行星的運(yùn)動(dòng)
教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)目標(biāo)
通過(guò)學(xué)習(xí)物理學(xué)史的知識(shí)，使學(xué)生了解地心說(shuō)（托勒密）和日心說(shuō)（哥白尼）分別以不同的參照物觀察天體運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)；通過(guò)學(xué)習(xí)開(kāi)普勒對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的描述，了解牛頓是通過(guò)總結(jié)前人的經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了萬(wàn)有引力定律．
能力目標(biāo)
通過(guò)學(xué)生的閱讀使學(xué)生知道開(kāi)普勒對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的描述；
情感目標(biāo)
使學(xué)生在了解地心說(shuō)和日心說(shuō)兩種不同的觀點(diǎn)，也使學(xué)生懂得科學(xué)的道路并不是平坦的光明大道，也是要通過(guò)斗爭(zhēng)，甚至?xí)冻錾拇鷥r(jià)；
說(shuō)明：
1、日心、地心學(xué)說(shuō)及兩者之間的爭(zhēng)論有許多內(nèi)容可向?qū)W生介紹，教材為了簡(jiǎn)單明了地簡(jiǎn)述開(kāi)普勒關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，沒(méi)有過(guò)多地?cái)⑹鲞@些內(nèi)容.教學(xué)中可根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況加以補(bǔ)充.
2、這一節(jié)的教學(xué)除向?qū)W生介紹日心、地心學(xué)說(shuō)之爭(zhēng)外，還要注意向?qū)W生說(shuō)明古時(shí)候人們總是認(rèn)為天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)是由于它遵循的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與地面上物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律不同.
3.學(xué)習(xí)這一節(jié)的主要目的是為了下一節(jié)推導(dǎo)萬(wàn)有引力定律做鋪墊，因此教材中沒(méi)有過(guò)重地講述開(kāi)普勒的三大定律，而是將三大定律的內(nèi)容綜合在一起加以說(shuō)明，節(jié)后也沒(méi)有安排練習(xí).希望老師能合理地安排這一節(jié)的教學(xué).
教學(xué)建議
教材分析
本節(jié)教材首先讓學(xué)生在上課前準(zhǔn)備大量的資料并進(jìn)行閱讀，如：第谷在1572年時(shí)發(fā)現(xiàn)在仙后座中有一顆很亮的新星，從此連續(xù)十幾個(gè)月觀察這顆星從明亮到消失的過(guò)程，并用儀器定位確證是恒星（后稱(chēng)第谷星，是銀河系一顆超新星），打破了歷來(lái)“恒星不變”的學(xué)說(shuō)．伽利略開(kāi)創(chuàng)了以實(shí)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)并具有嚴(yán)密邏輯體系和數(shù)學(xué)表述形式的近代科學(xué)．為推翻以亞里士多德為旗號(hào)的經(jīng)院哲學(xué)對(duì)科學(xué)的禁錮、改變與加深人類(lèi)對(duì)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和宇宙的科學(xué)認(rèn)識(shí)而奮斗了一生，因此被譽(yù)為“近代科學(xué)之父”．開(kāi)普勒幼年時(shí)期的不幸，通過(guò)自身不懈的努力完成了第谷未完成的工作．這些物理學(xué)家的有關(guān)資料可以幫助學(xué)生在了解萬(wàn)有引力定律發(fā)現(xiàn)的過(guò)程中體會(huì)科學(xué)家們追求真理、實(shí)事求是、不畏強(qiáng)權(quán)的精神．
