2022年高中物理 《從托勒密到開普勒》教案 滬科版必修2

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1、2022年高中物理 《從托勒密到開普勒》教案 滬科版必修2 一、知識目標 1.了解“地心說”和“日心說”兩種不同的觀點及發(fā)展過程. 2.知道開普勒對行星運動的描述. 二、教學重點 1.“日心說”的建立過程. 2.行星運動的規(guī)律. 三、教學難點 1.學生對天體運動缺乏感性認識. 2.開普勒如何確定行星運動規(guī)律的. 四、教學方法 1.“日心說”的建立的教學——采用對比、反證及講授法. 2.行星運動規(guī)律的建立——采用掛圖、放錄像資料或用CAI課件模擬行星的運動情況. 五、教學步驟 導入新課 我們與無數(shù)生靈生活在地球上,白天我

2、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.而偉大的天文學家、物理學家已為我們的探索開了頭,讓我們對宇宙來一個初步的了解.首先,我們來了解行星的運動情況. 板書:行星的運動. 新課教學 (一)用投影片出示本節(jié)課的學習目標 1.了解“地心說”和“日心說”兩種不同的觀點及發(fā)展過程. 2.知道開普勒對行星運動的描述. (二)學習目標完成過程 1.“地心說”和“日心說”的發(fā)展過程 在浩瀚的宇宙中,存在著無數(shù)大小不一、

3、形態(tài)各異的星球,而這些天體是如何運動的呢?在古代,人類最初通過直接的感性認識,建立了“地心說”的觀點,認為地球是靜止不動的,而太陽和月亮繞地球而轉(zhuǎn)動.因為“地心說”比較符合人們的日常經(jīng)驗,太陽總是從東邊升起,從西邊落下,好像太陽繞地球轉(zhuǎn)動.正好,“地心說”的觀點也符合宗教神學關(guān)于地球是宇宙中心的說法,所以“地心說”統(tǒng)治了人們很長時間.但是隨著人們對天體運動的不斷研究,發(fā)現(xiàn)“地心說”所描述的天體的運動不僅復雜而且問題很多.如果把地球從天體運動的中心位置移到一個普通的、繞太陽運動的行星的位置,換一個角度來考慮天體的運動,許多問題都可以解決,行星運動的描述也變得簡單了. 隨著世界航海事業(yè)的發(fā)展

4、,人們希望借助星星的位置為船隊導航,因而對行星的運動觀測越來越精確.再加上第谷等科學家經(jīng)過長期觀測及記錄的大量的觀測數(shù)據(jù),用托勒密的“地心說”模型很難得出完美的解答.當時,哥倫布和麥哲倫的探險航行已經(jīng)使不少人相信地球并不是一個平臺,而是一個球體,哥白尼就開始推測是不是地球每天圍繞自己的軸線旋轉(zhuǎn)一周呢?他假設(shè)地球并不是宇宙的中心,它與其他行星都是圍繞著太陽做勻速圓周運動.這就是“日心說”的模型.用“日心說”能較好地和觀測的數(shù)據(jù)相符合,但它的思想幾乎在一個世紀中被忽略,很晚才被人們接受.原因有:(1)“日心說”只是一個假設(shè).利用這個“假設(shè)”,行星運動的計算比“地心說”容易得多.但著作中有很不精確的

5、數(shù)據(jù).根據(jù)這些數(shù)據(jù)得出的結(jié)果不能很好地跟行星位置的觀測結(jié)果相符合.(2)當時的歐洲的統(tǒng)治者還是教會,把哥白尼的學說稱為“異端學說”,因為它不符合教會的利益.致使這個正確的觀點被推遲一個世紀才被人們所接受. 德國的物理學家開普勒繼承和總結(jié)了他的導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

6、確的.并總結(jié)為行星運動三定律. 同學們,前人的這種對問題的一絲不茍、孜孜以求的精神值得大家學習.我們對待學習更應(yīng)該是腳踏實地,認認真真,不放過一點疑問,要有熱愛科學、探索真理的熱情及堅強的品質(zhì),來實現(xiàn)你的人生價值. 2.開普勒行星運動規(guī)律 (1)出示行星運動的掛圖 邊看邊介紹,讓學生對行星運動有一個簡單的感性認識. (2)放有關(guān)行星運動的錄像 錄像的效果很好,很直觀,讓同學能看到三維的立體畫面,讓同學們的感性認識又提高一步. (3)開普勒行星運動的規(guī)律 開普勒關(guān)于行星運動的描述可表述為三定律.我們主要介紹開普勒第一定律和第三定律.?。?)所有的

7、行星圍繞太陽運行的軌道都是橢圓,太陽處在所有橢圓的一個焦點上.這就是開普勒第一定律.行星運動的軌道不是正圓,行星與太陽的距離一直在變.有時遠離太陽,有時靠近太陽.它的速度的大小、方向時刻在改變.示意圖如下: ? ? ? ? ? ? 板書:開普勒第一定律:所有行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓,太陽處在所有橢圓的一個焦點上. (5)所有行星的軌道半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等.這是開普勒第三定律.每個行星的橢圓軌道只有一個,但是它們運動的軌道的半長軸的三次方與公轉(zhuǎn)周期的平方的比值是相等的.我們用R表示橢圓的半長軸,T代表公轉(zhuǎn)周期,表達式可為: 顯

8、然K是一個與行星本身無關(guān)的量,同學們想一想,K有可能與什么有關(guān)呢? 同學們開始討論、猜想. 都圍繞太陽運轉(zhuǎn),只與中心體有關(guān)的一個值了. 板書: 開普勒第三定律:所有行星的軌道的半長軸的三次方與公轉(zhuǎn)周期的三次方的比值都是相同的. 表達式: (R表示橢圓的半長軸,T表示公轉(zhuǎn)周期) (6)同學們知道現(xiàn)在我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)太陽周圍有幾顆行星了嗎?分別是什么? 學生回答:金、木、水、火、土、地球、天王星、海王星、冥王星. 評價:(回答的很好),那同學們知道哪顆行星離太陽最近? 同學回答:水星. 老師提問:水星繞太陽運轉(zhuǎn)的周期多大? 一般學生不知道.

9、 老師告訴學生:水星繞太陽一周需88天. 老師提問:我們生活的地球呢? 同學們踴躍回答:約365天. 3.補充說明 (1)開普勒第三定律 對所有行星都適合. (2)對于同一顆行星的衛(wèi)星,也符合這個運動規(guī)律. 比如繞地球運行的月球與人造衛(wèi)星,就符合這一定律 (K′與行星繞太陽的K值不同,中心體變,K值改變) 六、小結(jié) 通過本節(jié)課的學習,我們了解和知道了: 1.“地心說”和“日心說”兩種不同的觀點及發(fā)展過程. 2.行星運動的軌跡及物理量之間的定量關(guān)系 (K是與行星無關(guān)的量). 3.行星繞太陽的橢圓的半長軸R3與周期T2的比值為K,還知道對一個行星的不同衛(wèi)星,它們也符合這個運行規(guī)律,即 (K與K′是不同的). 七、板書設(shè)計 行星的運動 1.“地心說”與“日心說”的發(fā)展過程. 2.

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