《行星的运动》教学设计

第一篇：《行星的运动》教学设计

《行星的运动》教学设计

【教材分析】

本节课的学习内容，是学习万有引力定律及天体运动问题的基础和前提。本节内容的特点是：知识内容较少，但包含着的科学史料十分丰富，因此，本课的教学设计应该立足于学生的科学精神的培养，让学生在科学家关于天体运动问题的研究历史中，感悟科学家求真、求简的研究思想和献身于科学的精神。【设计说明】

开普勒的行星运动定律是本节课的中心内容，围绕这个中心内容，所展开的是人类对天体运动认识的艰难历程，这正是对学生进行物理史、科学史教育的契机。通过对历史的了解培养学生的历史唯物主义观点、辩证唯物注意观点，激发学生不迷信权威，不迷信教条的创新精神，树立献身科学的决心和信心是这节课的教学重点。因此，激趣及展现科学家独特的思维方式及推理方法是本设计的中心。【教学流程】

展示我们所知道的宇宙—日心说与地心说—开普勒行星运动定律—椭圆轨道特征—行星运动定律的意义—解决问题 【教学目标】

一、知识与技能

认识椭圆；了解人类对天体运行的研究历史；理解开普勒三定律。

二、过程与方法

通过对天体运行研究历史的了解，体会科学研究的一般思路与方法──质疑、批判、猜测、观察与实验。

三、情感态度价值观

通过对天体运行研究历史的了解，培养学生尊重客观事实、勇于创新、实事求是的科学态度，感悟科学家对科学的执著和献身精神，培养学生热爱科学、献身科学的精神。

【教学重点】

开普勒三定律。

【教学难点】

行星的椭圆轨道。体验和理解把实验归纳和数学演绎结合起来研究问题的科学方法。

【教具准备】

多媒体课件 实物投影仪 细线 图钉 木板、白纸 铅笔

【教学过程】

一、引入新课

（一）、我们所知道的宇宙——多媒体演示大宇宙，并阅读文字：当代天文学的研究成果表明：

宇宙是有层次结构的、物质形态多样的、不断运动发展的天体系统。

由小到大－卫星、行星、恒星、星云、银河系及河外星系、星系团、本超星系团。太阳系－由八大行星、小行星、彗星和流星体组成;银河系－由2500亿颗类似太阳的恒星和星际物质构成更巨大的天体系统； 星系团－大约由10亿个类似银河系的河外星系聚集成大大小小的集团； 本星系群－包括银河系在内约40个星系构成的一个小星系团。超星系团－若干星系团集聚在一起构成更大、更高一层次的天体系统； 本超星系团－本星系群和其附近的约50个星系团构成的超星系团叫做本超星系团。

（二）、多媒体演示太阳系八大行星，指出冥王星为何不再是太阳的行星。

二、新课教学

请同学们阅读教材p32第一自然段内容讨论思考下列问题： 1.古代人对天体运动存在哪些看法？

2.“地心说”和“日心说”的观点分别是什么？ 3.为什么“地心说”在古代长期被认为是正确的？

教师讲述：人类对天体运行的认识，起源于托勒密的“地心说”，经哥白尼发展到了“日心说”，开普勒的“行星运动定律”第一次为天体的运动立了法。而完全解决天体运动问题的则是“站在巨人肩膀上”的牛顿。

探究一：第谷、开普勒的研究 ．课件展示一：人类对天体运动的认识历史 课件展示二：地心说与日心说

（1）地心说：认为地球是宇宙中心，任何星球都围绕地球旋转。该学说最初由古希腊学者欧多克斯提出，后经亚里士多德、托勒密进一步发展而逐渐建立和完善起来。尽管它把地球当作宇宙中心是错误的，然而地心说是世界上第一个行星体系模型，它的历史功绩不应抹杀。

n

托勒密于公元二世纪，提出了自己的宇宙结构学说，即“地心说”.n

地心说认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮及其他的行星都绕地球运动．

n

地心说直到16世纪才被哥白尼推翻.（2）日心说

n

日心说认为太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动． n

1543 年哥白尼的《天体运行论》 出版，书中详细描述了日心说理论.开普勒（1571-1630），德国天文学家，第谷的助手,擅长数学归纳，他按照匀速圆周运动进行尝试性计算，与第谷的观测数据有8分的角度偏差，哥白尼的“完美”“和谐”的匀速圆周运动第一次受到了怀疑.3．做一做：画椭圆──认识椭圆：两个焦点、长短半轴，椭圆上的点到两焦点的距离之和总从什么规律？

