。
有請第谷小組講述其對天文學(xué)的貢獻。參看第谷和開普勒的故事，兩顆超新星——第谷和開普勒，建立萬有引力的背景
過渡：第谷連續(xù)20年對750顆左右恒星進行觀察并有準(zhǔn)確記錄，為開普勒革新行星運動理論，發(fā)展日心說奠定了基礎(chǔ)，那么開普勒如何發(fā)現(xiàn)行星運動三大定律的呢?請開普勒小組介紹
接下來，我們通過錄像把從地心說到日心說的主要代表人物，它們的理論以及建立的宇宙體系作個總結(jié)。
看了錄像和先前同學(xué)們的介紹，請大家談?wù)劊簭母绨啄?、布魯諾、伽利略、第谷、開普勒這些科學(xué)家的事跡中，我們受到了什么樣的啟迪?(從科學(xué)態(tài)度及研究方法來看)
相信真理，不迷信權(quán)威的實事求是的科學(xué)態(tài)度(哥白尼提出日心說，布魯諾堅持宇宙無極限的思想，伽利略堅持相信天文觀測的結(jié)果，支持日心說，開普勒放棄勻速圓周運動，采用橢圓軌道)，一絲不茍、孜孜以求的精神，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度(哥白尼4個九年時間論證自己的理論，第谷20年時間堅持不懈的觀察記錄，開普勒16年對行星運動規(guī)律的探索(用開普勒自己的話說：“十六年了，我終于走向光明，認(rèn)識到的真理遠(yuǎn)超出我的熱切期望))，我們對待學(xué)習(xí)更應(yīng)該是腳踏實地，認(rèn)認(rèn)真真，不放過一點疑問，要有熱愛科學(xué)、探索真理的熱情及堅強的品質(zhì)，來實現(xiàn)人生價值.
四、開普勒定律
1.開普勒第一定律(軌道定律：教師補充作圖，并展示課件)
第一定律：所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上.
第一定律涉及到橢圓，接下來我們通過作圖來了解有關(guān)橢圓的一些知識。同學(xué)們手上有白板、紙、圖釘、細(xì)線，根據(jù)做一做的要求畫出橢圓。圖釘所處的位置就是橢圓的焦點，那么橢圓就有兩個焦點。過兩焦點與橢圓相交的線段長就叫長軸，長軸的一半就叫半長軸，用字母a來表示。橢圓上任一點到兩焦點的距離和是定值還是一個變化的值?。有了橢圓的初步認(rèn)識后，第一定律就更好理解了。看課件。八大行星運動的橢圓軌道并不相同，但太陽始終位于這些橢圓的同一個焦點上。
2.開普勒第二定律(面積定律)
第二定律：對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等時間內(nèi)掃過相等的面積.
教師：如何來理解這個定律呢?我們還是利用剛才所畫的橢圓，行星在這個橢圓軌道上繞太陽運動。行星好比作圖中的哪個工具?筆。太陽就在左側(cè)焦點。這兩者的連線就是左側(cè)圖釘?shù)焦P的繩長。請同學(xué)們讓筆分別在近日處和遠(yuǎn)日處勻速地運動起來，在相等的時間內(nèi)，繩長掃過的面積是否相等?近日處小于遠(yuǎn)日處。依據(jù)第二定律，繩長掃過的面積要相等，筆在哪處運動的快?
