高中物理人教版第六章萬有引力與航天行星的運(yùn)動(dòng) 優(yōu)秀

第一節(jié)行星的運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思想通過介紹兩種學(xué)說的斗爭(zhēng)，讓學(xué)生明了科學(xué)發(fā)展的艱辛歷程，培養(yǎng)學(xué)生堅(jiān)持真理、勇于和偽科學(xué)斗爭(zhēng)的精神。詳細(xì)介紹開普勒和第谷對(duì)天體的研究過程，滲透科學(xué)研究的方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神。根據(jù)本課的特點(diǎn)——行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律，采取以啟發(fā)式講授為主的教學(xué)方式，借助于多媒體手段展示行星運(yùn)動(dòng)模式。教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能：1．能簡(jiǎn)要說出“地心說”和“日心說”兩種不同觀點(diǎn)，了解其發(fā)展過程。2．知道并且初步理解開普勒對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的描述——開普勒三定律。過程與方法：1．通過有關(guān)地心說和日心說天體運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫模擬，使天體運(yùn)動(dòng)模型在學(xué)生頭腦中直觀化，體會(huì)建立物理模型研究天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)方法（例如，在有限觀測(cè)的基礎(chǔ)上，建立完整的天體運(yùn)動(dòng)模型），以及科學(xué)發(fā)現(xiàn)的一種分析方法。2.了解從開普勒時(shí)代開始，數(shù)學(xué)公式就成為表達(dá)物理定律的基本方式。3．引導(dǎo)學(xué)生將橢圓運(yùn)動(dòng)近似看作圓周運(yùn)動(dòng)，使學(xué)生領(lǐng)悟物理學(xué)合理近似，建立簡(jiǎn)化模型的科學(xué)方法。情感態(tài)度與價(jià)值觀：從地心說與日心說之爭(zhēng)及開普勒對(duì)行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律艱辛執(zhí)著的探索歷程中，理解科學(xué)發(fā)現(xiàn)、發(fā)展的過程和規(guī)律；感悟自然界的統(tǒng)一、和諧美；感悟人類對(duì)自然的酷愛；感悟科學(xué)家追求和宣傳科學(xué)真理所表現(xiàn)出的堅(jiān)定信念和獻(xiàn)身精神；提升自身認(rèn)知品味，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情、探索激情。教學(xué)重點(diǎn)知道并且初步理解開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律；體會(huì)物理模型方法及科學(xué)規(guī)律發(fā)現(xiàn)、發(fā)展的科學(xué)方法；教學(xué)難點(diǎn)體會(huì)開普勒發(fā)現(xiàn)行星運(yùn)動(dòng)定律的科學(xué)思想方法；教學(xué)資源多媒體、細(xì)繩與釘子、網(wǎng)絡(luò)、物理學(xué)史教法設(shè)計(jì)啟發(fā)式講授教學(xué)教學(xué)過程教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖引入新課進(jìn)入新課課堂總結(jié)點(diǎn)評(píng)課前同學(xué)們已經(jīng)做好了預(yù)習(xí)，各小組搜集并整理了大量有關(guān)天體運(yùn)動(dòng)的一些資料，下面我們一起來整理一下有關(guān)的內(nèi)容。（此時(shí)可先以小組為單位進(jìn)行代表發(fā)言，然后一起匯總整理）教師提問：關(guān)于行星的運(yùn)動(dòng)，主要有那些代表人物做了系統(tǒng)研究？提出過什么理論或模型？教師講解：地心說---托勒密公元二世紀(jì)，天文學(xué)家托勒玫，把當(dāng)時(shí)天文學(xué)知識(shí)總結(jié)成宇宙的地心體系，發(fā)展完善了“地心說”，描繪了一個(gè)復(fù)雜的天體運(yùn)動(dòng)圖象。