高一物理太阳和行星教案和相关例题
一、教学目标
(一)知识与技能
1. 理解开普勒行星运动定律。
2. 会用开普勒行星运动定律解释一些天文现象。
(二)过程与方法
通过观察、实验、分析、推理等科学探究的方法，逐步形成对开普勒行星运动定律的认识。
(三)情感态度与价值观
1. 了解万有引力定律发现过程中的研究方法。
2. 认识科学研究的意义，并体会科学探究的思想。
二、教学重难点
重点：开普勒行星运动定律。
难点：用开普勒行星运动定律解释一些天文现象。
三、教学过程
(一)引入新课
展示八大行星绕日运动的图片，提出问题：八大行星绕日运动有怎样的规律？为什么八大行星都绕太阳公转，且都近似地沿正圆形轨道运动？太阳对各行星的引力如何体现出来？由此引入开普勒关于行星运动的三定律。
(二)讲授新课
1. 开普勒第一定律(绕太阳运动的轨道是椭圆)
(1)播放行星绕太阳运动的视频。
(2)请学生阅读教材，找出行星绕太阳运动的轨道是什么形状？得出结论：行星绕太阳运动的轨道是椭圆。
(3)请学生思考讨论：怎样描述行星在椭圆轨道上的运动？行星的近日点、远日点的位置和速度如何？得出结论：周期、半长轴、线速度、向心加速度的大小。
2. 开普勒第二定律(对太阳来说，行星的连接线扫过的面积相等)
结合教材，让学生思考讨论：在相等时间内相邻的卫星扫过面积是否相同？面积如何变化？得出结论：面积相等，且近地点线速度大，远地点线速度小。
3. 开普勒第三定律(所有行星椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等)
让学生阅读教材，找出开普勒第三定律的内容，并写出相关公式。并请学生思考讨论：该比值与什么因素有关？如何解释该比值与中心体的质量无关？并请学生思考讨论：该比值能否作为比较不同行星轨道和周期大小的依据？并举例说明。
(三)小结与思考
1. 开普勒行星运动定律的内容。
2. 如何用开普勒行星运动定律解释天文现象。
(四)例题分析
例题：(教材P34例题)要求学生先独立完成，然后教师再进行分析讲解。
(五)课堂练习
练习：教材P35习题1.3A组第1.2题。
(六)作业布置
作业：教材P35习题1.3A组第3题。
四、板书设计
开普勒行星运动定律及其应用。
太阳和行星教案及例题
教学目标：
1. 知道开普勒行星运动定律的基本内容。
2. 理解开普勒行星运动定律的物理意义。
教学重点：
开普勒行星运动定律的基本内容。
教学难点：
理解开普勒行星运动定律的物理意义。
教学方法：
讲授与讨论相结合。
教学过程：
一、引入课题
1. 让学生观察图片或观看视频，了解太阳系。
2. 提出问题：行星是怎样绕太阳运动的？运动有哪些特点？通过本节课的学习，大家就会明白。
二、讲授新课
1. 行星绕太阳的运动特点：椭圆运动。
2. 行星绕太阳运动所需的向心力由什么提供？
3. 开普勒三定律（板书）
（1）所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆形的；
（2）椭圆轨道的一个焦点与太阳的位置重合；
（3）行星的周期的平方与轨道的平均距离的三次方的比值是一个常数。
三、学生讨论：行星绕太阳运动的规律有什么实际意义？
四、课堂小结：本节课主要讲述了开普勒三定律，要求记住定律的基本内容。
五、布置作业：完成课后习题。
例题：一行星绕某恒星运动，行星与恒星的连线在相等的时间内扫过的面积相同，则（ ）
A. 行星运动的周期一定相等 B. 恒星的质量一定很大 C. 行星的运动速率一定相同 D. 恒星对行星的引力一定很大
答案：A。根据开普勒第二定律可知，相等时间内扫过的面积相同，行星运动的周期一定相等，故A正确；由于行星做椭圆运动，在某点的速度大小不能确定，则不能确定恒星对行星的引力大小，故CD错误；由开普勒第三定律可知，与恒星间的距离不确定，则不能确定恒星的质量大小，故B错误。
