1行星的运动 1 了解人类对行星运动规律的认识过程 了解观察方法在认识行星运动规律中的作用 2 知道开普勒行星运动定律及其科学价值 了解开普勒第三定律中的k值的大小只与中心天体有关 3 体会科学家们的科学态度和科学精神 体会对描述自然追求简单和和谐是科学研究的动力之一 教学目标 重点 理解和掌握开普勒行星运动定律 认识行星的运动 学好本节有利于对宇宙中行星的运动规律的认识 掌握人类认识自然规律的科学方法 并有利于对人造卫星的学习 难点 对开普勒行星运动定律的理解和应用 重点难点 本节内容对学生来说是抽象的 陌生的 甚至无法去感知 对天体的运动充满好奇 又觉得非常神秘而不易理解 所以我们必须去引导学生了解人们对星体运动认识的发展过程 从 日心说 和 地心说 的内容到其两者之间的争论 从第谷的精心观测到开普勒的数学运算 在学生整体感知的过程中引导学生体会这些大师们对待问题的思路 方法及一丝不苟的科学精神 并激发学生热爱科学 探索真理的求知热情 教学建议 导入一 我们与无数生灵生活在地球上 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了无限的遐想之中 这浩瀚无垠的宇宙中有着无数的大小不一 形态各异的天体 它们的神秘始终让我们渴望了解 并不断地去探索 而伟大的天文学家 物理学家已为我们的探索开了头 让我们对宇宙来一个初步的了解 首先 我们来了解行星的运动情况 新课导入 导入二 在浩瀚的宇宙中有着无数大小不一 形态各异的天体 如月亮 地球 太阳 夜空中的星星 日出日落 斗转星移 各种天体都在不停地运动 我们知道 月亮绕着地球转 地球绕着太阳转 地球在公转的同时还在自转 天体的运动遵循着什么样的规律 关于不同星体的运动 有地心说和日心说 我们知道地心说是错误的 那么日心说是否就完美无缺呢 行星是否在做完美的匀速圆周运动呢 坐地日行八万里 巡天遥看一千河 由这些无数天体组成的广袤无垠的宇宙始终是人们渴望了解 不断探索的领域 下面 就让我们沿着先辈们的足迹去了解行星的运动特点 新课导入 1 地心说的代表人物是 这个学说的核心观点是认为地球是静止不动的 是宇宙的 2 日心说的代表人物是 这个学说的核心观点是认为太阳是静止不动的 地球和其他的行星都 地心说和日心说 知识必备 知识点一 托勒密 中心 哥白尼 围绕太阳运动 1 开普勒第一定律 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 2 开普勒第二定律 对任意一个行星来说 它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的 3 开普勒第三定律 所有行星的轨道的半长轴的三次方与它的公转周期的二次方的比值都 其数学表达式为 开普勒行星运动定律 知识必备 知识点二 焦点上 面积 相等 想一想 早期科学家对天体运动的研究有哪些主要成果 要点总结 学习互动 早期科学家对天体运动的研究 考点一 地球 太阳 学习互动 例1 多选 16世纪 哥白尼根据天文观测的大量资料 经过40多年的天文观测和潜心研究 提出 日心说 的如下四个基本论点 这四个论点目前看存在缺陷的是 A 宇宙的中心是太阳 所有行星都在绕太阳做匀速圆周运动B 地球是绕太阳做匀速圆周运动的行星 月球是绕地球做匀速圆周运动的卫星 它绕地球运动的同时还跟地球一起绕太阳运动C 太阳不转动 因为地球每天自西向东自转一周 造成太阳每天东升西落的现象D 与日地距离相比 其他恒星离地球都十分遥远 比日地距离大得多 答案 ABC 解析 太阳不是宇宙的中心 只是太阳系的中心天体 行星做的也不是匀速圆周运动 