從托勒密到開普勒教學設計教案

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1、 從托勒密到開普勒教學 設計教案 Document serial number [KK89K-LLS98YT-SS8CB-SSUT-SST108] 《從托勒密到開普勒》教學設計 【設計理念】 設計理念是：提出問題一認識發(fā)展到合理解釋。從托勒空研究解釋一哥白尼的研 究成果一開普勒的三大定律-太陽是中心的認識發(fā)展過程。重點使學生掌握開普勒三大 定律，體現(xiàn)了科學精神推動了認識發(fā)展。 【教材分析】 本節(jié)內(nèi)容對全章教學起到引領的作用，同時又為本章重點內(nèi)容萬有引力定律的學 習起到了鋪墊作用。

2、本節(jié)內(nèi)容的突出特點是：知識容量很少，但學史內(nèi)容非常豐富。充 分利用本節(jié)內(nèi)容可以較好的激發(fā)學生學習物理的興趣。因此，本節(jié)的教學設計應立足于 對學生進行科學精神、科學思想方法的教育。讓學生在科學家關于天體運動的研究歷史 中，感悟科學家求真、求簡的科學思想和科學精神。從學生已經(jīng)具有的知識基礎來講， 學生對有關科學家的事例可能略知一二，但對科學家的發(fā)現(xiàn)、發(fā)明、創(chuàng)造內(nèi)容的了解還 不夠系統(tǒng)和準確。因此，在教學過程中可以事先布置給學生一些學習任務，如閱讀教科 書"人類對行星運動規(guī)律的認識”并查找關于描述天體運動的歷史資料，在課堂上進行 交流。這樣做，一方面可以培養(yǎng)學生獲取資料，合作交流的能力；另一方面，在整

3、體背 景下實施教學，有利于提高學生的認知水平。 【學情分析】 本節(jié)前學生已經(jīng)知道了解地球圍繞太陽運動，月球圍繞地球運動的相關常識。但 對托勒密的地心說和開普勒的三大定律知道甚微，通過教師的引領、師生互動、美麗傳 說的故事講解，能夠激發(fā)學生的學習潛能，對本節(jié)課產(chǎn)生興趣。引導學生了解人們對宇 畝認識的托勒空的地心說和和哥白尼的日心說觀點，學生能夠了解歷史上人們對星體運 動的認識過程，對開普勒行星運動三大定律掌握。 【教學目標】 知識與技能： L 了解人類對天體運行探究的歷史。 2、知道托勒空、哥白尼、第谷、開普勒的研究過程、研究結(jié)果及其歷史意義。 3、掌握開普勒行星運動三定律，會運用

4、它分析求解行星運行周期及軌道半徑等問 題。 過程與方法： 通過對人類對天體運行研究歷史的回顧，體會觀察與探究方法、模型與數(shù)學方法 的意義，養(yǎng)成觀察與探究及數(shù)理結(jié)合的習慣與意識。 情感態(tài)度與價值觀： 體會科學研究的艱辛及真理的來之不易，感悟科學家百折不撓獻身真理的態(tài)度和 精神，體會物理發(fā)展對社會進步及文化與思想發(fā)展的推動作用。 【重點難點】 教學重點： 開普勒行星運動三定律. 教學難點： 對開普勒行星運動三定律的理解和科學思想方法的滲透,用開普勒定律解決有 關天體運動問題 【教學環(huán)境】多媒體教室課件資料 【教學方法】 講授、討論、交流、引導法 【教學思路】 通過對地心說

5、、日心說的學習，使學生了解托勒空的地心說體系錯誤的。但在預報 行的位置上起過較好的作用。對發(fā)展天文學研究方法有一定的積極意義。 哥白尼糾正了地心說的錯誤，提出了日心說體系，這標志著人類宇宙的這次革命性 的進步是一次偉大的飛躍。但日心說仍然與事實不符，有很大的局限性。 本節(jié)課的重點應放在行星運動三大定律的內(nèi)容上，通過學習，使學生加深對定律的 理解，為下節(jié)學習打好基礎。還應使學生了解科學家們在探索路上的合作精神，認識探 索的艱辛和人的主觀能動性。感受科學家成功的喜悅，贊賞各位科學家的巨大貢獻。 【教學過程】 環(huán)節(jié)一：導入新課 播放璀璨星空的視頻 【學生活動】看視頻思考并討論：行星在運動

