资源简介

《行星的运动》教学设计
一、专研与处理教材
本节位于人教版高中物理必修第二册第七章万有引力与宇宙航行的第一节，从大单元教学的角度来说，作为章节第一部分知识，是建立对天体基本认识的关键，对后面万有引力与宇宙航行的所有知识教学起着引领性的作用，作为知识铺垫和教学前提，为本章的重点内容万有引力定律的学习打下坚实的基础。
本节内容的核心是开普勒行星运动定律，围绕这一核心，展开了人类历史上对天体运动的研究过程，知识特点表现为：知识容量较少，科学史料十分丰富。本节课的教学设计以物理学史为主线，立足学生进行科学精神、科学思想方法的教育，激起学生的科学认知。
二、教学目标及学科核心素养
（一）物理观念
通过了解人类对行星运动规律的认识历程，认识行星运动的观念；借助开普勒行星运动定律，了解科学研究过程及其价值观念；最终明确开普勒行星运动定律中的k值的大小只与中心天体有关。
（二）科学思维
运用托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、开普勒等几位科学家对行星运动的研究过程，认识科学思维的养成过程，逐步养成自己的物理科学思维。
（三）科学探究
深刻观察、认识、理解行星运动规律，明确科学探究的根源，在追寻科学真理的道路上，如何有效的绕过曲折过程认识事物的本质。
（四）科学态度与责任
学习前人追求科学真理的坚定与执着精神，体会科学家实事就是、尊重客观事实、不迷信权威、勇于探索的科学态度和科学精神。
三、学生学情分析
学生对曲线运动有一定的理解，但对天体的运动并没有直观的认识。从单元内容来说，抛去了直观的认识、化为抽象，理解难度较大。但未知是学习的动力源，学生对天体的运动又充满了好奇，应在前面曲线运动的学习基础上，进一步强化学生对曲线运动的认识，进而引导学习人类对天体的认识过程。
四、教学重、难点及方法
通过单元教学分析和教材知识分布，结合学生的认知现状，在有限的教学条件中确立存在的教学重难点。
教学重点：
理解并掌握开普勒三定律，能解决行星运动的基本问题。
教学难点：
对开普勒行星运动定律的理解和应用，如k值的含义等。
教法分析：
本着启发学生科学思维、锻炼学生学习能力，本节课可采用启发-引导式教学法，讨论法等体现学生课堂主体地位的教学方法。
五、教学器材
多媒体及其课件
六、教学过程
新课导入环节：
利用多媒体播放天体运动的图片、视频（月球围绕地球转、地球围绕太阳转以及太阳系围绕银河系转动）。
在浩瀚的宇宙中有着无数大小不一、形态各异的天体。白天我们沐浴着太阳的光辉，夜晚，仰望苍穹，繁星闪烁，美丽的月亮把我们带入无限的遐想中。这些天体所组成的宇宙始终是人们渴望了解又不断探索的领域。
经成百上千年的探索，伟大的科学家们对天体的运动已经有了一些初步的了解。本节我们就共同来学习前人所探索到的行星的运动情况。
新课教学：
问题设计：请同学们阅读课本材料，回答以下问题。
1、古代人们对天体运动存在哪些看法
2、什么是“地心说”，什么是“日心说”
3、哪种学说占统治地位的时间较长
4、两种学说争论的结果是什么？
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——托勒密
日心说：认为太阳是宇宙的中心，是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动——哥白尼
以问题设计为导向，通过问题了解物理内容，通过对物理学发展史的认识，渗透物理文化的育人价值，与先贤对话，在了解物理学史过程中领略人类宇宙观的演变历程，让学生体会人类在认识行星运动规律过程中的曲折和艰辛。采用连续设问，使课堂环节更加紧凑，提高学生的课堂注意力，引导学生思考，也突出了本节的重点、难点，便于学生对知识的理解和掌握。
问题设计：请同学们阅读课本材料，回答以下问题。
1、古人认为天体做什么运动
2、从地心说到日心说都遇到了哪些困难？
3、开普勒认为行星做什么样的运动？他是怎样得出这一结论的？
4、开普勒行星运动定律哪几个方面的描述了行星绕太阳运动的规律？具体表述是什么？让学生进行小组讨论，并选取学生代表发言。
开普勒行星运动定律：
第一定律（椭圆定律或轨道定律）：
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。
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时间内扫过相等的面积。
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：
认真听取学生发言，及时点评。引导学生深入学习并思考，介绍行星的运动，使学生对行星的运动有一个基本认识。
利用天体运动的视频，使学生对天体运动的感性认识进一步提高。
思考：在开普勒第三定律中，比值k与行星无关，你能猜想出它可能跟谁有关吗
实际上，由于行星轨道非常大，故而从其运动轨迹上描述，多数行星的轨迹与圆十分接近，在中学阶段的研究中，为了便于处理行星运动的问题，一般将其视为圆轨道来处理。那么开普勒三定律适用于圆轨道时，应该怎样表述呢？
学生小组讨论，并根据课文、图片及录像所提供的线索得出答案。学生代表发言。
1、多数行星绕太阳运动的轨道与圆十分接近，太阳处在圆轨道的中心。
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，即行星做匀速圆周运动。
3、所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方比值都相等。
根据开普勒第三定律知：
所有行星绕太阳运动半长轴的三次方跟公转周期二次方的比值是一个常数k，可以猜想，这个“k”一定与运动系统的物体有关。
对于围绕太阳运动的所有天体来说，常数k都相同，而各行星是不一样的，故跟行星无关，而在运动系中除了行星就是中心天体——太阳，故这一常数“k”一定与中心天体——太阳有关。
若换为卫星绕地球运动，k取值就与绕太阳运动的不一样，即k值应该与中心天体有关，在描述开普勒第三定律时，需着重与同一中心天体。
七、课堂小结及练习
学生自己总结相关知识，概括本节内容，并请一位同学到黑板上列出，其他同学在笔记本上书写，给与点评。
1、下列说法中符合开普勒对行星绕太阳运动的描述（ ）
所有的行星都在同一轨道上绕太阳运动
行星绕太阳运动时，太阳在椭圆的一个焦点上
行星从近日点向远日点运动时，速率逐渐增大
D、离太阳越远的行星，公转周期越长
2、一颗小行星环绕太阳做匀速圆周运动，其轨道半径是地球公转半径的4倍，则这颗小行星的运转周期是（ ）
A、1年 B、4年 C、6年 D、8年
八、板书设计
行星的运动：
行星运动的历史：
开普勒行星运动定律：
第一定律（椭圆定律或轨道定律）：
第二定律（面积定律）：
第三定律（周期定律）：
九、作业布置
课后习题
教学反思
在教学过程中，运用问答的方式发挥学生的主体作用，鼓励学生积极参与学习讨论，尊重一般的认知特点，以实际问题着手，利用学生的好奇心，调动了学生的主观能动性。
本节课不足之处在于学生训练时间过少，学生的抽象思维能力有欠缺，而且天体运动无法去感知。所以语言的描述可能会使学生理解上有生涩难懂的感觉。

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