《行星的運動》教學(xué)設(shè)計.doc

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《行星的運動》教學(xué)設(shè)計 安遠二中 張招勝 課題：人教版高一物理必修②第六章第一節(jié)《行星的運動》 一、教學(xué)分析 1、教材分析 本節(jié)教材介紹了人們對星體運動的認識過程，重點介紹開普勒三定律，目的是引導(dǎo)學(xué)生認識天體運行的規(guī)律與地面物體的運行規(guī)律本質(zhì)上是相同的，從而為萬有引力定律的得出作準備。這節(jié)內(nèi)容對學(xué)生來說是抽象的、陌生的，甚至無法去感知。所以本節(jié)課主要引導(dǎo)學(xué)生了解人類對星體運動認識的發(fā)展過程，從“日心說”和“地心說”的內(nèi)容到其兩者之間的爭論，從第谷的精心觀測到開普勒的數(shù)學(xué)運算，在學(xué)生整體感知的過程中引導(dǎo)學(xué)生體會這些大師們的思路、方法及他們的一絲不茍的科學(xué)精神，并激發(fā)他們熱愛科學(xué)、探索真理的求知欲望。 2、學(xué)生分析 高一的學(xué)生對知識充滿著一種渴望，具有濃厚的學(xué)習(xí)興趣，他們的觀察不只停留在一些表面現(xiàn)象，而具有更深層次的探究愿望。他們對天體的運動充滿好奇又覺得非常神秘而不易理解。但對行星的運動的了解只停留在看科普電視節(jié)目、科普書籍和地理課的介紹層面上，對古代天體運動的兩種學(xué)說和開普勒行星三定律還很陌生。 二、教學(xué)目標 （一）、知識與技能 1.了解中國古代宇宙觀。 2.知道地心說和日心說的基本內(nèi)容。 3.知道開普勒關(guān)于行星運動的三大定律的內(nèi)容。 4.理解人們對行星運動的認識過程是漫長復(fù)雜的，真理是來之不易的。 （二）、過程與方法 1．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識，了解人類認識事物本質(zhì)的曲折性并加深對行星運動的理解． 2.滲透科學(xué)思想、科學(xué)方法、科學(xué)品質(zhì)的教育，感知物理學(xué)史，體會科學(xué)發(fā)展的曲折與艱辛。 3. 通過對天體運行研究歷史的了解，體會科學(xué)研究的一般思路與方法──質(zhì)疑、批判、猜測、觀察與實驗。 （三）、情感態(tài)度價值觀 1. 通過對天體運行研究歷史的了解，感悟科學(xué)家對科學(xué)的執(zhí)著和獻身精神。 2．澄清對天體運動裨秘、模糊的認識，掌握人類認識自然規(guī)律的科學(xué)方法． 3. 培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)、獻身科學(xué)的精神和勇于創(chuàng)新、敢于堅持真理、實事求是的科學(xué)態(tài)度。 激發(fā)學(xué)生的愛國熱情 4．感悟科學(xué)是人類進步不竭的動力． 三、教學(xué)重點和難點 教學(xué)重點：理解和掌握開普勒行星運動定律，認識行星的運動。 教學(xué)難點：對開普勒行星運動定律的理解和應(yīng)用。 四、教學(xué)方法 1.“日心說”的建立教學(xué)——采用學(xué)生自主閱讀對比、反證、合作交流及講授法。 2.行星運動規(guī)律的建立——采用放錄像和CAI課件模擬行星的運動情況。 五、教學(xué)過程： 創(chuàng)設(shè)情景、引入新課 播放嫦娥一號發(fā)射升空到繞月過程的視頻動畫。 （激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和愛國熱情,體會物理的重要性） 教師：誰沒有在童年遙望星空的記憶？漫天星斗曾經(jīng)激起多少美麗的夢想! 