課件：動(dòng)畫托勒玫地心說模型教師講解：日心說---哥白尼波蘭天文學(xué)家哥白尼經(jīng)過近四十年的觀測(cè)和計(jì)算，于1543年在《天體運(yùn)行論》里正式提出“日心說”。認(rèn)為，太陽不動(dòng)，處于宇宙的中心，地球和其它行星繞太陽在圓形軌道上公轉(zhuǎn)。課件：行星繞太陽公轉(zhuǎn)圖景教師提出問題：伽利略用望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了金星，在望遠(yuǎn)鏡里看金星不是一個(gè)圓面，而像月亮?xí)霈F(xiàn)圓缺現(xiàn)象，這說明什么？教師引導(dǎo)：日心說和宗教的主張是相反的，為宣傳和捍衛(wèi)這個(gè)學(xué)說，意大利學(xué)者布魯諾被宗教裁判活活燒死，伽利略也受到殘酷的迫害。伽利略制造了第一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡，實(shí)現(xiàn)了這種理想。簡(jiǎn)要介紹各個(gè)科學(xué)家的研究過程：從上面所談到的堅(jiān)持日心說的哥白尼，到日心說的捍衛(wèi)者布魯諾，從第谷的天文觀測(cè)得到的大量數(shù)據(jù)，開普勒對(duì)這些數(shù)據(jù)的研究教師提出問題，引起思考與探究：人們研究行星的運(yùn)動(dòng)會(huì)關(guān)注什么問題？關(guān)注的問題是：1為曲線運(yùn)動(dòng)，會(huì)關(guān)注軌道什么樣？2運(yùn)動(dòng)速度如何？3對(duì)周期性的運(yùn)動(dòng)會(huì)關(guān)注周期與軌道參量之間有什么關(guān)系？教師引導(dǎo)：開普勒整理了他的老師，丹麥人第谷20多年觀測(cè)行星運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)，在探討行星軌道性質(zhì)問題時(shí)，弟谷的觀測(cè)數(shù)據(jù)與哥白尼體系和日心說不符合。教師指導(dǎo)學(xué)生畫橢圓（用細(xì)繩和釘子）教師提出問題：太陽周圍有幾顆行星，為什么研究火星？由此你又知道一種什么科學(xué)的研究方法？教師講解：最初研究火星軌道，發(fā)現(xiàn)火星的軌道不是正圓周，嘗試用別的曲線表示火星的軌道形狀。他當(dāng)時(shí)算出火星的偏心率為，是當(dāng)時(shí)所知的在太陽系內(nèi)最大的，因此橢圓軌道最為明顯。他的這條定律否定了行星軌道為圓形的理論。經(jīng)過4年之久的研究計(jì)算，大膽地拋棄了統(tǒng)制人類2000年的“勻速圓周運(yùn)動(dòng)”軌道。教師給出定律：開普勒第一定律（橢圓軌道定律）：所有行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。提出問題：觀察上圖你可猜想出什么規(guī)律？SAB=SCD=SEK強(qiáng)調(diào)時(shí)間相同研究發(fā)現(xiàn)火星的線速度不是均勻的，一天內(nèi)它與太陽的連線掃過的面積相同。將此結(jié)論推廣到其它行星，得到面積定律。教師給出定律：開普勒第二定律（面積定律）：對(duì)任意一個(gè)行星來說，它與太陽的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積。教師提出問題：行星在近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度大小怎么樣？學(xué)生思考，分析有關(guān)速度大小問題。引導(dǎo)學(xué)生：研究行星的周期，必然發(fā)現(xiàn)不同軌道上，行星的周期不同，那么周期與軌道有關(guān)參量之間有什么共同的規(guī)律嗎？希望找到適宜于所有行星的總體模式，把各個(gè)行星聯(lián)系在一起。堅(jiān)信存在著一個(gè)把整體行星完整地聯(lián)系在一起的一個(gè)簡(jiǎn)單的法則。教師激情講解：經(jīng)過九年的反復(fù)計(jì)算和假設(shè)，終于找到在大量觀測(cè)數(shù)據(jù)后面隱匿的數(shù)據(jù)的和諧性，在數(shù)字的海洋里提煉出了聯(lián)系各行星軌道與周期的關(guān)系規(guī)律。開普勒情不自禁地寫到：認(rèn)識(shí)到這一真理，這是超出我的最美好的期望教師給出定律：開普勒第三定律：所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。教師提問：從圓與地球出發(fā)，教師提出話題：你認(rèn)為在所有的曲線中，最優(yōu)美、最和諧的曲線是什么？