這是行星的運動學情分析，是優秀的物理教案文章，供老師家長們參考學習。

行星的運動學情分析第 1 篇

　★教學目標

　　1. 知道地心說和日心說的基本內容。

　　2. 學習開普勒三大定律，能用三大定律解決問題。

　　3. 了解人類對行星的認識過程是漫長復雜的，真是來之不易的。

　　學情分析

　　在第五章中學習了勻速圓周運動的知識之后,學生都有了圓周運動的基礎.在高中地理上,學生們對天體運動有一定的了解.

　　重點難點

　　重點:開普勒行星運動定律.

　　難點:對開普勒行星運動定律

　　★教學過程

　　一、引入

　　師：同學們，在前面的學習中我們研究了地面上物體的運動，從今天開始我們來研究天空中的運動：天體運動。

　　師：自古以來，當人們仰望星空時，天空中壯麗璀璨的現象便吸引了他們的注意。智慧的頭腦開始探索星體運動的奧秘。直到二十一世紀的今天，科學迅猛發展，人類終于能夠飛出地球，登上月球。還能飛向萬籟俱寂的茫茫太空，探索更遙遠的星球。但你可知道：人類走到這一步經過了多少艱辛曲折？在對行星規律的認識過程里人們經歷了地心說、日心說及到開普勒定律。

　　二、地心說

　　古希臘的天文學家和哲學家通過直接的感性認識，認為地球是宇宙的中心，是靜止不動的，太陽月亮等各星體都圍繞地球做簡單的完美的圓周運動。因為地心說符合人們的直接經驗，如：太陽從東邊升起，從西邊落下；同時也符合強大的宗教神學關于地球是宇宙中心的認識，故地心說一度占據了統治地位。 代表人物：亞里士多德最先提出，古希臘的托勒密加以完善的

　　三、日心說

　　隨著世界航海事業的發展，人們希望借助星星的位置為船隊導航，因而對行星的

　　運動觀測越來越精確.再加上第谷等科學家經過長期觀測及記錄的大量的觀測數據，用托勒密的“地心說”模型很難得出完美的解答.當時，哥倫布和麥哲倫的探險航行已經使不少人相信地球并不是一個平臺，而是一個球體，哥白尼就開始推測是不是地球每天圍繞自己的軸線旋轉一周呢？他假設地球并不是宇宙的.中心，它與其他行星都是圍繞著太陽做勻速圓周運動.這就是“日心說”的模型。日心說認為太陽是宇宙的中心，且太陽是靜止不動的，地球和其它行星都繞太陽做簡單而完美的圓周運動。 代表人物：波蘭科學家哥白尼

　　四、地心說與日心說的碰撞

　　師：兩種學說斗爭的時間很長，雖然地心說占據統治地位的時間長，但最終日心說戰勝了地心說。

　　師：“地心說”占統治地位時間較長的原因是由于它比較符合人們的日常經驗，如：太

　　陽從東邊升起，從西邊落下；同時它也符合當時在政治上占統治地位的宗教神學觀點. 師：“日心說”所以能夠戰勝“地心說”是因為好多“地心說”不能解析的現象“日心

　　說”則能說明，也就是說，“日心說”比“地心說”更科學、更接近事實.例如：若地球不動，晝夜交替是太陽繞地球運動形成的.那么，每天的情況就應是相同的，而事實上，每天白天的長短不同，冷暖不同.而“日心說”則能說明這種情況：白晝是地球自轉形成的，而四季是地球繞太陽公轉形成的。

　　師：雖然“地心說”符合人們的經驗，但它還是錯誤的.進而說明“眼見為實”的說法

　　并非絕對正確.例如：我們乘車時觀察到樹木在向后運動，而事實上并沒有動(相對于地面).