4．组织讨论：分组讨论──展示结果──师生评价──教师小结

（1）日心说的基本内容是什么？

所有行星都围绕太阳运动，太阳是行星运动轨道的中心。

（2）第谷的主要贡献是什么？

建立天文台、创造观测仪器，一生致力于对天体运动的观察和数据的收集整理，为开普勒的研究提供了有力的事实依据。

（3）开普勒对天体运行规律研究的成果是什么？

师生总结──开普勒行星运动定律

1．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。

2．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面积。

3．所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，即

教师讲述──式中的k是只与太阳有关，与行星无关的常数。

教师讲述──开普勒的行星运动定律，奠定了现代天文学的基础，牛顿正是在这个基础上，提出了质点模型、发明使用了微积分，舍弃了其它行星的影响，才发现了万有引力定律，实现了天上、地上运动的统一。

实际上，行星的运动轨道十分接近圆，在中学阶段的研究中我们按圆轨道处理。这样就可以说：

1．行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心；

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．所有行星的轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。需要注意：（1）开普勒定律不仅适用于行星，也适用于卫星，只不过此时比值 k 是由行星质量所决定的另一恒量．

（2）行星的轨道都跟圆近似，因此计算时可以认为行星是做匀速圆周运动．（3）开普勒定律是总结行星运动的观察结果而总结归纳出来的规律，它们每一条都是经验定律，都是从观察行星运动所取得的资料中总结出来的．

【课堂练习】

例1：我们知道木星围绕太阳运行，那么：（1）以木星绕太阳的运行轨道为参考，太阳处在什么位置？木星运行中经过轨道上的不同位置时线速度一样吗？如何改变？（2）地球、木星公转轨道的半长轴分别是a1．a2，周期分别是T1．T2，则这四个数据间有什么关系？

解析：（1）一个焦点上，离太阳近时线速度大，离太阳远时线速度小。木星由远日点向近日点运动时线速度增大，反之减小。（2）或

例2：若按近似处理办法，上例中各问题的结果如何？

解析：（1）圆心，不变。（2）

或 思考练习

1．第谷、开普勒是在怎样的社会环境和科学技术条件下研究天体运行规律，并得出结果的？ 2．苏格拉底认为，真理的产生就像婴儿的出生一样，是一个痛苦的过程，这个过程需要自己的努力，更需要别人的帮助。从本节课的学习，谈谈你对此的理解。

三、新课小结

教师讲述──开普勒的行星运动定律，为人们揭开了天体运动的神秘面纱，使人们认识到，天体的运动是可以被认识的不是神秘莫测的，更重要的是动摇了“上帝主宰一切”的神学思想对人们的束缚，开创了运用科学方法研究宇宙天体的先河，催生了现代天文学。

四、布置作业

1．复习课文，继续完成两个思考题。书面完成课本“问题与练习”1─4。

2．阅读课本33页“科学足迹”，撰写小论文《艰难的历程》。

3．思考问题：是什么力使一颗星围绕另一颗星运动？并预习下节学习内容。

第二篇：行星的运动教学设计

★课题 6.1 行星的运动 ★教学目标(一)知识与技能: 1.知道地心说和日心说的基本内容。

2.学习开普勒三大定律，能用三大定律解决问题。

3.了解人类对行星的认识过程是漫长复杂的，真是来之不易的。

(二)过程与方法: 4.体会精确的观察记录在科学研究中的重要地位。5.对过对开普勒三定律的学习了解天体运动的规律。

(三)情感态度与价值观: 6.通过托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、开普勒等几位科学家对行星运动的不同认识，了解人类认识事物本质的曲折性并加深对行星运动的理解。

