高中物理《开普勒三定律》微课教学设计

1、开普三律微教设计微课名称开普勒三定律教材版本人教高中物理必修 1 第七章 万有引力与航天教学目标教学重点具体教学内容通过史实知道地心说和日心说的基本内容道开普勒三定律的内容。通过学生阅读和教师补充讲解人类对宇宙认识的历史，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。亲爱的同学你好，欢迎来到我的物理微课堂！年幼的孩童总会情不 自禁仰望星空，被星空的美丽和神秘所吸引。人类自从诞生就对天上星 辰的运动产生极大的兴趣。古埃及人观测星星的运动来确定尼罗河的泛 滥日期，确定谷物播种时间。我国封建帝王认为星辰和王朝兴衰有关， 更借天象作为王朝更替的借口。认知宇宙，是人类一直的渴望；但在浩

2、瀚的宇宙面前，人类是渺小的，地球也是渺小的，乃至太阳系也是宇宙 中的一粒尘埃。那天体的运动有何规律？星空有何奥秘呢？今天这节微 课，我们来学习一下“开普勒三定律”。古人对天体运动有“地心说”和“日心说”两种说法。“地心说” 认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，大阳、月球以及其他星体都绕 地球运动。“地心说”的代表人物是古希腊的托勒密。“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。“日心说”的代表 人物是波兰的天文学家哥白尼。古人把天体的运动看得十分神圣，他们认为天体的运动不同于地面 物体的运动，天体做的是最完美、最和谐的匀速圆周运动。开普勒认为 行星做轨道是椭圆的运动。他发现假

3、设行星做匀速圆周运动，计算所得 的数据与观测数据不符，只有认为行星做轨道是椭圆的运动，才能解释 这一差别。讲到这里，我们来介绍一下开普勒。开普勒于 1571 年出生，是德国的天文学家、物理学家、数学家。因数学才能而得到当时知名人士伽利略、第谷的赞赏。受邀作为第 谷的助手加入第谷的团队。凭借自己的数学才能和第谷精确的观测数据 而提出开普勒定律1609 年开普勒发表了开普勒第一定律和开普勒第 二定律，1619 年发表了开普勒第三定律。下面，我们具体来学习：下面，我们可以用一条细绳和两只图钉来画椭圆。如图所示，把白 纸铺在木板上，然后按上图钉。把细绳的两端系在图钉上，用一支铅笔 紧贴着细绳滑动，使绳

4、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。开普勒行星运动定律从行星运动轨道，行星运动的线速度变化，轨 道的半长轴与周期的关系三个方面揭示了行星运动的规律。开普勒一定律：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。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。2 12 1 4 3 开普勒二定律：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 相等如图所示行星沿着椭圆轨道运行太阳位于椭圆的一个焦点上， 行星在远日点的速率与它在近日点的速率谁大?行星沿着

5、椭圆轨道运行，太阳位于椭圆的一个焦点上。如果时间间 隔相等，即 t t t ，那么面积 S = 。由此可见，行星在远日点 a 的速率最小，在近日点 b 的速率最大。开普勒三定律：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。若用 代表椭圆轨道的半长轴， 代表公转周期，开普勒第三定律 可表示为其中，k 为比例常数。需要注意的是：（ 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 ）行星的轨道与圆轨道接近，计算时可认为行星做匀速圆周运 动（3）开普勒定律是根据行星运动的观察结果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。下面，我们来小结一下：将行星轨道视作圆轨道，开普勒定律表述 为：1.行星绕太阳的轨道接近圆，太阳处在圆心；2.行星做匀速圆周运动。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。即好了，今天的微课就学习到这里，下面我们来做个练习：关于)B.日心说的参C. 地 D.日心说是由开（）2.如图所示火星和地球都在围绕着太阳旋转其运行轨道是椭圆。 根据开普勒行星运动定律可知( )A火星绕太阳运行过程中，速率不变B地球靠