学生活动 行星在椭圆轨道上运动需要力,这个力可能是太阳与行星之间引力提供的,大小跟太阳与行星间的距离应有关。
问题2 行星的实际运动是椭圆运动,但我们还不知道求出椭圆运动加速度的运动学公式,我们现在怎么办?把它简化为什么运动呢?
学生活动 猜测可以简化为圆周运动。
问题3 既然把行星绕太阳的运动简化为圆周运动。那么行星绕太阳的运动可进一步简化为匀速圆周运动吗?为什么?
学生活动 猜测可以简化为匀速圆周运动。
教师活动 多媒体展示八大行星的轨道数据
行星 轨道半长轴(106 m) 轨道半短轴(106 m) 水星 57.9 56.7 金星 108.2 108.1 地球 149.6 149.5 火星 227.9 226.9 木星 778.3 777.4 土星 1427.0 1424.8 天王星 2882.3 2879.1 海王星 4523.9 4523.8
观察八大行星的轨道半长轴与半短轴的区别并结合开普勒第二定律的内容得到结论 行星绕太阳的运动可以看作是匀速圆周运动。(简化模型)
教师活动
总结 行星做曲线运动→必受到力的作用→把行星绕太阳的运动简化为圆周运动→进一步简化为匀速圆周运动。
【新课教学】
一、人类对行星运动规律原因认识的过程
教师活动 介绍十七世纪前以及伽利略,开普勒,笛卡儿的观点
17世纪前 行星理所应当的做这种完美的圆周运动;
伽利略 一切物体都有合并的趋势,这种趋势导致物体做圆周运动;
开普勒 受到了 自太阳的类似于磁力的作用。
笛卡儿 在行星的周围有旋转的物质作用在行星上,使得行星绕太阳运动。
进一步介绍 牛顿这个时代的时候, 学家们对这个问题有了更进一步的认识,例如胡克、哈雷等,他们认为行星绕地球运动受到太阳对它的引力,甚至证明了行星轨道如果为圆形,引力的大小跟太阳距离的二次方成反比,但无法证明在椭圆轨道下,引力也遵循这个规律。(猜想与假设)
牛顿在前人的基础上,证明了如果太阳和行星的引力与距离的二次方成反比,则行星的轨迹是椭圆,并且阐述了普遍意义下的万有引力定律。
这一节和下一节,我们将追寻牛顿的足迹,用自己的手和脑,重新"发现"万有引力定律。由于受到数学知识的限制,我们要对行星绕太阳的运动进行简化,简化为匀速圆周运动。