行星的运动（教学设计）
（一）教学目标：
1、知识目标：通过学习物理学史的知识，使学生了解地心说（托勒密）和日心说（哥白尼）分别以不同的参照物观察天体运动的观点；了解开普勒三定律的研究过程，知道三定律的内容。
2、能力目标：通过学生的阅读使学生知道开普勒对行星运动规律的描述。
3、教学方法：启发式综合教学法
4、情感目标：使学生在了解地心说和日心说的同时，也使学生懂得科学的道路并不是平坦的光明大道，也要通过斗争，甚至付出生命代价的。
通过物理学史的学习激发学生学科学的热情。
（二）学情分析：
在此之前学生对行星运动的了解，只停留在看电视科普节目、地理课程介绍或阅读科普读物的科普层次上，对行星运动的两种学说和三条规律还很陌生。
本节教学主要通过大量的史实向学生介绍行星运动的两种学说的来源，以及它们在矛盾中发展的最后结果。
在此基础上，再向学生介绍开普勒三定律及三定律的研究范畴。
（三）教学思路：
1、通过大量历史资料使学生了解人类对力和运动的研究首先是从研究天体运动开始。
2、介绍两种学说——地心说与日心说，了解科学发现的艰辛。
3、最后引入开普勒三定律，使学生知道开普勒三定律的内容及研究范畴。
（四）教学流程：
1导入新课：在远古时期，人类生活中遇到如何测量时间、如何辨别方向等问题，从而引发人们观测太阳、月亮、行星和恒星等天体的运动，创造出了古代的历法，开始了早期的天文学研究。
（1）. 地心说与日心说
①地心说
浩瀚的天空能引发人们无穷的遐想，古希腊的天文学家和哲学家对天体运动运动的研究鉴于当时的观测条件和认知水平，都只能从最简单的直观现象开始。
从太阳、月亮、星星全都由东边升起西边落下，得到直接的感受就是地球应是宇宙的中心。
从而构建出一幅简单而完美的群星绕地球做匀速圆周运动的地心说图景，这又恰好符合当时教会的教义，很快就被教会所利用。
地心说的主要观点：地球是宇宙的中心，且静止不动，一切行星围绕地球做圆周运动。
地心说的代表人物是古希腊的科学家和哲学家亚里士多德。
②日心说
大约在公元前四～三世纪，希腊天文学家阿里斯塔克指出，地球和所有行星都是围绕太阳而转动的，地球还围绕自身的中心轴而旋转。
他是人类历史上第一个提出有关太阳系结构的所谓日心说。
波兰科学家哥白尼则在1543年出版的《天体运行论》书中，对日心说有了更为具体的论述和论证。
日心说的主要观点：太阳是宇宙的中心，且静止不动，一切行星都围绕太阳做圆周运动。
两种学说的长期斗争，一方面体现了科学旅途的艰辛，另一方面折射出科学家为科学献身的精神。
（2）开普勒三定律
开普勒经过十六年的刻苦计算，先后否定了十九种
设想，得出行星运行的轨道不是圆，而是椭圆，于1609
年和1619年先后发表了行星运动三定律：
开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是
椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。
开普勒第二定律：太阳与任何一颗行星的连线在相
等的时间内扫过的面积相等。
如图15－2所示，行星在相同时间（）
内，太阳与行星的连线所扫过的面积相等。
开普勒第三定律：行星绕太阳运行轨道半长轴r的
立方与其公转周期T 平方成正比。
即
式中，k是一个与行星无关的常量，但与太阳的质量有关。
如把该定律用在其它星系时，不同星系的k值一般是不相等的，因中心天体的质量一般不同。
（3）典型例题分析
例题1 月球环绕地球运动的轨道半径约为地球半径的60倍，运行周期约为27天。
试用开普勒定律计算，在赤道平面内离地面多少高度，人造地球卫星可以随地球一起转动，就像停留在无空中不动一样。
解答：（略）
例题2 若近似认为月球绕地球公转与地球绕太阳公转的轨道在同
一平面内，且轨道都近似为圆。
已知它们均做同向圆周运动，如图15－3
所示，月相变化的周期为29.5天（图中所画的是相继两次满月，月、地、
日相对位置的示意图）。
试求月球绕地球公转的周期T。
解答：如图所示，设在月球连续两次满月的时间内，
地球绕太阳公转转过的角度为，则此间月球绕地球公转
转过的角度为
故月球绕地球公转一周（）的时间
由地球公转可知
所以解得T＝27.3天
例3如图15－4所示，A、B、C是在地球大气层外，圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星，下列说法中正确的是（）
A．B、C的线速度相等，且大于A的线速度
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B
解答：选项B正确，分析略。
（四）课堂小结与作业布置
教学后记
本案例在教学设计上，注意到了物理学史在本节课教学中的重要作用，教学中的几个环节也较清晰，整节课安排很紧凑。
突出了知识与能力目标，也关注了情感态度和价值观方面的教学目标。
但从教学流程上看，本节课在前面物理学史的教学上所安排的时间不足，即在两种学说，特别是在第谷的贡献及开普勒如何运用第谷的观察数据进行研究，得出行星运动三定律上，挖掘得不够。
把太多的时间花在了三道例题的求解上，这种安排不太妥。
建议把例题砍掉两道，保留一道即可，这样前面的教学更加从容，物理学史的教育功能会被发挥得更好。