　　師：從目前科研結果和我們所掌握的知識來看，“日心說”也并不是絕對正確的，因為

　　太陽只是太陽系的一個中心天體，而太陽系只是宇宙中眾多星系之一，所以太陽并不是宇宙的中心，也不是靜止不動的.“日心說”只是與“地心說”相比更準確一些罷了。 師：經過前面的學習我們對“地心說”和“日心說”有了初步的認識，事實上從“地心說”向“日心說”的過渡經歷了漫長的時間，并且科學家們付出了艱苦的奮斗，哥白尼就是其中一位.他在哥倫布和麥哲倫猜想的基礎上，假設地球并不是宇宙的中心，而和其他天體一樣都是繞太陽做勻速圓周運動的行星，從而使許多問題得以解決，也建立起了“日心說”的基本模型.但他的觀點不符合當時歐洲統治教會的利益，因而受到了教會的迫害.使得這一正確的觀點被推遲一個世紀才被人們接受。前人的這種對問題一絲不茍、孜孜以求的精神值得我們學習，所以我們對待學習要腳踏實地，認認真真，不放

　　過一點疑問。

　　觀看動畫：日心說示意圖；日地月

　　五、開普勒三大定律

　　師：德國的物理學家開普勒繼承和總結了他的導師第谷的全部觀測資料及觀測數據，也

　　是以行星繞太陽做勻速圓周運動的模型來思考和計算的，因為不管是“地心說”還是“日心說”，都把天體運動看得很神圣，認為天體運動必然是最完美、最和諧的勻速圓周運動。但結果總是與第谷的觀測數據有8′的角度誤差.當時公認的第谷的觀測誤差不超過2′（第谷是一個觀察天才，它通過對780顆左右的恒星持續觀察，將觀測結果從前人的10′偏差減小到2′）開普勒想，天體運動很可能不是勻速圓周運動.在這個大膽思路下，開普勒又經過四年多的刻苦計算，先后否定了19種設想，最后終于計算出行星是繞太陽運動的，并且運動軌跡為橢圓，證明了哥白尼的“日心說”是正確的.并總結為行星運動三定律。

　　①開普勒第一定律：所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上。（橢

　　圓定律）

　　觀看動畫：開普勒第一定律

　　【問題】：這一定律說明了行星運動軌跡的形狀，那不同的行星繞大陽運行時橢圓軌道

　　相同嗎?

　　【解析】：不是。不同行星繞太陽運行的橢圓軌道不一樣，但這些軌道有一個共同的焦

　　點，即太陽所處的位置。

　　觀看動畫：開普勒第一定律(雙行星)

　　【牢記】：不同行星繞太陽運行的橢圓軌道不一樣，但這些軌道有一個共同的焦點，即太陽

　　所處的位置。

　　近日點

　　遠日點 近日點

　　【補充】：因為地軸方向恒指向北極星方向，

　　在近日點時，太陽直射南回歸線（冬至），

　　在遠日點時，太陽直射北回歸線（夏至）。遠日點

　　在春分和秋分時候太陽直射赤道。所以春夏比秋冬時間長，但因為地球軌道接近于圓，所以相差不了幾天。

　　②開普勒第二定律：對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等時間內掃過相等的面

　　積．（面積定律）

　　內容需要下載文檔才能查看

　　觀看動畫：開普勒第二定律

　　【問題】：行星沿著橢圓軌道運行，太陽位于橢圓的一個焦點上，則行星在遠日點的速率與

　　在近日點的速率誰大？

　　【解析】：根據相等時間的面積相等可知近日點速率大于遠日點速率。

　　【牢記】：行星在近日點的速率大于遠日點的速率。

　　③開普勒第三定律：所有行星的橢圓軌道的半長軸的三次方跟公轉周期的平方的比值都相

　　等．（周期定律）

　　a3

　　若用a表示橢圓半長軸，T代表公轉周期，則開普勒第三定律告訴我們：2 k T

　　觀看動畫：開普勒第三定律

　　a3

　　【問題】：公式2 k中的比例系數k可能與誰有關？ T

　　【解析】：開普勒第三定律知：所有行星繞太陽運動的半長軸的三次方跟公轉周期二次方的

　　比值是一個常數k，可以猜想，這個“k”一定與運動系統的物體有關．因為常數k對于所有行星都相同，而各行星是不一樣的，故跟行星無關，而在運動系中除了行星就是中心天體——太陽，故這一常數“k"一定與中心天體——太陽有關