7.了解伽利略等科学家为科学献身的精神，学习前人对问题一丝不苟、孜孜以求的精神。

★重难点：

掌握天体运动的演变过程;熟记开普勒三定律.★课时安排:1课时

★新课引入：同学们，在前面的学习中我们已经学习了运动学静力学及动力学的基本知识并且用这些知识研究了地面上物体的运动，现在我们就放开视野,从今天开始我们来研究天空中的运动：天体运动。首先是太阳系行星的运动.研究天体的运动是从古到今科学研究的永恒主题。关于行星的运动，历史上有两种对立的说法，这是历史上牺牲最大的科学争论。

★新课教学

一、地心说

1、地心说：认为地球是宇宙中心，任何星球都围绕地球旋转。

2、代表人物：托勒密(公元90——168年)

3、存在条件：第一符合人们的日常经验，第二人们多信奉宗教神学，认为地球是宇宙中心。但: 随着观测精度的不断提高，地心说算出的行星位置偏离观测位置越来越大

二、日心说

1、日心说：太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动

2、代表人物：哥白尼（1473——1543）

3、存在条件：地心说解释天体运动不仅复杂，而且许多问题都不能解释。而用日心说，许多天体运动的问题不但能解决，而且还变得特别简单。

进入高中物理的第一节课就学了参考系的选择,我们知道运动的描述是相对的,从表面上看,两学说只不过是参考系的改变.但大家要注意,这是一两千年前的争论,运动描述的相对性是物理学发展后,一非常现代的科学观点,它们所谓的静止是绝对静止,就像我们还没读书,没学物理时认为地面是绝对静止的,其它物体相对地面的在动叫做运动的物体,地心说的观点就是地球绝对静止,日心说的观点就是太阳绝对静止.现在看来古代的两种学说都不完善，地心说和日心说的共同点：天体的运动都是匀速圆周运动。因为太阳、地球等天体都是运动的(运动是绝对的)，鉴于当时对自然科学的认识能力，日心说比地心说更先进,在太阳系中我们认为太阳是静止的

师：“日心说”所以能够战胜“地心说”是因为好多“地心说”不能解析的现象“日心说”则能说明，也就是说，“日心说”比“地心说”更科学、更接近事实.例如：若地球不动，昼夜交替是太阳绕地球运动形成的.那么，每天的情况就应是相同的，而事实上，每天白天的长短不同，冷暖不同.而“日心说”则能说明这种情况：白昼是地球自转形成的，而四季是地球绕太阳公转形成的。

三、天才观测家-第谷的观测(纯肉眼观测)

1、第谷（1546——1601）是丹麦的天文学家、观测家，历时20年的观测，记录了行星、月亮、彗星的位置。

2、第谷虽然本人没有描绘出行星运动的规律，但他积累的资料为开普勒的研究提供了坚实的基础

天才观测家又有一学生是天才数学家-----开普勒

他分析他导师-第谷数据得出结论：行星运动的轨道不是圆周运动而是绕椭圆运动

四、补充:简介椭圆(可使学生实验体验椭圆)小结：两个图钉位置靠的越近，椭圆就越接近于圆

五、开普勒三定律：

1．开普勒第一定律——椭圆轨道定律

所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。注意：九大行星的轨道半径不同且所在的轨道平面不在同一个轨道平面上

开普勒指出运动轨道不是圆,那么就不可能如上两学说做匀速圆周运动,行星运动的速度是怎样的呢? 2．开普勒第二定律——又叫面积定律

任何一个行星与太阳的联线在相等的时间内扫过的面积相等。---------近快远慢 注意：行星环绕太阳公转的角速度不相等

小结：开普勒第一、二定律推翻了地心说和日心说所描述的天体是做匀速圆周运动的结论

3．开普勒第三定律(十年磨一剑)——又叫周期定律

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a3 ／ T2=k a3【问题】：公式2k中的比例系数k可能与谁有关？

T【解析】：开普勒第三定律知：所有行星绕太阳运动的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．因为常数k对于所有行星都相同，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【牢记】

拓展: a)开普勒定律不仅适用于行星绕太阳运动，同时它适用于所有的天体运动。只不

R3R3过对于不同的中心天体，2k中的k值不一样。如金星绕太阳的2与地球绕太阳

TTR3R3的2是一样的，因为它们的中心天体一样，均是太阳。但月球绕地球运动的2与地TTR3球绕太阳的2是不一样的，因为它们的中心天体不一样。

T六.对天体运动的处理方法

由于大多数行星绕太阳运动的轨道与圆十分接近，因此，在中学阶段的研究可以按圆周运动处理，这样开普勒三定律就可以这样说：

1、多数大行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心

2、对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的速度不变，即行星做匀速圆周运动(回到日心说)