我們與無數(shù)生靈生活在地球上，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了無限的遐想之中，這浩瀚無垠的宇宙中有著無數(shù)的大小不一、形態(tài)各異的天體，它們的神秘始終讓我們渴望了解，并不斷地去探索… （把學(xué)生的思緒帶回到童年，激發(fā)學(xué)生對宇宙、對行星運動探究的欲望。） 新課教學(xué) （一）、簡介中國古代宇宙觀 1.蓋天說：天圓如張蓋，地方如棋局。 2.張衡的渾天說：“天地之體，狀如鳥卵，天包地之外，猶卵之裹黃，周旋無端，其形渾渾然?！? （簡介中國古代宇宙觀，使學(xué)生對我國古人對天體運動的研究有所理解） （二）、地心說與日心說 學(xué)習(xí)與交流：請學(xué)生閱讀教材課文一、二自然段思考下面幾個問題: 課件展示問題： 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。 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。 教師：介紹“地心說”和“日心說”的發(fā)展過程 多媒體展示“地心說”和“日心說”的觀點，并配以動畫。 （讓學(xué)生對這兩種對立的學(xué)說有一個簡單的感性認識。） （三）、開普勒對行星運動的研究 教師：德國的物理學(xué)家開普勒繼承和總結(jié)了他的導(dǎo)師第谷的全部觀測資料及觀測數(shù)據(jù)，也是以行星繞太陽做勻速圓周運動的模型來思考和計算的，但結(jié)果總是與第谷的觀測數(shù)據(jù)有8′的角度誤差。當時公認的第谷的觀測誤差不超過2′。開普勒想，很可能不是勻速圓周運動。在這個大膽思路下，開普勒又經(jīng)過四年多的刻苦計算，先后否定了19種設(shè)想，最后終于計算出行星是繞太陽運動的，并且運動軌跡為橢圓，證明了哥白尼的“日心說”是正確的，并總結(jié)為行星運動三定律。 （使學(xué)生領(lǐng)略前輩科學(xué)家們對自然奧秘不屈不撓探索的精神和對待科學(xué)研究一絲不茍的態(tài)度，從而感悟科學(xué)的結(jié)論總是在頑強曲折的科學(xué)實踐中悄悄來臨） 請學(xué)生閱讀課文三、四、五自然段,同時回答下列問題: 課件展示問題： 1.古人認為天體做什么運動? 2．開普勒認為行星做什么樣的運動?他是怎樣得出這一結(jié)論的? 3．開普勒描述行星繞太陽運動的規(guī)律的具體內(nèi)容是什么? [學(xué)生活動］閱讀課文,并從課文中找出相應(yīng)的答案: 1. 古人把天體的運動看得十分神圣,他們認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，只有認為行星作橢圓運動，才能解釋這一差別。 3、開普勒描述行星繞太陽運動的規(guī)律的具體內(nèi)容是： 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。 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． 課件展示開普勒第一定律，使學(xué)生對開普勒第一定律有一個更形象直觀的感性認識。 [學(xué)生活動］ 做一做： 用圖釘和細繩畫橢圓 （引導(dǎo)學(xué)生認識橢圓，知道什么是半長軸、半短軸和焦點。） 想一想：橢圓上某點到兩個焦點的距離之和與橢圓上另一點到兩個焦點的距離之和有什么關(guān)系? 開普勒第二定律：對任意一個行星而言，太陽和行星的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積。 課件展示開普勒第二定律，使學(xué)生對開普勒第二定律有一個更形象直觀的感性認識。 教師：如圖所示，行星沿著橢圓軌道運行，太陽位于橢圓的一個焦點上．如果時間間隔相等，即t2-t1=t4-t3，那么面積SA=SB。 思考與交流：試比較近日點和遠日點地球的速度大??？ （加深對開普勒第二定律的理解） 開普勒第三定律：所有行星的軌道的半長軸的三次方跟它公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等 即 a3 / T 2 = k 課件展示開普勒第三定律，使學(xué)生通過對天體運動的立體畫面的觀看，對天體運動的感性認識進一步提高。 教師給出太陽系八大行星平均軌道半徑和周期的數(shù)值，請學(xué)生驗證開普勒第三定律。 行星 平均軌道半徑R（米） 周期T（秒） 水星 5.791010 7.60106 金星 1.081011 1.49107 地球 1.491011 3.16107 火星 2.281011 5.94107 木星 7.781011 3.74108 土星 1.431012 9.30108 天王星 2.871012 2.66109 海王星 4.501012 5.20109 （通過數(shù)據(jù)驗證開普勒第三定律的正確性，并理解k是一個與行星無關(guān)的常量） 思考與交流：k是一個與行星無關(guān)的常量，那它可能跟誰有關(guān)? [學(xué)生活動］討論、猜想。 教師：實際上，多數(shù)行星的軌道與圓十分接近，所以在中學(xué)階段的研究中能夠按圓處理．開普勒三定律適用于圓軌道時，應(yīng)該怎樣表述呢? [學(xué)生活動］學(xué)生思考討論，并派代表回答： 1.多數(shù)大行星繞太陽運動的軌道與圓十分接近，太陽處在圓心。 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）不變，即行星做圓周運動。 3.所有行星軌道半徑的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方比值都相等。 （四）科學(xué)漫步 1、星云： 我們今天主要探討了我們太陽系中的行星運動規(guī)律，我們知道在太陽系外的銀河系，河外星系，總星系中又有很多很多類似于我們太陽系的無數(shù)的小系統(tǒng)，而且我們?nèi)祟愐呀?jīng)觀測到離我們150億光年的河外星系，隨著航天技術(shù)的發(fā)展，我們?nèi)祟悓τ钪嫣祗w的觀測和探索從沒停止過，而且已經(jīng)取得了很大的成果 多媒體展示星云的有關(guān)圖片讓學(xué)生開開眼界，激發(fā)他們探究宇宙，探索未知的激情。 2、火星的逆行： 科學(xué)家細心的觀察表明，行星并非總向一個方向移動。大多數(shù)時間它有西向東移動，但有時卻要停下來，然后向西移動一段時間，隨后又向東移動，這個現(xiàn)象叫行星的逆行。 播放火星的逆行視頻，進一步加深學(xué)生對行星運動的理解。 （通過科學(xué)漫步開闊學(xué)生的視野，激發(fā)學(xué)生的求知欲，激勵學(xué)生對未知世界的探索。） 當堂練習(xí) 1．下列說法正確的是 ( ) A．地球是宇宙的中心，太陽、月亮及其他行星都繞地球運動 B.太陽是宇宙的中心，所有天體都繞太陽運動 C.太陽是靜止不動的，地球和其他行星都繞太陽運動 D．“地心說”和哥白尼提出的“日心說”現(xiàn)在看來都是不正確的 2、行星繞恒星的運動軌道如果是圓形，那么運行周期T的平方與軌道半徑r的三次方的比為常數(shù)，設(shè)T2/r3=k,則常數(shù)k的大小( ) A .只與恒星的質(zhì)量有關(guān) B. 與恒星的質(zhì)量及行星的的質(zhì)量有關(guān) C. 只與行星的質(zhì)量有關(guān) D. 與恒星的質(zhì)量及行星的的速度有關(guān) 3、課本“問題與練習(xí)”的第4題 課后寄語： 人的一生相對于浩淼的宇宙是多么的渺小和短暫但是人類對宇宙奧秘的探索卻是一刻也未停止過。 宇宙有多大？宇宙是有限還是無限？宇宙有沒有中心？如果有，它的中心在哪里？宇宙如何變化？宇宙的未來將是什么？ （宇宙還有很多不為人知的奧秘，激勵學(xué)生學(xué)好科學(xué)文化知識繼續(xù)探究宇宙）