人教版高中物理必修2《1.行星的运动》教学设计1

6.1  《行星的运动》教学设计

一、教学内容分析：

本节内容主要介绍了人类历史上发现行星运动规律——开普勒三定律的一个过程。从托勒密发展并完善的地心说，哥白尼勇敢的壮举——提出日心说，布鲁诺宣传和捍卫真理，第谷天才的行星观测技术，到开普勒发现并总结三大定律，经历了一千多年的时间，要让学生了解这段真理发现的艰难历程，并从科学家身上看到坚持不懈、勇于创新的科学精神。

二、教学对象分析

(一)学生已有的知识结构和能力。

从学生已经具有的知识基础来看，学生在学习本节课之前，可能只是通过小学的科学课、报刊、杂志、电视等方式对有关科学家的事例略知一二，对科学家的发现、发明、创造内容的了解应该是非常琐碎的，无系统的天体运动研究历史方面的知识，但对天体的运动学习应该具有很大的好奇心和浓厚的兴趣。

（二）学生认知能力上的欠缺。

从学生的认知能力看，由于行星运动抽象、无法感知，学生在理解行星的运动规律上会存在障碍，同时椭圆在数学上还未接触过，也会给学生造成困惑。本节课的目标切入点准确到位，侧重于“三维”中的情感、态度和价值观；较好地体现了教材内容统领全章的地位和功能。

三、教学目标

（一）知识与技能

1．了解地心说和日心说的基本内容。

2．知道开普勒行星运动定律及其科学价值，会用该定律分析行星运动问题。

3．知道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。

4．知道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，且这个比值与行星的质量无关，但与太阳的质量有关。

（二）过程与方法

了解人类对行星运动规律的认识过程，通过托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、开普勒等几位科学家对行星运动的不同认识，认识到观察、实验、总结实际规律在科学探究中的重要作用。

（三）情感、态度与价值观

1．通过学习开普勒行星运动定律的建立过程，渗透物理科学探究的方法和思想，形成正确的宇宙运动观。

2．感悟科学是人类进步不竭的动力，感悟科学家对科学的执著和献身精神，培养学生热爱科学、献身科学的精神和勇于创新、敢于坚持真理、实事求是的科学态度。

四、教学重点

开普勒行星运动定律

五、教学难点

（一）行星的椭圆轨道

（二）对开普勒行星运动定律的理解和应用

六、教学方法

 教师启发、引导，学生自主学习、思考，演小品，讨论、交流学习成果。

七、教学资源

制作ppt课件，行星运动动画；自制教具；

视频：《太阳系的行星》片段；工具软件：flash8，PowerPoint.

八、教学过程

（一）引入新课

教师活动：飞天梦是一个浪漫的中国梦，是跨越国界的梦，飞天梦助推中国梦，使中国梦触手可及。

（二）进行新课

1．两种学说

教师提问：课下同学们收集了大量行星运动的历史资料，提出问题：

（1）在古代，人们对天体的运动的认识有哪几种学说？

各个学说的内容是怎样的？代表人物是谁？

（2）哪种学说更先进？用现在的观点，如何认识这两种学说？

学生活动：体会两种学说描述的意思，学生代表发言。

（1）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。

（2） “地心说”认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动；“日心说”认为太阳是宇宙的中心，地球、月亮以及其他行星都在绕太阳运动。

点拨理解： “地心说”占领统治地位的时间较长，日心说比地心说进步了一大步，但仍然不完善，两种学说的不同在于它们所选取的参考系不同。 学生在学习过程中理解和领会相对与绝对的关系。

播放《太阳系的行星》让学生认识太阳系

2．开普勒行星运动定律的建立

介绍两位黄金搭档第谷和开普勒

（1）第谷的观测

    第谷（1564—1601）是丹麦的天文学家、出色的观测家，历时二十年观测，记录了行星、月亮、彗星的位置。第谷本人虽然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。

（2）开普勒对行星运动的描述

    开普勒(1571—1630)是德国的天文学家、数学天才。开普勒与第谷一起工作了十八个月后第谷去世了,开普勒以全部的精力整理了第谷的观测资料,在哥白尼学说的基础上又迈进了一步,于1609年在他的著作《新天文学》中提出了著名的三大定律中的前两条,十年后,又提出了第三条定律。

教师提问：①古人认为天体做什么运动?

②开普勒认为行星做什么样的运动?

