必修2《1.天体运动》优质课教案设计

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3.体会科学家在宣传和追求科学真理时所表现的坚定信念和献身精神。

重点难点

重点：开普勒三定律

难点：对开普勒三定律的理解和应用

设计思想

万有引力定律揭示了天体运动的规律与地上物体运动的规律具有内在的一致性，正是在该理论指导之下，人类成功登上了月球，实现了千百年来的飞天之梦。本节介绍了人类早期对天体运动的认识，重点是开普勒对行星运动描述的三定律。本节教学既是前面《匀速圆周运动》内容的进一步的延伸和拓展，又是为了学习万有引力定律和后续原子结构模型做铺垫。本节课在充分利用大量物理史实的基础上，以解决如何描述行星运动的系列问题为线索，围绕太阳-行星模型性展开教学，采取以启发式讲授为主的教学方式，指导阅读、比较历史上关于宇宙中心、行星运动轨迹的观点和思想，引导学生把物理事实作为证据的观念，根据证据、逻辑和已有知识做出科学解释，注重对学生进行科学精神与人文精神教育及科学方法教育。

教学资源 《天体运动》多媒体课件

教学设计

【课堂引入】

展示视频：“天宫一号”发射场景；“神舟九号”与“天宫一号”首次手控对接

（过渡：天宫一号是中国第一个目标飞行器和空间实验室，于2011年9月29日21时16分3秒在酒泉卫星发射中心发射，飞行器全长10.4米，最大直径3.35米，由实验舱和资源舱构成。它的发射标志着中国迈入中国航天“三步走”战略的第二步第二阶段。2011年11月3日凌晨实现与神舟八号飞船的对接任务。2012年6月18日14时14分与神舟九号对接成功。按照计划神舟十号飞船也将在接下来的时间里与天宫一号完成交会对接任务。“天宫一号”为什么能够上天？这就是本章要研究的主要内容，我们首先一起沿着前人的脚步来探究天体运动的规律。）

【课堂学习】

学习活动一：日心说（组织学生阅读课文，自主学习）

问题1：古代人们对天体运动有哪些观点?

（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。）

问题2：什么是“地心说”？

（地心说的代表人物是亚里士多德和托勒密。他们从人们的日常经验（太阳从东边升起，西边落下）提出地心说，认为地球是宇宙的中心，并且静止不动，所有行星围绕地球作圆周运动。地心说比较符合当时人们的经验和宗教神学的思想，成为神学的信条，被人们信奉了一千多年，但它所描述的天体运动，不仅复杂而且以此为依据所得的历法与实际差异很大。）

问题3：什么是“日心说”?

（日心说的代表人物是哥白尼，他在《天体运行论》一书中，对日心说进行了具体的论述和数学论证。认为太阳是静止不动的，地球和其他行星围绕太阳运动。把地球从天体运动的中心位置移到了一个普通的行星的位置。行星运动的描述显得更简单、更科学。日心说使科学从神学中解放出来，战胜了地心说，逐渐被人们接受。）

问题4：哥白尼的学说完全正确吗？大家知道是哪位科学家发现了行星运动的规律？

与地心说相比，哥白尼的日心说无疑是进步的，但他固守天体作匀速圆周运动的传统思想，追求数的和谐与美，他的天体运动模型缺乏深入的物理思考，实际上是一个数学模型。

丹麦天文学家第谷认为，要认识行星运动的规律，需要积累高度精确的观测资料，他连续二十年，对行星的位置进行了精确的测量，虽然没有得到结果，但是他积累大量的观测数据。

第谷去世后，他的助手德国天文学家开普勒（571－1630）在最初研究他的导师第谷所记录的数据时，也是以行星绕太阳做匀速圆周运动的模型来思考问题的，但是所得结果却与第谷的观测数据至少有8分的角度误差。当时公认的第谷的观测误差不超过2分，开普勒想，这不容忽视的8分也许是因为人们认为行星绕太阳做匀速圆周运动所造成的。至此，人们长期以来视为真理的观念——天体做匀速圆周运动，第一次受到了怀疑。后来开普勒又仔细研究了第谷的观测资料，经过四年多的刻苦计算，先后否定了19种设想，最后终于发现了天体运动的规律，提出了著名的行星运动定律。

（这部分内容学生不太熟悉，应以教师介绍为主，同时利用史实让学生体会科学研究的艰辛，真理的得出来之不易，要经历几代人的共同努力。另外，通过开普勒的事例培养学生严谨的态度：即使是8分的误差也是不容忽略的。）

学习活动二：开普勒行星运动定律