6、過程中遵循什么規(guī)律以及如何發(fā)現(xiàn) 這些規(guī)律的 【教師活動】從本節(jié)課開始，我們將開始了解人類對天體運行規(guī)律認識的歷史， 探究掌握與天體運行有關的物理規(guī)律與方法，領略第谷、開普勒、牛頓等科學巨匠的科 學風采。 【設計意圖】通過引課，美麗又神秘的星空從感官上直接激發(fā)學生探索行星運動 的好奇心。使學生產(chǎn)生遐想，激發(fā)學生學習興趣。 環(huán)節(jié)二：新課教學 托勒空的宇宙模型--地心體系--九重天模型 【教師活動】請同學們閱讀課文《托米勒集古代天文學研究之大成》。閱讀交流后 請同學們思考，并回答下列問題：（教師用投影片出示思考題） 1 .古代人對天體運動存在哪些看法 2托勒空的“地心說"觀點是什么

7、3.該種學說統(tǒng)治時間更長為什么 【學生活動】學生認真看課本，閱讀交流后回答：（師生互動） 1、元前400年。古希臘天文學家認為天體是一個透明的球殼，所有的天體在球殼 上，圍繞地球做圓周運動； 2、公元150年，古希臘天文學家托米勒構(gòu)建的宇宙"地心體系"九重天模型。 3、預報較長時間內(nèi)的行星位置、日食和月食的發(fā)生，順利解釋許多天文現(xiàn)象。在 由于符合人們坐地觀天的習慣、地球不動、宇宙中心的觀念，一直傳到15世紀。歷經(jīng) 近1400年。 4、評價：雖然現(xiàn)在認為“地心說"是錯誤的，但在天文學研究方法上有一定的積 極意義，對恒星進行定位坐標系，至今還在應用。 【設計意圖】使學生產(chǎn)生好奇心，了解

8、古人的研究成果，了解托米勒宇宙"地心體 系"一-九重天模型。 環(huán)節(jié)三：哥白尼的“日心體系”說一太陽模型 【教師活動】請同學們認真閱讀課本第80頁《哥白尼迎來了科學的春天》學生思 考下列問題： 1、哥白尼認為宇宙的中心是什么 2、僅從參考系的選取來說，兩學說中的參考系，哪個選取較好為什么 【學生活動】學生認真閱讀課本，閱讀完畢后，同伴交流并回答問題。 1、哥白尼《天體運行論》提出：太陽位于宇宙的中心，且是靜止不動的,地球和 其他行星都繞太陽運動。這就是哥白尼的“日心體系”說---太陽系模型。計算出了每 顆行星繞太陽運行的周期和距離。這是人類第一次給出了宇宙大小的尺度。 2、托勒空理論

9、：地球位于宇宙的中心，而且是靜止不動的,太陽、月亮以及其他 行星都繞地球運動。地心說的錯誤在于地球并不是靜止的，如果用相對運動的觀點，地 球為參考系研究其他天體的運動會更復雜。 3、取太陽為參考系較好。因為把地球作為參考系，各行星與恒星的運動會更復 雜。 【設計意圖】是學生了解哥白尼的"日心說"，這是天文學上的一次革命，打破了 神學對科學的禁錮，更重要的是有力的推導了歐洲文藝復興時代思想解放的浪潮。 環(huán)節(jié)四.開普勒提出行星運動三定律 【教師活動】［教師引領］哥白尼的"日心體系"說一太陽系模型，雖然取得了很大 的成功，但沒有逃脫天體做勻速圓周運動的束縛。而和丹麥天文學家第谷的觀察數(shù)據(jù)不

10、符。請同學們閱讀課本第81頁，并交流、討論下列問題 1、"日心說”的觀點絕對正確嗎 2、誰又提出了新的觀點提出三定律所經(jīng)歷的過程是什么 【學生活動】學生認真閱讀課本，同伴交流并回答上述問題。 1哥白尼的日心說也有缺點和錯誤，這就是：（1）太陽是宇宙的中心，實際上，太陽 只是太陽系中的一個中心天體，不是宇宙的中心；（2 ）沿用了行星在圓形軌道作勻速 圓周運動的舊觀念，實際上行星軌道是橢圓的，速度的大小也不是恒定的。 2開普勒提出了新的觀點。開普勒的研究，主要應了解他在科學上的刻苦鉆研精 神，他堅信第谷觀察的準確性，后人稱：是第谷的眼睛與開普勒的頭腦相結(jié)合發(fā)現(xiàn)了行 星運動定律。他們是科學