3、所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，即r3 ／ T2=k 典型例题： 例题1：

关于行星的运动下列说法中正确的（bd）A、行星轨道的半长轴越长，自转周期就越大 B、行星轨道的半长轴越长，公转周期就越大 C、水星的半长轴最短，则公转周期最大

D、冥王星离太阳最远，绕太阳运行的公转周期最长 例题I1：书33页,问题与练习1.最后:开普勒定律是根据行星运动的现察结果而总结归纳出来的规律．它们每一条都是经验定律，都是从行星运动所取得的资料中总结出来的规律．开普勒定律只涉及运动学、几何学方面的内容，不涉及力学原因。是什么力使得行星做这种变速运动呢?且看下节内容.作业:阅读科学足迹

★版式设计: 6.1 行星的运动

1.两种学说:(1)地心说:地球静止

(2)日心说:太阳静止(绝对静止)2.开普勒三定律:(1)开~~一~~:椭圆轨道定律

(2)开~~二~~:面积定律:----近快远慢

(3)开~~三~~:周期定律: a3 ／ T2=k(k只与中心天体太阳有关)拓展:开普勒定律适用于所有的天体运动。3.中学阶段处理:(1)圆周运动

(2)匀速率

(3)r3 ／ T2=k

第三篇：《行星的运动》教学反思

《行星的运动》是高中物理必修二第六章第一节的内容。本节课讲授天体运动的规律，而天体虽然对我们的生活影响巨大，但总觉得是距离遥远，认识较少。因此首先要让学生感兴趣，并学会将天体运动转化成为现实生活中的模型，与上一章曲线运动的知识相结合。

第六章《万有引力定律》这一章是第五章《曲线运动》的实际应用，因此，首先要先帮助学生建立行星运动的模型，即匀速圆周运动的模型。

在进行《行星的运动》的课程设计时，我希望通过穿插着的物理学发展史，渗透物理文化的教育，与先哲对话，与历史沟通，领略了人类宇宙观的演变历程，解释学生学习中的种种疑点，点燃学生对宇宙探索的热情，充分展示科学规律的发展过程，培养学生的科学思维能力，使得学生能在快乐中学习，在学习的过程中找到快乐。

我在一个专业的天文网站上下载了许多美国航天局公开的照片，这些珍贵的照片让星星不再神秘，拉近了人与天空的距离，让学生真切得感受到天文学的魅力。通过对太阳系大行星的介绍，同学们兴趣盎然，对即将学习的天体运动一章充满好奇和渴望。

通过对托勒密-哥白尼-布鲁诺-伽利略-第谷-开普勒这些科学家们对天文学的贡献，让学生体会到科学之路的艰辛和曲折，培养学生的科学信仰。我在天文学发展史上用力较多的时间，这是以个难得的机会，让学生认识到物理学并不是冰冷无情的，而是有血有肉，活生生的。

在介绍完开普勒第一定律后，由于考虑到学生在数学上的知识还未能对椭圆有一个全面的认识，因此，在教学设计时我排让学生自己动手画椭圆，体验行星绕着太阳的运动的这么一个环节，在椭圆画出后，通过观察可以发现，当两定点的距离较近时画出的椭圆近似位一个圆，为今后在处理行星的运动问题时把轨道视为一个圆作铺垫。这部分的教学内容主要以体验为主，使学生领略宇宙中行星运动的特点。改进：在本环节的教学中，可以提前生自制画椭圆的工具，使学生的动手能力得到加强。

本堂课教学设计的一个环节，就是在学生学习了开普勒第三定律后，提供相关天体数据给学生计算开普勒第三定律。开普勒第三定律是经过开普勒近十八年的研究得出的重要结论，为了让同学们理解并掌握这一定律，让学生通过观察第谷的观测数据，计算行星与太阳之间的距离与周期之间的关系，最后得出结论，体验前人发现科学规律的艰难历程，培养学生对物理知识的求知欲。但对学生计算天体运动数据的速度和准确性的预想不准，导致在这一环节占用的时间较多，而影响了这节课的时间安排，这是这节课遗憾之一，改进方法：让学生分组计算可以大大提高课堂效率。