科學(xué)方法指導(dǎo)（模型思想）：實(shí)際上，大多數(shù)行星的軌道與圓十分接近，太陽近似處在中心位置，（此時(shí)用幻燈片播放）作為近似模型，開普勒關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)的三條定律如何表達(dá)？１.大多數(shù)行星繞太陽的軌道十分接近圓，太陽處在圓心；２.對(duì)某一行星來說，它繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度（或線速度）不變，即行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；３.所有行星軌道半徑的力方與它的公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都是相同的。若將行星的軌道運(yùn)動(dòng)近似看成圓，則有教師進(jìn)行總結(jié)提問：請(qǐng)學(xué)生談?wù)勍ㄟ^本節(jié)課的學(xué)習(xí)我們知道了什么，有什么感想？教師給與引導(dǎo)總結(jié)強(qiáng)化：地心說與日心說的內(nèi)容開普勒三定律進(jìn)行課堂練習(xí)課本33頁1-4題氛圍活躍，各個(gè)小組積極發(fā)言，陳述自己小組準(zhǔn)本的資料及自己的理解學(xué)生積極回答：托勒密的研究哥白尼的研究學(xué)生對(duì)課件興趣比較大學(xué)生非常關(guān)注、興趣盎然學(xué)生非常關(guān)注學(xué)生發(fā)表意見，進(jìn)行猜想學(xué)生發(fā)起感慨學(xué)生興趣提高學(xué)生進(jìn)行討論學(xué)生比較認(rèn)真，與教師共同思考師生共識(shí)：圓學(xué)生進(jìn)行思考進(jìn)一步理解物理的模型思想學(xué)生討論思考學(xué)生討論后得舉手發(fā)言學(xué)生認(rèn)真通過多次提問，在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上，教師進(jìn)行補(bǔ)充講解，形成下面一些要點(diǎn)通過提問引出地心說與日心說爭(zhēng)論的焦點(diǎn)通過課件激發(fā)學(xué)生興趣史實(shí)材料在此階段比較重要，一方面是為提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，二是能夠通過史實(shí)來讓學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)家的這種持之以恒、探究的科學(xué)精神在這個(gè)階段，教師應(yīng)給剛才學(xué)生小組的陳述給予肯定，肯定學(xué)生的勞動(dòng)成果，增強(qiáng)學(xué)生的信心一方面起到過渡的作用，另一主要方面為通過介紹以上科學(xué)家研究的內(nèi)容使學(xué)生對(duì)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律內(nèi)容的認(rèn)識(shí)逐漸明朗起來引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究式猜想要讓學(xué)生理解科學(xué)的研究是艱辛漫長(zhǎng)的，是不容易的，第谷的20多年的持之以恒的觀測(cè)記錄奠定了后來開普勒發(fā)現(xiàn)的行星運(yùn)動(dòng)定律目的為講述開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律作鋪墊開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律是本節(jié)的重中之重，要系統(tǒng)地進(jìn)行講解，整理，歸納，讓學(xué)生充分了解到開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的發(fā)展過程通過講開普勒第三定律的表達(dá)式可知，開普勒的貢獻(xiàn)就在于它堅(jiān)信宇宙是和諧的，并為之做出了不懈的努力。讓學(xué)生從中充分體驗(yàn)到：科學(xué)家孜孜不倦、獻(xiàn)身科學(xué)的精神過渡與物理的模型思想進(jìn)行銜接教師引導(dǎo)學(xué)生與學(xué)生積極思考所得出的結(jié)論此時(shí)，教師給與肯定、鼓勵(lì)總結(jié)加強(qiáng)記憶鞏固知識(shí)點(diǎn)板書設(shè)計(jì)第一節(jié)行星的運(yùn)動(dòng)兩種學(xué)說的研究：地心說與日心說開普勒（天體運(yùn)行的立法者）行星運(yùn)動(dòng)定律發(fā)表意見：A．作為曲線運(yùn)動(dòng)會(huì)關(guān)注軌道什么樣？B．運(yùn)動(dòng)速