　　【牢記】：k與中心天體(太陽)有關

　　例1、我們假設地球繞太陽運動時的軌道半長軸為為a地，公轉周期為T地，火星繞太陽運

　　動的軌道半徑為a火，公轉周期為T火，那這些物理量之間應該滿足怎樣的關系？ 3r地日

　　2T地日 3r火日2T火日 k(常量)

　　六、太陽系

　　師：我們現在來了解一下太陽系的各行星及其運行情況。

　　師：自從冥王星于2006年8月24日被國際天文聯會取消其行星地位，降為“矮行星”后，從此太陽系由“九大行星”變為“八大行星。

行星的運動學情分析第 2 篇

　教學準備

　　1. 教學目標

　　1、知識與技能

　　(1)知道地心說和日心說的基本內容;

　　(2)知道所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上;

　　(3)知道所有行星的軌道的半長軸的三次方跟它的公轉周期的二次方的比值都相等，且這個比值與行星的質量無關，但與太陽的質量有關;

　　(4)理解人們對行星運動的認識過程是漫長復雜的，真理是來之不易的。

　　2、過程與方法：過托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、開普勒等幾位科學家對行星運動的不同認識，了解人類認識事物本質的曲折性并加深對行星運動的理解。

　　3、情感、態度與價值觀

　　(1)澄清對天體運動裨秘、模糊的認識，掌握人類認識自然規律的科學方法。

　　(2)感悟科學是人類進步不竭的動力。

　　2. 教學重點/難點

　　二、教學重點：理解和掌握開普勒行星運動定律，認識行星的運動。學好本節有利于對宇宙中行星的運動規律的認識，掌握人類認識自然規律的科學方法，并有利于對人造衛星的學習。

　　三、教學難點：對開普勒行星運動定律的理解和應用，通過本節的學習可以澄清人們對天體運動神秘、模糊的認識。

　　3. 教學用具

　　多媒體、板書

　　4. 標簽

　　教學過程

　　一、地心說和日心說

　　1.基本知識

　　(1)地心說

　　①內容：地球是宇宙的中心，是靜止不動的，太陽、月亮以及其他行星都繞地球運動.

　　②代表人物：托勒密.

　　(2)日心說

　　①內容：太陽是靜止不動的，地球和其他行星都繞太陽運動.

　　(3)兩種學說的局限性

　　它們都把天體的運動看得很神圣，認為天體的運動必然是最完美、最和諧的勻速圓周運動，而這和丹麥天文學家第谷的觀測數據不符.

　　2.思考判斷

　　(1)宇宙的中心是太陽，所有行星都在繞太陽做勻速圓周運動.(×)

　　(2)造成天體每天東升西落的原因是天空不轉動，只是地球每天自西向東自轉一周.(×)

　　(3)與日地距離相比，恒星離地球都十分遙遠.(√)

　　探究交流

　　地心說和日心說是兩種截然不同的觀點，現在看來這兩種觀點哪一種是正確的?

　　【提示】　兩種觀點受人們意識的限制，是人類發展到不同歷史時期的產物.兩種觀點都具有歷史局限性，現在看來都是不完全正確的.

　　二、開普勒行星運動定律

　　1.基本知識

　　2.思考判斷

　　(1)圍繞太陽運動的行星的速率是一成不變的.(×)

　　(2)開普勒定律僅適用于行星繞太陽的運動.(×)

　　(3)行星軌道的半長軸越長，行星的周期越長.(√)

　　探究交流

　　行星繞太陽在橢圓軌道上運行，行星距太陽較近處與距太陽較遠處相比較，運動速率何處較大?

　　【提示】　由開普勒第二定律可知，由于在相等的時間內，行星與太陽的連線掃過相等的面積，顯然相距較近時相等時間內經過的弧長必須較長，因此運動速率較大.

　　三、行星運動的近似處理

　　1.基本知識

　　(1)行星繞太陽運動的軌道十分接近圓，太陽處在圓心.

　　(2)對某一行星來說，它繞太陽做圓周運動的角速度(或線速度)不變，即行星做勻速圓周運動.