本节课共设计了两道练习题，第一道考察学生对科学史的记忆，让学生牢记科学前辈的.贡献；第二题是利用开普勒第三定律的比例计算行星的周期之比，让学生趁热打铁，学以致用。

物理学科的教学，一定要注重科学性、严谨性、条理性。在教授开普勒行星运动定律时，我对学生的基础掌握不够到位，学生在理解时却总是表露出似是而非，模棱两可，看是懂了，做却错了。究其原因，是我在开普勒第三定律的解释上没有重点强调，学生在接受起来需要一定的时间。在以后课堂上我多多与学生的交流，了解学生的理解误区，加以纠正，使学生正确地掌握解决思路，形成规范的解题过程。

本节课的课堂气氛十分活跃，虽然没有实验，但同学们被美丽的天体图片深深吸引，对学习内容充满求知欲，课堂效率也提高了，对于学生来说，这节课就像是学习生活中的惊喜。兴趣是最好的老师，让学生对所学习的内容感兴趣，会让课堂事半功倍，比课堂管理更行之有效。

本节课的授课内容特殊，并不是物理常规的课程，而是重在物理学史，所以教学模式的可复制性不强，但这是一个很好的开始，课堂拉近了学生与老师的距离，激发起学生对知识的渴望，让学生产生强烈的求知欲望，这是所有老师都很享受的一种教学状态，它并不只作用于这一节课上，还会延续到下一节，甚至整章的学习中，让学生的学习变成一种良好的自主学习模式。在今后的课堂中可以采用这种模式，在每一章的第一节，先激发学生学习的兴趣，然后明确本章中要学习的内容，解决的问题，在以后每节课的开始，明确本节课所要解决的问题，给学生设立一个又一个目标，让学生在学习的路上，不迷茫，不气馁，时时都有希望，并且获得成就感。

学生在学习过程中对开普勒三定律的理解并不能一下子到位，凡事都需要一个过程，学习尤其如此，就像植物生长一样，老师能做的就是保证足够的知识供养，但不可躁进，否则违反了自然规律，只能是揠苗助长，我在这个方面，做的一直不是很好，太急躁，没耐心这些都不是一个合格的教师身上应该有的东西，今后，我要更加注意这一方面，面对学生的知识空白，我应该更加合理地，更加耐心地去供给营养，并耐心地等待这些营养被消化掉，后者与前者同样重要。同时，学生不仅在跟自己学知识，作为老师，生活的态度，工作的态度同样会影响到学生，所以，要让学生看到一个有条不紊，自信从容的老师是我现阶段的目标。

在教学设计和教学中我还存在很多不足之处，我会不断的改进，力求在接下来的教学中取得更大的进步，不断的提升自己的业务水平。

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第四篇：行星的运动教案

7.1 行星的运动

★新课标要求

（一）知识与技能

1、知道地心说和日心说的基本内容。

2、知道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。

3、知道所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，且这个比值与行星的质量无关，但与太阳的质量有关。

4、理解人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，真理是来之不易的。

（二）过程与方法

通过托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、开普勒等几位科学家对行星运动的不同认识，了解人类认识事物本质的曲折性并加深对行星运动的理解。

（三）情感、态度与价值观

1、澄清对天体运动神秘模糊的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法。

2、感悟科学是人类进步不竭的动力。★教学重点

开普勒行星运动定律 ★教学难点

对开普勒行星运动定律的理解和应用 ★教学方法

教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。★教学工具

计算机、投影仪等多媒体教学设备 ★教学过程

（一）引入新课

教师活动：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。由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，伟大的科学家们对它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。

（二）进行新课

1、古人对天体运动的看法及发展过程

教师活动：引导学生阅读教材第一段，投影出示以下提纲：

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? 学生活动：阅读课文，并从课文中找出相应的答案。学生代表发言。

1、在古代，人们对于天体的运动存在着地心说和日心说两种对立的看法。

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。因为常数k对于所有行星都相同，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。

