中小学教育资源及组卷应用平台 高中物理必修二素养提升学案 第七章 万有引力与宇宙航行 7.1 行星的运动 【学习目标与核心素养】 一．知识与技能 1. 了解人类对行星运动规律的认识历程；了解观察的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，知道开普勒行星运动定律的科学价值，了解开普勒第三定律中k值的大小只与中心天体有关； 二．过程与方法 1. 体会科学家们实事求是、尊重客观事实、不迷信权威、敢于坚持真理和勇于探索的科学态度和科学精神，体会描述自然追求简单和谐是科学研究的动力之一； 2.经历科学探究的过程，体验科学探究的思维方法，培养学生观察、分析的能力。 3．情感态度与价值观 1.通过了解开普勒行星运动定律的科学价值，培养他们体会科学家们实事求是、尊重客观事实、不迷信权威、敢于坚持真理和勇于探索的科学态度和科学精神。 2.培养学生解决物理问题的科学思维方法，培养学生的创造性思维过程以及初步的观察、分析和概括能力。 【知识探究】 不同行星都在各自的轨道上绕太阳运行，行星运行的轨道有怎样的特点 行星绕太阳运行的周期与距离太阳的远近是否存在某种关系 【提出问题】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。地心说认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月球以及其他星体都绕地球运动。它符合人们的直接经验。日心说则认为太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动，似乎与人们的生活经验不相符经过长期论争，日心说战胜了地心说，最终被接受。无论地心说还是日心说，古人都把天体的运动看得很神圣，认为天体的运动必然是最完美、最和谐的匀速圆周运动。行星运动果真如此吗 （1）开普勒定律 德国天文学家开普勒用20年的时间研究了丹麦天文学家第谷的行星观测记录，发现如果假设行星的运动是匀速圆周运动，计算所得的数据与观测数据不符;只有假设行星绕太阳运动的轨道不是圆，而是椭圆，才能解释这种差别。他还发现了行星运动的其他规律。开普勒分别于1609年和1619年发表了他发现的下列规律，后人称为开普勒行星运动定律。 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。 【特别提醒】开普勒第一定律告诉我们:行星绕太阳运行的轨道严格来说不是圆而是椭圆;太阳不在椭圆的中心，而是在其中一个焦点上;行星与太阳间的距离是不断变化的。 可以用一条细绳和两只图打来画椭圆。如图，把白纸铺在木板上，然后按上图钉。把细绳的两端系在图打上，用一支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作椭圆的焦点。 保持绳长不变，当两焦点不断靠近时，椭圆形状如何变化？焦点重合时，半长轴转变为什么？ 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的面积相等。 开普勒第三定律： 所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等。 【思考】开普勒三定律如何解读，如何理解？三个定律各自适合什么情况解决问题？ 【总结提升】 开普勒第一定律指明了太阳的位置和行星轨道的特点； 开普勒第二定律揭示了同一行星在距太阳不同距离时运动快慢的规律； 开普勒第三定律揭示了不同行星运动的周期规律。 【温馨提示】 1. 开普勒行星运动定律不仅适用于行星围绕太阳运转，也适用于卫星绕行星运转。在开普勒第三定律中，同一天体系统中k值相等,但在不同的天体系统中，k值不相等，k值的大小由系统的中心天体决定。 2. 实际上，行星的轨道与圆十分接近，在中学阶段的研究中我们可按圆轨道处理。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 ... ...
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