可見，第二定律揭示了行星并不做勻速率運動，而是近日處速率大于遠(yuǎn)日處。
3.開普勒第三定律
行星運動速度與行星距太陽遠(yuǎn)近有關(guān)，于是開普勒就聯(lián)想到行星運動周期也應(yīng)與行星到太陽的距離有關(guān)。于是，他繼續(xù)對著第谷留下的一堆數(shù)字去動腦子。開普勒將人們最熟悉的地球到太陽間的距離R定為1，地球繞太陽的公轉(zhuǎn)周期T是1年，以此為標(biāo)準(zhǔn)再換算其他行星的周期和到太陽的平均距離(半長軸a)，將觀測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成這么一堆數(shù)字：
行星 a T 行星 a T 水星 0.387 0.241 火星 1.524 1.881 金星 0.723 0.615 木星 5.203 11.862 地球 1.000 1.000 土星 9.539 29.457 從這一堆數(shù)據(jù)里怎么找出規(guī)律?我們總是從最簡單的比例關(guān)系入手，由簡單到復(fù)雜。同學(xué)們所熟悉的比例關(guān)系有哪些?正比，反比，平方成正比，三次方成正比等等。接下來我們就來找找看。成正比就意味著a/T是一個定值，反比意味著aT是一個定值，以此類推。開普勒當(dāng)時沒有計算器，就靠一只筆，做了無數(shù)次這樣的加減乘除，用了整整九年的時間才得到兩者的關(guān)系：a的三次方和T的二次方成正比的關(guān)系
大家看一下a3與T2的比值。所有行星都是相同?？梢姡核行行堑臋E圓軌道的半長軸的三次方與公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，這就是行星運動的第三條定律
表達式可為： a表示橢圓的半長軸，T代表公轉(zhuǎn)周期
小結(jié)：開普勒第一定律否定了圓軌道;第二定律否定了勻速率運動;第三定律建立了所有行星之間的聯(lián)系。開普勒三定律為后來牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律奠定了基礎(chǔ)，開普勒被稱為天空的立法者。
1618～1621年，開普勒寫了(哥白尼天文學(xué)概要>一書，把天文學(xué)的研究概括為5個方面：① 觀測天象;② 提出對觀測到的天象進行解釋的假說;③ 宇宙論的物理或哲學(xué);④ 推算天體過去與未來的方位;⑤ 有關(guān)的儀器制造和使用的機械學(xué)。這一概括表明到開普勒時期，天文學(xué)已經(jīng)具有了自己的研究對象、研究體系和研究程序，產(chǎn)生了近代自然科學(xué)的基本方法：進行觀測一提出假說一形成理論一實踐驗證一實際應(yīng)用。這也正是自然科學(xué)革命首先在天文學(xué)領(lǐng)域開展的一個基本前提。實驗歸納和數(shù)學(xué)演繹相結(jié)合的方法，是科學(xué)研究的重要方法。
提問：行星軌道圖。同學(xué)們可以看到多數(shù)行星的軌道與圓十分接近.所以在中學(xué)階段的研究中軌道就按圓來處理.開普勒三定律用于圓軌道時，應(yīng)該怎樣表述呢?
2020高中物理行星的運動教案二
★新課標(biāo)要求
(一)知識與技能
1、知道地心說和日心說的基本內(nèi)容。
2、知道所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上。
3、知道所有行星的軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，且這個比值與行星的質(zhì)量無關(guān)，但與太陽的質(zhì)量有關(guān)。
4、理解人們對行星運動的認(rèn)識過程是漫長復(fù)雜的，真理是來之不易的。
(二)過程與方法
通過托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、開普勒等幾位科學(xué)家對行星運動的不同認(rèn)識，了解人類認(rèn)識事物本質(zhì)的曲折性并加深對行星運動的理解。
(三)情感、態(tài)度與價值觀
1、澄清對天體運動神秘模糊的認(rèn)識，掌握人類認(rèn)識自然規(guī)律的科學(xué)方法。
2、感悟科學(xué)是人類進步不竭的動力。
★教學(xué)重點
開普勒行星運動定律
★教學(xué)難點
對開普勒行星運動定律的理解和應(yīng)用
★教學(xué)方法
教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生自主閱讀、思考，討論、交流學(xué)習(xí)成果。
★教學(xué)工具
計算機、投影儀等多媒體教學(xué)設(shè)備
★教學(xué)過程
(一)引入新課
教師活動：在浩瀚的宇宙中有著無數(shù)大小不一、形態(tài)各異的天體。白天我們沐浴著太陽的光輝，夜晚，仰望蒼穹，繁星閃爍，美麗的月亮把我們帶入無限的遐想中。由這些天體所組成的宇宙始終是人們渴望了解又不斷探索的領(lǐng)域。經(jīng)成百上千年的探索，偉大的科學(xué)家們對它已經(jīng)有了一些初步的了解。本節(jié)我們就共同來學(xué)習(xí)前人所探索到的行星的運動情況。
(二)進行新課
1、古人對天體運動的看法及發(fā)展過程
教師活動：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材第一段，投影出示以下提綱：
1、古代人們對天體運動存在哪些看法?
2、什么是“地心說”，什么是“日心說”?
3、哪種學(xué)說占統(tǒng)治地位的時間較長?
4、兩種學(xué)說爭論的結(jié)果是什么?
學(xué)生活動：閱讀課文，并從課文中找出相應(yīng)的答案。學(xué)生代表發(fā)言。
1、在古代，人們對于天體的運動存在著地心說和日心說兩種對立的看法。
2、“地心說”認(rèn)為地球是宇宙的中心，是靜止不動的，太陽，月亮以及其他行星都繞地球運動;“日心說”認(rèn)為太陽是宇宙的中心，地球，月亮以及其他行星都在繞太陽運動。
3、“地心說”占領(lǐng)統(tǒng)治地位的時間較長.