太阳和行星教案
教学目标：
1. 知道开普勒行星运动定律的基本内容，能正确理解开普勒三定律。
2. 知道开普勒行星运动定律的适用条件。
3. 能运用开普勒行星运动定律分析有关问题。
教学建议：
一、重点、难点分析：
重点：开普勒行星运动定律的内容和适用条件。
难点：理解开普勒行星运动定律的适用条件。
二、知识结构：
开普勒第一定律（轨道定律）：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆形的，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。
开普勒第二定律（面积定律）：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（周期定律）：所有的行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。
三、教学建议：
1. 引入新课。可以从以下几方面引入：一是从行星运动的一般规律引人，即从观察到的行星绕太阳的运动提出问题，行星怎样运动？太阳对行星施加什么力？这个力的大小与什么因素有关？二是从牛顿第三定律引入，即太阳对行星的引力与行星对太阳的引力是否是作用力与反作用力的关系？它们之间的大小关系如何？三是从开普勒对天体力学的研究成果引人，即开普勒通过对行星运动的观察和分析，得到了三定律。四是利用多媒体演示行星运动，让学生观察行星运动的轨道是什么形状，从而提出问题。
2. 重点、难点讲解。重点内容要讲清讲透，特别是开普勒三定律的内容和适用条件要着重讲解。难点内容是开普勒行星运动定律的适用条件，要讲清这一点。在讲解时，一是要指出开普勒三定律仅适用于对天体运动的研究；二是在讲解周期定律时，要说明这个定律只适用于绕恒星作匀速圆周运动的行星，而不能推广到有椭圆轨道和非匀速圆周运动的天体。在讲解时还要注意引导学生分析哪些问题可以用开普勒三定律来分析。如：卫星绕地球作匀速圆周运动时，可用周期定律分析；行星绕太阳作椭圆运动时，可用面积定律分析；而卫星在近地点和远地点线速度的变化问题，就不能用开普勒三定律来分析。另外还要引导学生分析哪些问题不能使用开普勒三定律来分析。如：不能用周期定律来分析天体质量、密度等。
3. 课堂练习题的选择。课堂练习题要针对教学目标和教学内容来选编，不宜过多。选编的练习题要能起到巩固知识、培养能力的作用。可选择一些用开普勒三定律分别或综合解答的问题；也可选择一些应用开普勒三定律分析实际问题的问题；还可选择一些有不同解法的习题以培养学生的创新思维能力。另外还要注意选编一些易错题加以训练，以提高学生解题的准确性。
例题：一行星绕某恒星做圆周运动，由天文观测可得其运行周期为T，引力常量为G，则这个恒星的质量为多少？
答案：根据万有引力提供向心力得：G=m(2πT)2R=mR(2πT)可得M=4π2R3GT2
相关例题：
1. 开普勒行星运动三定律不仅适用于椭圆运动，也适用于圆周运动吗？试举例说明。
2. 开普勒行星运动三定律不仅适用于卫星绕行星的运动，也适用于其他天体的运动吗？试举例说明。
3. 开普勒第二定律中的面积怎样理解？能否说成是相等时间内扫过的面积相等？为什么？
4. 开普勒第三定律中的k值与哪些因素有关？是否所有行星的k值都相等？为什么？
5. 已知某行星绕太阳运动的轨道半径为R，周期为T，则太阳的质量M=？(已知万有引力常量为G)
6. 已知某行星绕太阳运动的轨道半长轴为r，周期为T，求中心天体的质量M=？(已知万有引力常量为G)
7. 已知某行星绕某恒星做圆周运动的半径为r，周期为T求恒星的质量M=？(已知万有引力常量为G)
8. 已知地球绕太阳公转的周期为T=一年，试估算太阳的质量M=？(保留两位有效数字)
9. 一颗人造卫星在离地面高h处绕地球做匀速圆周运动，地球半径为R，求地球的质量M=？