学生活动：阅读查找的材料，并从中找出相应的答案。

教师提问：课下让每位同学亲自动手做了一个关于椭圆画法的自制教具，椭圆有什么特点？

学生活动：拿出自己亲手制作的教具（DIY），分组讨论交流椭圆的画法。之后请同学代表演示并讲解椭圆的画法，介绍关于椭圆的数学知识。

[做一做]

    用图钉和细绳画椭圆

可以用一条细绳和两图钉来画椭圆。如图所示，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，用一枝铅笔紧贴着细绳滑动，使绳始终保持张紧状态。铅笔在纸上画出的轨迹就是椭圆，图钉在纸上留下的痕迹叫做椭圆的焦点。介绍半长轴。

教师评价：通过同学们智力交锋引发的头脑风暴，使固化在书本中的内容在同学们的心中和手中活了起来。

①古人把天体的运动看得十分神圣，他们认为天体的运动不同于地面物体的运动，天体做的是最完美、最和谐的匀速圆周运动。

②开普勒认为行星做椭圆运动。他发现假设行星作匀速圆周运动，所得的数据与观测数据不符，只有认为行星作椭圆运动，才能解释这一差别。

开普勒行星运动定律从行星运动轨道、行星运动的线速度变化、轨道与周期的关系三个方面揭示了行星运动的规律。具体表述为：

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。又叫轨道定律。

教师提问：这一定律说明了行星运动轨迹的形状，不同的行星绕太阳运行时椭圆轨道相同吗?

学生活动：不同。

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相等的面积。又叫面积定律。若tAB= tCD = tEK ，则sAB= sCD = sEK

教师提问：如图所示，行星沿着椭圆轨道运行，太阳位于椭圆的一个焦点上．比较远日点和近日点速率大小。

学生活动：行星在远日点的速率最小，在近日点的速率最大。

第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。即：

 =k（常数）又叫周期定律。

比值k是与行星无关而只与太阳质量有关的恒量。

点拨理解：

第一：开普勒定律是从纯运动学的角度来描述行星的时空游戏，它们每一条都是经验定律，只涉及运动学，不涉及动力学。

第二：开普勒定律不仅适用于行星，也适用于卫星。只不过此时比值 k 是由行星质量所决定的另一恒量。

教师小结：开普勒三定律是一个整体，它对行星运动的描述有一个从定性到定量的过程；开普勒第一定律是其余两个定律的基础；三个定律描述的内容又是各自独立的，并不重复。

教师提问：但由于多数行星的轨道和圆十分接近，在中学阶段的研究中一般都按圆处理。开普勒三定律适用于圆轨道时，应该怎样表述呢？

学生活动：分组讨论，学生代表发言。

3．开普勒三大定律的近似处理：

（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）不变；

（3）所有行星的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，即行星做匀速圆周运动。

教师评价：在科学研究中，懂得忽略什么有时与懂得重视什么同等重要。科学就是一种近似，一种舍弃次要矛盾紧紧抓住主要矛盾的近似，正是这种近似，才有了真正意义上的科学。做人也是如此，要懂得取，更要懂得舍，只有舍才能得，正所谓舍得舍得。

课堂总结、点评

教师活动：这节课就探究这么多。

学生活动：通过同学们自编自导自演的小品总结这节课的内容。

点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。

教师活动：这节课你收获了什么？

学生活动：分组讨论，学生代表发言。

对描述自然追求简单和谐是科学研究的动力之一。

②对自然奥秘不屈不挠探索的精神和对待科学研究一丝不苟的态度。

③实验观察手段是科学研究的重要方法之一。

④实事求是、尊重客观事实、不迷信权威、敢于坚持真理的科学态度和科学精神。

⑤实验归纳和数学演绎相结合是科学研究中的重要方法。

课后作业

（一）课后完成P66“问题与练习”中的问题。

（二）课后阅读教材P64“科学足迹”栏目中的阅读材料，体会人类对行星运动规律的认识历程。每个小组写一篇读后感。

板书设计

一、地心说与日心说

地球是中心→太阳是中心→宇宙无限

（科学文化推动了认识发展）

二、开普勒行星运动定律

（一）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。

（二）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。

（三）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公转周期的二次方的比值都相等。即： =k（常数）（K是一个只与中心天体质量有关的物理量）

十、教后反思

本节注重调动学生，师生的互动探究式提高课堂教学效率的有效方法，教学中使用各种手段，让学生入境从而激发学生的学习兴趣。亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。

本节内容虽然对学生而言是抽象的、陌生的，甚至无法去感知 ，但凭着对天体的运动充满好奇，去引导学生了解人们对星体运动认识的发展过程，从“日心说”和“地心说”的内容到其两者之间的争论，从第谷的精心观测到开普勒的数学运算，在学生整体感知的过程中引导学生体会这些大师们的思路、方法及他们的一丝不苟的科学精神，并激发他们热爱科学、探索真理的求知热情。

     教学中使用随堂练习可以使新知识得到强化巩固，从而更好地落实好本节的教学目标。