（三）课堂总结、点评

教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。

学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。

点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。

教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。

（四）实例探究

［例1］关于行星的运动以下说法正确的是（）A．行星轨道的半长轴越长，自转周期就越长 B．行星轨道的半长轴越长，公转周期就越长 C．水星轨道的半长轴最短，公转周期就最长 D．冥王星离太阳“最远”，公转周期就最长

a3分析： 由开普勒第三定律2k可知，a越大，T越大，故BD正确，C错误；式中T的T是公转周期而非自转周期，故A错。

答案：BD ［例2］已知木星绕太阳公转的周期是地球绕太阳公转周期的12倍。则木星绕太阳公转轨道的半长轴为地球公转轨道半长轴的 倍。

思维入门指导： 木星和地球均为绕太阳运行的行星，可利用开普勒第三定律直接求解。本题考查开普勒第三定律的应用。

a3解：由开普勒第三定律2k可知：

T3a13a2对地球：2k

对木星2k

T1T22所以a23(T2/T1)a15.24a1

a3点拨：在利用开普勒第三定律解题时，应注意它们的比值2k中的k是一个与行星

T运动无关的常量。

第五篇：第一节“行星的运动”教案

第一节“行星的运动”教案

★教学目标

1.知道地心说和日心说的基本内容。

2.学习开普勒三大定律，能用三大定律解决问题。

3.了解人类对行星的认识过程是漫长复杂的，真是来之不易的。★教学过程

一、引入 师：同学们，在前面的学习中我们研究了地面上物体的运动，从今天开始我们来研究天空中的运动：天体运动。师：自古以来，当人们仰望星空时，天空中壮丽璀璨的现象便吸引了他们的注意。智慧的头脑开始探索星体运动的奥秘。直到二十一世纪的今天，科学迅猛发展，人类终于能够飞出地球，登上月球。还能飞向万籁俱寂的茫茫太空，探索更遥远的星球。但你可知道：人类走到这一步经过了多少艰辛曲折？在对行星规律的认识过程里人们经历了地心说、日心说及到开普勒定律。

二、地心说

古希腊的天文学家和哲学家通过直接的感性认识，认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳月亮等各星体都围绕地球做简单的完美的圆周运动。因为地心说符合人们的直接经验，如：太阳从东边升起，从西边落下；同时也符合强大的宗教神学关于地球是宇宙中心的认识，故地心说一度占据了统治地位。

代表人物：亚里士多德最先提出，古希腊的托勒密加以完善的

三、日心说

随着世界航海事业的发展，人们希望借助星星的位置为船队导航，因而对行星的运动观测越来越精确.再加上第谷等科学家经过长期观测及记录的大量的观测数据，用托勒密的“地心说”模型很难得出完美的解答.当时，哥伦布和麦哲伦的探险航行已经使不少人相信地球并不是一个平台，而是一个球体，哥白尼就开始推测是不是地球每天围绕自己的轴线旋转一周呢？他假设地球并不是宇宙的中心，它与其他行星都是围绕着太阳做匀速圆周运动.这就是“日心说”的模型。日心说认为太阳是宇宙的中心，且太阳是静止不动的，地球和其它行星都绕太阳做简单而完美的圆周运动。

代表人物：波兰科学家哥白尼

四、地心说与日心说的碰撞

师：两种学说斗争的时间很长，虽然地心说占据统治地位的时间长，但最终日心说战胜了地心说。师：“地心说”占统治地位时间较长的原因是由于它比较符合人们的日常经验，如：太阳从东边升起，从西边落下；同时它也符合当时在政治上占统治地位的宗教神学观点.师：“日心说”所以能够战胜“地心说”是因为好多“地心说”不能解析的现象“日心说”则能说明，也就是说，“日心说”比“地心说”更科学、更接近事实.例如：若地球不动，昼夜交替是太阳绕地球运动形成的.那么，每天的情况就应是相同的，而事实上，每天白天的长短不同，冷暖不同.而“日心说”则能说明这种情况：白昼是地球自转形成的，而四季是地球绕太阳公转形成的。师：虽然“地心说”符合人们的经验，但它还是错误的.进而说明“眼见为实”的说法并非绝对正确.例如：我们乘车时观察到树木在向后运动，而事实上并没有动(相对于地面).师：从目前科研结果和我们所掌握的知识来看，“日心说”也并不是绝对正确的，因为太阳只是太阳系的一个中心天体，而太阳系只是宇宙中众多星系之一，所以太阳并不是宇宙的中心，也不是静止不动的.“日心说”只是与“地心说”相比更准确一些罢了。师：经过前面的学习我们对“地心说”和“日心说”有了初步的认识，事实上从“地心说”向“日心说”的过渡经历了漫长的时间，并且科学家们付出了艰苦的奋斗，哥白尼就是其中一位.他在哥伦布和麦哲伦猜想的基础上，假设地球并不是宇宙的中心，而和其他天体一样都是绕太阳做匀速圆周运动的行星，从而使许多问题得以解决，也建立起了“日心说”的基本模型.但他的观点不符合当时欧洲统治教会的利益，因而受到了教会的迫害.使得这一正确的观点被推迟一个世纪才被人们接受。前人的这种对问题一丝不苟、孜孜以求的精神值得我们学习，所以我们对待学习要脚踏实地，认认真真，不放过一点疑问。