11、合作的典范。 【教師活動】教師強調(diào)：同學們，前人的這種對問題的一絲不茍、孜孜以求的精神 值得大家學習.我們對待學習更應該是腳踏實地，認認真真，不放過一點疑問，要有熱爰 科學、探索真理的熱情及堅強的品質(zhì)，來實現(xiàn)你的人生價值。 教師提出問題：三定律的內(nèi)容各是什么各揭示了什么規(guī)律 【學生活動】學生參考課本第81頁，回答提問： 開普勒第一定律（軌道定律）所有的行星圍繞太陽運行的軌道都是橢圓，太陽處在 所有橢圓的一個公共焦點上。 第一定律揭示了行星運動的軌跡以及與太陽的相對位置； 教師強調(diào)：行星運動的軌道不是正圓，行星與太陽的距離一直在變。有時遠離太 陽，有時靠近太陽。它的速度的大小、方向時

12、刻在改變。（數(shù)學中未學橢圓，播放Flash 課件，這樣效果很好，很直觀，讓同學能看到三維的立體畫面，讓同學們的感性認識又 提局一步。） 開普勒第二定律（面積定律）對于每一顆行星而言，太陽和行星的連線在相等的時 間內(nèi)掃過相等的面積。 第二定律揭示了，行星運動的快慢； 開普勒第三定律（周期定律）所有行星的軌道半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方 的比值都相等。 教師強調(diào)： 每個行星的橢圓軌道只有一個，但是它們運動的軌道的半長軸的三次方與公轉(zhuǎn)周期 的平方的比值是相等的。我們用a表示橢圓的半長軸，T代表公轉(zhuǎn)周期,表達式可為： a3/T2=k要求學生理解a3/T2=k中各字母的物理意義。 第三定

13、律揭示了，半長軸與周期之間的關系。 【教師活動】.顯然K是一個與行星本身無關的量，同學們想一想，K有可能與什么 有關呢k取決于中心天體（太陽）有關而與繞行天體（行星）無關的常數(shù)。第二節(jié)課學 習后，同學們將能詳細的理解k的有關物理量。 【學生活動】認真聽講，做好筆記。 【教師活動】衛(wèi)星繞行星的運動規(guī)律是否遵循行星運動三定律為什么 開普勒行星運動三定律,雖然是由行星運動總結(jié)出的規(guī)律，但它不僅適用于行星的 運動也適用于其他天體系統(tǒng)的運動，如人造衛(wèi)星、宇宙飛船以及其他探測器相對于各自 的系統(tǒng)等。所以衛(wèi)星繞行星的運動規(guī)律遵循行星運動三定律。 設計意圖：鍛煉學生閱讀理解能力，使學生能正確理解行星

14、運動三定律。同時展現(xiàn) 人類探究自然科學、追求真理的艱辛歷程和堅忍不拔的精神，體現(xiàn)了科學的發(fā)展和人類 認識的不斷擴展與深化。 環(huán)節(jié)五.課堂練習 【教師活動】請同學們用"P80頁信息瀏覽中的數(shù)據(jù)，對照開普勒定律。對各行星 的運動數(shù)據(jù)進行粗略評估。 【學生活動】在練習本上計算（教師巡回檢查） 設計意圖：加深理解定律。 環(huán)節(jié)六：小結(jié)及評價 對本節(jié)的主要內(nèi)容進行小結(jié)： 1、托勒空的宇宙模型--地心體系--九重天模型 2、哥白尼的"日心體系”說---太陽模型 3、開普勒行星運動三定律 同時練習檢測學生對本節(jié)知識的理解和掌握情況,對教師教學做出評價。 環(huán)節(jié)七：.家庭作業(yè)及活動 書面作業(yè)：課本第82頁：2、3題。 課后交流：請去圖書館或上網(wǎng)收集有關人類對天體運動研究中的有關故事，在同學 們之間交流。 板書設計： 【教學反思】 本節(jié)課的教學內(nèi)容知識容量很少，主要都是學史教學，需要大量的史實資料，借助 網(wǎng)絡多媒體這個平臺，為本節(jié)課的教學展開了方便之門。同時，將宇宙中行星的運動生 動地展示給學生，不但其容易理解，更可以激發(fā)學生認識自然的樂趣和提高從事科學研 究的信心。將枯燥的學史通過網(wǎng)絡結(jié)合成一個生動的探究過程，把握學生的認知心理， 為今后的學習打下堅實的基礎。