教法建議
具體授課中教師可以用故事的形式講述．也可通過(guò)放資料片和圖片的形式講述．也可大膽的讓學(xué)生進(jìn)行發(fā)言．
在講授“日心說(shuō)”和“地心說(shuō)”時(shí)，先不要否定“地心說(shuō)”，讓學(xué)生了解托勒密巧妙的解釋?zhuān)瑫r(shí)讓學(xué)生明白哥白尼的理論推翻了統(tǒng)治人類(lèi)長(zhǎng)達(dá)一千余年的地球是宇宙中心的“地心說(shuō)”理論，為宣傳和捍衛(wèi)這一學(xué)說(shuō)，意大利的思想家布魯諾慘遭燒死，伽利略也為此受到殘酷迫害．不必給結(jié)論，讓學(xué)生自行得出結(jié)論．
典型例題
關(guān)于開(kāi)普勒的三大定律
例1 月球環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑約為地球半徑的60倍，運(yùn)行周期約為27天。應(yīng)用開(kāi)普勒定律計(jì)算：在赤道平面內(nèi)離地面多少高度，人造地球衛(wèi)星可以隨地球一起轉(zhuǎn)動(dòng)，就像停留在無(wú)空中不動(dòng)一樣．
分析：月球和人造地球衛(wèi)星都在環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng)，根據(jù)開(kāi)普勒第三定律，它們運(yùn)行軌道的半徑的三次方跟圓周運(yùn)動(dòng)周期的二次方的比值都是相等的．
解：設(shè)人造地球衛(wèi)星運(yùn)行半徑為R，周期為T(mén)，根據(jù)開(kāi)普勒第三定律有：
同理設(shè)月球軌道半徑為 ，周期為 ，也有：
由以上兩式可得：
在赤道平面內(nèi)離地面高度：
km
點(diǎn)評(píng)：隨地球一起轉(zhuǎn)動(dòng)，就好像停留在天空中的衛(wèi)星，通常稱(chēng)之為定點(diǎn)衛(wèi)星．它們離地面的高度是一個(gè)確定的值，不能隨意變動(dòng)。
利用月相求解月球公轉(zhuǎn)周期
例2 若近似認(rèn)為月球繞地球公轉(zhuǎn)與地球繞日公轉(zhuǎn)的軌道在同一平面內(nèi)，且都為正圓.又知這兩種轉(zhuǎn)動(dòng)同向，如圖所示，月相變化的周期為29.5天（圖是相繼兩次滿月，月、地、日相對(duì)位置示意圖）．
解：月球公轉(zhuǎn)（2π+ ）用了29.5天．
故轉(zhuǎn)過(guò)2π只用 天．
由地球公轉(zhuǎn)知 ．
所以 =27.3天．
例3 如圖所示，A、B、C是在地球大氣層外的圓形軌道上運(yùn)行的三顆人造地球衛(wèi)星，下列說(shuō)法中正確的是哪個(gè)？（ ）
A．B、C的線速度相等，且大于A的線速度
B．B、C的周期相等，且大于A的周期
C．B、C的向心加速度相等，且大于A的向心加速度
D．若C的速率增大可追上同一軌道上的B
分析：由衛(wèi)星線速度公式 可以判斷出 ，因而選項(xiàng)A是錯(cuò)誤的．
由衛(wèi)星運(yùn)行周期公式 ，可以判斷出 ，故選項(xiàng)B是正確的．
衛(wèi)星的向心加速度是萬(wàn)有引力作用于衛(wèi)星上產(chǎn)生的，由 ，可知 ， 因而選項(xiàng)C是錯(cuò)誤的．
若使衛(wèi)星C速率增大，則必然會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)星C偏離原軌道，它不可能追上衛(wèi)星B，故D也是錯(cuò)誤的．
解：本題正確選項(xiàng)為B。
點(diǎn)評(píng)：由于人造地球衛(wèi)星在軌道上運(yùn)行時(shí)，所需要的向心力是由萬(wàn)有引力提供的，若由于某種原因，使衛(wèi)星的速度增大。則所需要的向心力也必然會(huì)增加，而萬(wàn)有引力在軌道不變的時(shí)候，是不可能增加的，這樣衛(wèi)星由于所需要的向心力大于外界所提供的向心力而會(huì)作離心運(yùn)動(dòng)。
探究活動(dòng)
1、觀察月亮的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象.
2、觀察日出現(xiàn)象.
行星的運(yùn)動(dòng)
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