让学生课后阅读“科学足迹” 观看动画：日心说示意图；日地月 视频文件：地球自转与白天黑夜

五、开普勒三大定律 师：德国的物理学家开普勒继承和总结了他的导师第谷的全部观测资料及观测数据，也是以行星绕太阳做匀速圆周运动的模型来思考和计算的，因为不管是“地心说”还是“日 心说”，都把天体运动看得很神圣，认为天体运动必然是最完美、最和谐的匀速圆周运动。但结果总是与第谷的观测数据有8′的角度误差.当时公认的第谷的观测误差不超过2′（第谷是一个观察天才，它通过对780颗左右的恒星持续观察，将观测结果从前人的10′偏差减小到2′）开普勒想，天体运动很可能不是匀速圆周运动.在这个大胆思路下，开普勒又经过四年多的刻苦计算，先后否定了19种设想，最后终于计算出行星是绕太阳运动的，并且运动轨迹为椭圆，证明了哥白尼的“日心说”是正确的.并总结为行星运动三定律。

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焦点上。（椭圆定律）

课本“做一做”，了解椭圆的特点。

可以用一条细绳和两图钉来画椭圆．如图所示，把白纸镐在木板上，然后按上图钉．把细绳的两端系在图钉上，用一枝铅笔紧贴着细绳滑动，使绳始终保持张紧状态．铅笔在纸上画出的轨迹就是椭圆，图钉在纸上留下的痕迹叫做椭圆的焦点．

想一想，椭圆上某点到两个焦点的距离之和与椭圆上另一点到两个焦点的距离之和有什么关系? 观看动画：开普勒第一定律

【问题】：这一定律说明了行星运动轨迹的形状，那不同的行星绕大阳运行时椭圆轨道相同吗? 【解析】：不是。不同行星绕太阳运行的椭圆轨道不一样，但这些轨道有一个共同的焦点，即太阳所处的位置。观看动画：开普勒第一定律(双行星)【牢记】：不同行星绕太阳运行的椭圆轨道不一样，但这些轨道有一个共同的焦点，即太阳所处的位置。近日点 远日点

近日点

【补充】：因为地轴方向恒指向北极星方向，在近日点时，太阳直射南回归线（冬至），在远日点时，太

远日点

阳直射北回归线（夏至）。在春分和秋分时候太阳直射赤道。所以春夏比秋冬时间长，但因为地球轨道接近于圆，所以相差不了几天。

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时间内扫过相等的面积．（面积定律）

观看动画：开普勒第二定律

【问题】：行星沿着椭圆轨道运行，太阳位于椭圆的一个焦点上，则行星在远日点的速率与在近日点的速率谁大？

【解析】：根据相等时间的面积相等可知近日点速率大于远日点速率。【牢记】：行星在近日点的速率大于远日点的速率。

③开普勒第三定律：所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等．（周期定律）

a3若用a表示椭圆半长轴，T代表公转周期，则开普勒第三定律告诉我们：2k

T观看动画：开普勒第三定律

a3【问题】：公式2k中的比例系数k可能与谁有关？

T【解析】：开普勒第三定律知：所有行星绕太阳运动的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．因为常数k对于所有行星都相同，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 【牢记】：k与中心天体(太阳)有关