行星的運動學情分析第 3 篇

【教學目標】

　　一、知識與技能

　　認識橢圓;了解人類對天體運行的研究歷史;理解開普勒三定律。

　　二、過程與方法

　　通過對天體運行研究歷史的了解，體會科學研究的一般思路與方法──質疑、批判、猜測、觀察與實驗。

　　三、情感態度價值觀

　　通過對天體運行研究歷史的了解，培養學生尊重客觀事實、勇于創新、實事求是的科學態度，感悟科學家對科學的執著和獻身精神，培養學生熱愛科學、獻身科學的精神。

　　【教學重點】

　　開普勒三定律。

　　【教學難點】

　　行星的橢圓軌道。體驗和理解把實驗歸納和數學演繹結合起來研究問題的科學方法。

　　【教具準備】

　　多媒體課件 實物投影儀 細線 圖釘 木板、白紙 鉛筆

　　【教學過程】

　　一、　引入新課

　　(一)、我們所知道的宇宙——多媒體演示大宇宙，并閱讀文字：當代天文學的研究成果表明：

　　宇宙是有層次結構的、物質形態多樣的、不斷運動發展的天體系統。

　　由小到大-衛星、行星、恒星、星云、銀河系及河外星系、星系團、本超星系團。

　　太陽系-由八大行星、?小行星、彗星和流星體組成;

　　銀河系-由2500億顆類似太陽的恒星和星際物質構成更巨大的天體系統;

　　星系團-大約由10億個類似銀河系的河外星系聚集成大大小小的集團;

　　本星系群-包括銀河系在內約40個星系構成的一個小星系團。

　　超星系團-若干星系團集聚在一起構成更大、更高一層次的天體系統;

　　本超星系團-本星系群和其附近的約50個星系團構成的超星系團叫做本超星系團。

　　(二)、多媒體演示太陽系八大行星，指出冥王星為何不再是太陽的行星。

　　二、新課教學

　　請同學們閱讀教材p32第一自然段內容討論思考下列問題：

　　1.古代人對天體運動存在哪些看法?

　　2.“地心說”和“日心說”的觀點分別是什么?

　　3.為什么“地心說”在古代長期被認為是正確的?

　　教師講述：人類對天體運行的認識，起源于托勒密的“地心說”，經哥白尼發展到了“日心說”，開普勒的“行星運動定律”第一次為天體的運動立了法。而完全解決天體運動問題的則是“站在巨人肩膀上”的牛頓。

　　探究一：第谷、開普勒的研究

　　.課件展示一：人類對天體運動的認識歷史

　　課件展示二：地心說與日心說

　　(1)地心說：認為地球是宇宙中心，任何星球都圍繞地球旋轉。

　　該學說最初由古希臘學者歐多克斯提出，后經亞里士多德、托勒密進一步發展而逐漸建立和完善起來。盡管它把地球當作宇宙中心是錯誤的，然而地心說是世界上第一個行星體系模型，它的歷史功績不應抹殺。

　　n托勒密于公元二世紀，提出了自己的宇宙結構學說，即“地心說”.

　　n地心說認為地球是宇宙的中心，是靜止不動的，太陽、月亮及其他的行星都繞地球運動.

　　n地心說直到16世紀才被哥白尼推翻.

行星的運動學情分析第 4 篇

　教學目標

　　知識目標

　　通過學習物理學史的知識，使學生了解地心說（托勒密）和日心說（哥白尼）分別以不同的參照物觀察天體運動的觀點；通過學習開普勒對行星運動的描述，了解牛頓是通過總結前人的經驗的基礎上提出了萬有引力定律．

　　能力目標

　　通過學生的閱讀使學生知道開普勒對行星運動的描述；

　　情感目標

　　使學生在了解地心說和日心說兩種不同的觀點，也使學生懂得科學的道路并不是平坦的光明大道，也是要通過斗爭，甚至會付出生命的代價；

　　說明：

　　1、日心、地心學說及兩者之間的爭論有許多內容可向學生介紹，教材為了簡單明了地簡述開普勒關于行星運動的規律，沒有過多地敘述這些內容.教學中可根據學生的實際情況加以補充.