4、“日心說”與“地心說”爭論的結(jié)果是“日心說”最終戰(zhàn)勝了“地心說”.真理最終戰(zhàn)勝了謬誤。
2、開普勒行星運動定律
教師活動：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，投影出示以下提綱：
1、古人認(rèn)為天體做什么運動?
2、開普勒認(rèn)為行星做什么樣的運動?他是怎樣得出這一結(jié)論的?
3、開普勒行星運動定律哪幾個方面的描述了行星繞太陽運動的規(guī)律?具體表述是什么?
學(xué)生活動：閱讀課文，并從課文中找出相應(yīng)的答案。學(xué)生代表發(fā)言。
1、古人把天體的運動看得十分神圣，他們認(rèn)為天體的運動不同于地面物體的運動，天體做的是最完美、最和諧的勻速圓周運動.
2、開普勒認(rèn)為行星做橢圓運動。他發(fā)現(xiàn)假設(shè)行星作勻速圓周運動，計算所得的數(shù)據(jù)與觀測數(shù)據(jù)不符，只有認(rèn)為行星作橢圓運動，才能解釋這一差別。
3、開普勒行星運動定律從行星運動軌道、行星運動的線速度變化、軌道與周期的關(guān)系三個方面揭示了行星運動的規(guī)律。具體表述為：
第一定律：所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上。
第二定律：對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等時間內(nèi)掃過相等的面積。
第三定律：所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。即：
比值k是一個與行星無關(guān)的常量。
教師活動：認(rèn)真聽取學(xué)生代表發(fā)言，點評總結(jié)。引導(dǎo)學(xué)生深入探究：
2020高中物理行星的運動教案三
課程目標(biāo)
知識與技能 1.知道地心說和日心說的基本內(nèi)容。
2.知道開普勒三定律的內(nèi)容。
3.理解人們對行星運動的認(rèn)識過程是漫長復(fù)雜的，真理是來
之不易的。 過程與
方法 通過托勒密、哥白尼、第谷、開普勒等幾位科學(xué)家對行星運動的不同認(rèn)識，了解人類認(rèn)識事物本質(zhì)的曲折性并加深對行星運動的理解。 情感態(tài)度
與價值觀 1、澄清對天體運動神秘模糊的認(rèn)識，掌握人類認(rèn)識自然規(guī)律的科學(xué)方法。2、感悟科學(xué)是人類進步不竭的動力，培養(yǎng)熱愛科學(xué)，追求真理的高尚情操。3、在科學(xué)探究中學(xué)會與人合作，與人共享。 教學(xué)重點 開普勒行星運動定律 教學(xué)難點 對開普勒行星運動定律的理解和應(yīng)用 教學(xué)過程 學(xué)生活動 引入新課
多媒體演示：《仰望星空》詩朗誦
天體運動的圖片瀏覽。在浩瀚的宇宙中有無數(shù)大小不一、形態(tài)各異的天體，如月亮、地球、太陽、夜空中的星星……由這些天體組成的廣袤無限的宇宙始終是我們渴望了解、不斷探索的領(lǐng)域。人們對行星運動的認(rèn)識過程是漫長復(fù)雜的，歷史上有過不同的看法，科學(xué)家對此進行了不懈的探索，通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，將使我們正
確地認(rèn)識行星的運動。
新課講解
一、古代對行星運動規(guī)律的認(rèn)識
問1：.古人對天體運動存在哪些看法?“地心說”和“日心說”.
問2.什么是“地心說”?什么是“日心說”’?
“地心說”認(rèn)為地球是宇宙的中心，是靜止不動的，大陽、月亮以及其他行星都繞地球運動.
“日心說”則認(rèn)為太陽是靜止不動的，地球和其他行星都繞太陽運動.
“地心說’的代表人物：托勒密(古希臘).“地心說’符合人們的直接經(jīng)驗，同時也符合勢力強大的宗教神學(xué)關(guān)于地球是宇宙中心的認(rèn)識，故地心說一度占據(jù)了統(tǒng)治地位達1300多年.
