高中物理 第三章 万有引力定律 1 天体运动教案2 教科版必修2-教科版高一必修2物理教案VIP专享VIP免费

3.1天体运动教学过程：引入新课教学一、两种学说问题：你了解太阳系吗？太阳系的基本结构是怎样的？学生回答：以太阳为中心天体，依次有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星、冥王星（现已不认为是行星）几大行星在各自特定的轨道上运行．展示图片和录像2．这是我们现在对太阳系的科学认识，但是这个认识的得来相当不易，是人类经历了两千年的时间才认识到的．在古老的宇宙观中，人们认为天是一个盖子，地是一块平板，平板由柱子支撑着，即认为“天圆地方”．后来随着人类的观测和思考，人类又有了新的认识．问题：对于天体的运动，有两种具有代表性的学说，是什么？学生回答：地心说和日心说．1．地心说内容：地球是宇宙的中心，并且静止不动，一切行星围绕地球做简单而完美的圆周运动．地心说简介：地心说是亚里士多德提出的，该学说从几何的角度解释天体的运动，把天体复杂的周期现象，分解为若干个简单的周期运动，为每一种简单的周期运动指定一个圆周轨道，或者是一个球形的壳层，天体都在以地球为中心的圆周上做匀速圆周运动．地心说的代表人物是古希腊的天文学家托勒密，他在公元127－151年进行观测，进一步发展了地心说．托勒密设想，各行星都绕着一个较小的圆周运动，而每个圆的圆心则在以地球为中心的圆周上运动．他的假设较为完满解释了当时观测到的行星运动情况，并取得了航海上的实用价值，从而被人们广为信奉．2．日心说内容：太阳是宇宙的中心并且静止不动，一切行星都围绕太阳做圆周运动．日心说简介：日心说的代表人物是哥白尼．1543年，波兰科学家哥白尼经过36年的天文观测和潜心研究，完成了长达6卷的科学巨著《天体运行论》，对日心说有更具体的论述和数学论证．此书的出版是科学史上的一次革命，被誉为是“自然科学的独立宣言”．问题：为什么“地心说”能统治这么长的时间呢？学生思考，尝试回答．一是圆周轨道的提出，符合亚里士多德的物理学规律；二是符合对一些行星实际观测的结果，偏差很小；三是适应教会的统治．由于观测技术的进步，随着对行星研究的深入，人们感到地心说对天体运动的解释过于复杂和人为化，而日心说对行星运动的解释更为合理．但是限于当时的科学发展水平，哥白尼的日心说也有缺点和错误：①认为太阳是宇宙的中心，实际上，太阳只是太阳系中的一个中心天体，不是宇宙的中心；②沿用了行星在圆形轨道做匀速圆周运动的旧观念，认为行星运动的速度不变．哥白尼的宇宙体系虽然动摇了基督教宇宙体系的根基，但它并没有在天文测算的精确度上有多大提高．近代早期最重要的观测工作是由丹麦的第谷进行的．第谷连续20多年对天体进行观测并有准确记录．二、开普勒定律问题：观察地心说和日心说数学图景，它们在描绘星体运动轨道时的共同点是什么？学生回答：轨道都是圆周．日心说与地心说一样，都认为星体的运动是简单而完美的圆周运动．1．开普勒的研究德国物理学家开普勒继承和总结了他的导师第谷的全部观测资料及观测数据，也是以行星绕太阳做匀速圆周运动的模型来思考和计算的，但结果总是与第谷的观测数据有偏差．开普勒开始对匀速圆周运动产生了怀疑．他先后否定了多种设想，最后终于计算出行星是绕太阳运动的，并且运动轨迹为椭圆，总结出行星运动的三条定律．2．开普勒三定律（1）第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上．——椭圆轨道定律行星运动的轨道不是正圆，行星与太阳的距离一直在变．有时远离太阳，有时靠近太阳．它的速度大小、方向时刻在改变．幻灯片展示（在这个环节里，可以使用细绳，演示画椭圆的方法）（2）第二定律：对于每一个行星，太阳和行星的连线（矢径）在相等的时间内扫过的面积相等．——面积定律问题：如果相等的时间内矢径扫过的面积不同，说明什么？学生回答：行星在其椭圆轨道上何时运动的快慢不同．如近日点附近比远日点附近运动速度的要大些．（3）第三定律：所有行星的轨道半长轴的三次方公转周期的二次方的比值是一个常数．——周期定律用R表示椭圆的半长轴，T表示公转周期，表达式为：问题：这里的ｋ有可能与什么有关呢？学生活动：教材第45...