A存在缺陷 恒星是宇宙中的主要天体 宇宙中有很多恒星 太阳是离我们最近的一颗恒星 所有的恒星都在宇宙中高速运动着 月球绕地球运动的轨道也不是圆 故B C存在缺陷 想一想 行星在距太阳较近处与距太阳较远处相比较 运动速率何处较大 要点总结 1 行星绕太阳做椭圆运动 但它们的轨道一般接近圆 为简化运算 一般把天体的运动当作 来研究 椭圆的半长轴即为圆半径 2 开普勒第三定律既适用于椭圆运动又适用于圆周运动 对绕 运动的行星 其常量相同 3 根据开普勒第二定律 行星在 时的速度最大 在 时的速度最小 即行星从近日点到远日点的过程是 从远日点到近日点的过程是 4 开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳的运动 也适用于卫星绕行星的运动 卫星绕地球的运动同样满足卫星和地球的连线在相等时间内扫过的面积相等 学习互动 对开普勒行星运动定律的理解 考点二 匀速圆周运动 同一中心天体 近日点 远日点 减速过程 加速过程 学习互动 学习互动 答案 AD 学习互动 点评 对于开普勒第三定律 要特别注意两点 1 k值只与中心天体有关 2 此处的周期是公转周期 学习互动 开普勒第三定律的应用 考点三 学习互动 例3国际天文学联合会大会投票 通过了新的行星定义 冥王星被排除在太阳系大行星行列之外 太阳系的大行星数量将由九颗减为八颗 若八大行星绕太阳运行的轨迹可粗略地认为是圆 各星球半径和轨道半径如下表所示 从表中所列数据可以估算出海王星的公转周期最接近 A 80年B 120年C 165年D 200年 学习互动 答案 C 点评 注意本类题目中 地球绕太阳公转周期为1年 经常作为隐含条件出现 学习互动 答案 C 点评 本题为开普勒第三定律的直接应用 要注意角标的顺序 自我检测 1 早期科学家对天体运动的研究 下列说法正确的是 A 地球是宇宙的中心 太阳 月球及其他行星都绕地球运动B 太阳是宇宙的中心 所有天体都绕太阳运动C 太阳是静止不动的 地球和其他行星都绕太阳运动D 地心说 和 日心说 现在看来都是不正确的 答案 D 解析 地心说 是错误的 所以A错误 太阳系在银河系中运动 银河系也在运动 所以B C错误 D正确 自我检测 2 对开普勒行星运动定律的理解 图6 1 1是行星N绕恒星M运动情况的示意图 下列说法正确的是 A 速度最大时是在B点处B 速度最小时是在C点处C N从A到B做减速运动D N从B到A做减速运动 答案 C 解析 由开普勒第二定律可知 行星与恒星的连线在相同时间内应该扫过相同的面积 A离恒星较近 要想在同样的时间内扫过相同的面积 则必须通过更长的弧长 所以在A点的速度是最大的 而在B点的速度是最小的 故选项A B均错误 所以从A到B是减速运动 从B到A是加速运动 选项C正确 D错误 图6 1 1 自我检测 3 开普勒第三定律的理解 理论和实践证明 开普勒行星运动定律不仅适用于太阳系中的天体运动 而且对一切天体 包括卫星绕行星的运动 都适用 关于开普勒第三定律的公式a2 T2 k 下列说法正确的是 A 公式只适用于轨道是椭圆的运动B 式中的k值 对于所有行星 或卫星 都相等C 式中的k值 只与中心天体有关 与绕中心天体旋转的行星 或卫星 无关D 若已知月球与地球之间的距离 根据公式可求出地球与太阳之间的距离 答案 C 解析 如果行星 或卫星 的轨道为圆轨道 公式 k也适用 但此时公式中的a为轨道半径 故A项错误 比例系数k是一个由中心天体决定而与行星 或卫星 无关的常量 但不同的中心天体对应的k值不同 故B项错误 C项正确 月球绕地球转动的k值与地球绕太阳转动的k值不同 故D项错误