從中世紀(jì)以來，教會的反動統(tǒng)治形成了一道無形的枷鎖，凡是不符合教會思想而另有主張的人，都會遭到迫害。哥白尼畢生致力的著作《天體運行論》，臨終前才在這本書上簽上了自己的姓名。日心說與地心說的斗爭是一場真正的科學(xué)革命，使人們的世界觀發(fā)生了重大變革，宇宙中心的轉(zhuǎn)變暗示了宇宙可能根本沒有中心，這在哥白尼那里還是隱含的，意大利學(xué)者布魯諾將它公開說出，結(jié)果被捕入獄，在被囚禁的八年中，布魯諾始終堅持自己的學(xué)說，最后被宗教裁判所判為“異端”，燒死在羅馬鮮花廣場。
第谷·布拉赫(1546-1601)，丹麥天文學(xué)家和占星學(xué)家。畢
生精力投入到行星位置的測量中，他所做的天文儀器觀測精度之高，是他同時代的人望塵莫及的.
德國天文學(xué)家開普勒(1571-1630)，在最初研究他的導(dǎo)師第谷所記錄的數(shù)據(jù)時，也是以行星繞太陽做勻速圓周運動的模型來思考問題的，但是所得結(jié)果卻與第谷的觀測數(shù)據(jù)至少有8分的角度誤差。當(dāng)時公認(rèn)的第谷的觀測誤差不超過2分，開普勒想，這不容忽視的8分也許是因為人們認(rèn)為行星繞太陽做勻速圓周運動所造成的。至此，人們長期以來視為真理的觀念——天體做勻速圓周運動，第一次受到了懷疑。后來開普勒又仔細(xì)研究了第谷的觀測資料，經(jīng)過四年多的刻苦計算先后否定了19種設(shè)想，最后終于發(fā)現(xiàn)了天體運行的規(guī)律-------開普勒三大定律。
二、開普勒行星運動定律
問1：開普勒認(rèn)為行星做什么樣的運動?他是怎樣得出這一結(jié)論的?
開普勒認(rèn)為行星做橢圓運動.他發(fā)現(xiàn)假設(shè)行星傲勻逮圓周運動，計算所得的數(shù)據(jù)與觀測數(shù)據(jù)不符，只有認(rèn)為行星做橢圓運動，才能解釋這一差別.
問2：開普勒行星運動定律哪幾個方面描述了行星繞太陽運動的規(guī)律?具體表述是什么?
開普勒行星運動定律從行星運動軌道，行星運動的線速度變化，軌道與周期的關(guān)系三個方面揭示了行星運動的規(guī)律.
開普勒第一定律：所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上.
問3：這一定律說明了行星運動軌跡的形狀，不同的行星繞大陽運行時橢圓軌道相同嗎? 不同.
開普勒第二定律：對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等時間內(nèi)掃過相等的面積.
問4：如圖7.1-2所示，行星沿著橢圓軌道運行，太陽位于橢圓的一個焦點上行星在遠(yuǎn)日點的速率與在近日點的速率誰大?
因為相等時間內(nèi)面積相等，所以近日點速率大。
開普勒第三定律：所有行星的橢圓軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的平方 的比值都相等. EMBED Equation.KSEE3 MERGEFORMAT (k值只與中心天體質(zhì)量有關(guān))
三、行星運動的理想化處理：
問5：由于行星的橢圓軌道都跟圓近似，在中學(xué)階段研究中按圓處理，開普勒三定律的內(nèi)容應(yīng)該怎樣表述呢?
1、多數(shù)大行星繞太陽運動軌道半徑十分接近圓，太陽處在圓心上。
2、對某一行星來說，它繞太陽做圓周運動的角速度(或線速度大小)不變。
3、所有行星的軌道半徑的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等.若用R代表軌道半徑，T代表公轉(zhuǎn)周期，開普勒第三定律可以用下面的公式表示：
一名學(xué)生
朗誦(激發(fā)學(xué)生探索宇宙奧秘的激情) 學(xué)生交流、討論各自的課前預(yù)習(xí)結(jié)果，并且總結(jié)、發(fā)言。
(通過課前查閱資料的過程，體會主動學(xué)習(xí)的樂趣;感知大師們的思路、方法以及他們一絲不茍的科學(xué)精神，激發(fā)他們熱愛科學(xué)、探索真理的求知熱情。)
通過對行星運動定律的建立過程的了解，感受觀察手段及數(shù)學(xué)歸納法在科學(xué)研究中的重要作用。
兩名學(xué)生上黑板畫橢圓。
學(xué)生上黑板推導(dǎo)遠(yuǎn)日點速率與在近日點速率大小關(guān)系
引導(dǎo)學(xué)生分析表格數(shù)據(jù)，討論k值與什么因素有關(guān)?
學(xué)生用自己的話表述行星運動的理想化處理。 四、【小試牛刀】
1.關(guān)于行星的運動，以下說法正確的是( )
A.行星軌道的半長軸越長，自轉(zhuǎn)周期越大
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