　　2、這一節的教學除向學生介紹日心、地心學說之爭外，還要注意向學生說明古時候人們總是認為天體做勻速圓周運動是由于它遵循的運動規律與地面上物體運動的規律不同.

　　3.學習這一節的主要目的是為了下一節推導萬有引力定律做鋪墊，因此教材中沒有過重地講述開普勒的三大定律，而是將三大定律的內容綜合在一起加以說明，節后也沒有安排練習.希望老師能合理地安排這一節的教學.

　　教學建議

　　教材分析

　　本節教材首先讓學生在上課前準備大量的資料并進行閱讀，如：第谷在1572年時發現在仙后座中有一顆很亮的新星，從此連續十幾個月觀察這顆星從明亮到消失的過程，并用儀器定位確證是恒星（后稱第谷星，是銀河系一顆超新星），打破了歷來“恒星不變”的學說．伽利略開創了以實驗事實為基礎并具有嚴密邏輯體系和數學表述形式的近代科學．為推翻以亞里士多德為旗號的經院哲學對科學的禁錮、改變與加深人類對物質運動和宇宙的科學認識而奮斗了一生，因此被譽為“近代科學之父”．開普勒幼年時期的不幸，通過自身不懈的努力完成了第谷未完成的工作．這些物理學家的有關資料可以幫助學生在了解萬有引力定律發現的'過程中體會科學家們追求真理、實事求是、不畏強權的精神．

　　教法建議

　　具體授課中教師可以用故事的形式講述．也可通過放資料片和圖片的形式講述．也可大膽的讓學生進行發言．

　　在講授“日心說”和“地心說”時，先不要否定“地心說”，讓學生了解托勒密巧妙的解釋，同時讓學生明白哥白尼的理論推翻了統治人類長達一千余年的地球是宇宙中心的“地心說”理論，為宣傳和捍衛這一學說，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．不必給結論，讓學生自行得出結論．

　　典型例題

　　關于開普勒的三大定律

　　例1 月球環繞地球運動的軌道半徑約為地球半徑的60倍，運行周期約為27天，物理教案－行星的運動，物理教案《物理教案－行星的運動》。應用開普勒定律計算：在赤道平面內離地面多少高度，人造地球衛星可以隨地球一起轉動，就像停留在無空中不動一樣．

　　分析：月球和人造地球衛星都在環繞地球運動，根據開普勒第三定律，它們運行軌道的半徑的三次方跟圓周運動周期的二次方的比值都是相等的．

　　解：設人造地球衛星運行半徑為R，周期為T，根據開普勒第三定律有：

　　同理設月球軌道半徑為 ，周期為 ，也有：

　　由以上兩式可得：

　　在赤道平面內離地面高度：

　　km

　　點評：隨地球一起轉動，就好像停留在天空中的衛星，通常稱之為定點衛星．它們離地面的高度是一個確定的值，不能隨意變動。

　　利用月相求解月球公轉周期

　　例2 若近似認為月球繞地球公轉與地球繞日公轉的軌道在同一平面內，且都為正圓.又知這兩種轉動同向，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、日相對位置示意圖）．

　　解：月球公轉（2π+ ）用了29.5天．

　　故轉過2π只用 天．

　　由地球公轉知 ．

　　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行的三顆人造地球衛星，下列說法中正確的是哪個？（ ）

　　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：由衛星線速度公式 可以判斷出 ，因而選項A是錯誤的．

　　由衛星運行周期公式 ，可以判斷出 ，故選項B是正確的．

　　衛星的向心加速度是萬有引力作用于衛星上產生的，由 ，可知 ， 因而選項C是錯誤的．

　　若使衛星C速率增大，則必然會導致衛星C偏離原軌道，它不可能追上衛星B，故D也是錯誤的．

　　解：本題正確選項為B。

　　點評：由于人造地球衛星在軌道上運行時，所需要的向心力是由萬有引力提供的，若由于某種原因，使衛星的速度增大。則所需要的向心力也必然會增加，而萬有引力在軌道不變的時候，是不可能增加的，這樣衛星由于所需要的向心力大于外界所提供的向心力而會作離心運動。

　　探究活動

　　1、觀察月亮的運動現象.

　　2、觀察日出現象.