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第六章 万有引力与航天
第一节 行星的运动
陕西省洛南中学 高一物理 马英锋
教学目标：
知识与技能：
1、了解地心说和日心说的基本观点和代表人物； 2、理解开普勒行星运动三大定律的基本内容；
3、学会利用开普勒行星运动定律解决相关物理问题。
过程与方法：
1、通过托勒密、哥白尼、第谷、开普勒对行星运动规律的不同认识，了解
人类对行星运动规律的不断深入的理解和研究。
2、通过对学生自主探究和合作讨论理解行星运动的基本规律和高中物理处理行星运动的模型。
情感态度与价值观：
1、体会科学家探索天体运动的过程，培养学生实事求是的科学态度。 2、由第谷和开普勒的探索和分析过程，建立科学严谨的实验态度和科学有效的实验方法。
教学重点：
开普勒行星运动三大定律。
教学难点：
对开普勒行星运动定律的理解和应用。
新课引入：
一、人类对行星运动规律的认识
多媒体展示图片：展示漫天繁星的天空图片，将学生引入到行星运动规律的认识当中。
学生自主阅读教材第33页，回答相关问题，了解地心说和日心说的基本理论、其代表人物以及局限性。
1．托勒密所代表的观点是什么？他的观点的局限性体现在哪？ 2.哥白尼提出了怎样的观点？他的理论不能解决什么问题？ 地心说 日心说 代表人物 托勒密 哥白尼 观点 地球是宇宙的中心，是静止不动太阳是宇宙的中心，是静止不动
的，太阳、月亮以及其他行星都的，地球和其他行星都绕太阳运绕地球运动。 动。
局限性 不能准确解释行星的逆行现象 不能解释是什么维持地球运动 二、开普勒行星运动定律
“地心说”和“日心说”都认为天体的运动是最完美的、最和谐的匀速圆周运动。然而开普勒对第谷的数据进行处理和分析，对“地心说”和“日心说”提出了质疑，并且发现了新的规律，这就是开普勒行星运动的三大定律。 1、让学生自主探究一年四季的变化，从而揭示出开普勒第一定律。 年份 春分 夏至 秋分 冬至 2004 3/21 6/21 9/23 12/21
2005 3/21 6/21 9/23 12/21 2006 3/21 6/21 9/23 12/21
经过分析春夏秋冬四季不是完全的相等，即地球绕太阳的运动不是匀速圆周运动，经过分析地球绕着太阳的轨道是椭圆轨道。
开普勒第一定律(轨道定律)：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。
利用flash动画展示太阳系中八大行星的运动轨道，启发学生思考图片隐含的信息。
提示：不同的行星绕太阳的椭圆轨道是不同的。
2、开普勒对第谷的大量的观察数据分析得到了开普勒第二定律。
开普勒第二定律（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相等的面积。
利用圆周运动线速度的定义来比较近日点的速度和远日点的速度。 提示：近日点的速度大于远日点的速度。
3、给出四种天体运动轨道的半长轴和周期，计算半长轴的立方与周期的平方的比值。然后根据结果分析得出自己的结论。
36
天体 周期（天） k(m2)半长轴10km
s
水星 57.91 87.97 3.361018 金星 108.2 225 3.361018 月球 0.3844 27.3 1.021013 同步卫星 0.0424 1 1.021013
开普勒第三定律（周期定律）：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。
提示：这个比值的大小只和中心天体的质量有关。 三、行星运动的处理方法：
学生仔细观察教材P33页的图片，用直尺测量一下海王星和天王星在轨道的不同处到太阳中心的距离。 天体 右点距离（cm） 右点距离（cm） 右点距离（cm） 右点距离（cm） 海王星 2.50 2.50 2.50 2.53 天王星 1.70 1.60 1.50 1.55
学生自己经过分析和讨论，行星运动的轨道的确是椭圆轨道，可是非常接近圆周。因此，我们在高中物理中可以近似的用圆周轨道来描述行星运动的规律。我们可以将开普勒三大定律改写一下。
1、行星绕太阳的轨道十分接近圆，太阳处在圆心； 2、对于某一行星而言，行星做匀速圆周运动；
3、所有行星轨道半径的三次方与它的公转周期的二次方的比值都相等。 四、作业：
教材第33页第1题和第4题。
五、教学反思：
本文来源：https://www.wddqxz.cn/43bf9f3858cfa1c7aa00b52acfc789eb162d9e68.html
2022-07-22