例

1、我们假设地球绕太阳运动时的轨道半长轴为为a地，公转周期为T地，火星绕太阳运 动的轨道半径为a火，公转周期为T火，那这些物理量之间应该满足怎样的关系？ 3r地日T地日23r火日T火日2k(常量)

六、太阳系 师：我们现在来了解一下太阳系的各行星及其运行情况。

师：自从冥王星于2006年8月24日被国际天文联会取消其行星地位，降为“矮行星”后，从此太阳系由“九大行星”变为“八大行星。我们先来看一些图片。

观看动画：九大行星运行图；九大行星

七、开普勒三大定律的近似处理 师：从刚才的研究我们发现，太阳系行星的轨道与圆十分接近，所以在阶段的研究中我们按圆轨道处理。这样，开普勒三大定律就可以说成 【牢记】：

①行星绕太阳运动轨道是圆，太阳处在圆心上。

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所有行星的轨道半径的三次方跟它的公转周期的平方的比值都相等。若用R代表轨道半

R3径，T代表公转周期，开普勒第三定律可以用公式表示为：2k,k与太阳有关。

T【参考资料】：给出太阳系九大行星平均轨道半径和周期的数值，供课后验证。

扩展及注意：

a)普勒定律不仅适用于行星绕太阳运动，同时它适用于所有的天体运动。只不过对于不同的中开

K火=3.36×10

k水=3.36×10 K金=3.35×10 K地=3.31×10

1818

R3R3R3心天体，2k中的k值不一样。如金星绕太阳的2与地球绕太阳的2是一样的，TTTR3R3因为它们的中心天体一样，均是太阳。但月球绕地球运动的2与地球绕太阳的2是

TT不一样的，因为它们的足以天体不一样。b)开普勒定律是根据行星运动的现察结果而总结归纳出来的规律．它们每一条都是经验定律，都是从行星运动所取得的资料中总结出来的规律．开普勒定律只涉及运动学、几何学方面的内容，不涉及力学原因。

c)开普勒关于行星运动的确切描述，不仅使人们在解决行星的运动学问题上有了依据，更澄清了人们对天体运动神秘、模糊的认识，同时也推动了对天体动力学问题的研究．

例

2、下列说法中正确的是（ABCD）

A.大多数人造地球卫星的轨道都是椭圆，地球处在这些椭圆的一个焦点上

B.人造地球卫星在椭圆轨道上运动时速度是不断变化的；在近日点附近速率大，远地点附近速率小；卫星与地心的连线，在相等时间内扫过的面积相等

C.大多数人造地球卫星的轨道，跟月亮绕地球运动的轨道，都可以近似看做为圆，这些圆的圆心在地心处

D.月亮和人造地球卫星绕地球运动，跟行星绕太阳运动，遵循相同的规律 例

3、关于开普勒定律，下列说法正确的是（ABC）

A.开普勒定律是根据长时间连续不断的、对行星位置观测记录的大量数据，进行计算分析后获得的结论

B.根据开普勒第二定律，行星在椭圆轨道上绕太阳运动的过程中，其速度随行星与太阳之间距离的变化而变化，距离小时速度大，距离大时速度小

C.行星绕太阳运动的轨道，可以近似看做为圆，即可以认为行星绕太阳做匀速圆周运动 D.开普勒定律，只适用于太阳系，对其他恒星系不适用；行星的卫星（包括人造卫星）绕行星的运动，是不遵循开普勒定律的

例

4、地球绕太阳的运行轨道是椭圆，因而地球与太阳之间的距离随季节变化。冬至这天地球离太阳最近，夏至最远。下列关于地球在这两天绕太阳公转速度大小的说法中，正确的是（B）

A．地球公转速度是不变的

B．冬至这天地球公转速度大 C．夏至这天地球公转速度大 D．无法确定

例

5、关于行星的运动说法正确的是（BD）

A、行星半长轴越长，自转周期越大 B、行星半长轴越长，公转周期越大 C、水星半长轴最短，公转周期最大 D、冥王星半长轴最长，公转周期最大

例

6、已知木星绕太阳的公转周期是地球绕太阳公转周期的12倍，则木星轨道半长轴是地球轨道半长轴的多少倍？ 3r木323r木T木rr地木31225.24【解析】：根据开普勒第三定律有T2T232木地r地T地r地