开普勒三大定律

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇开普勒三大定律范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

开普勒三大定律范文第1篇

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；通过学习开普勒对行星运动的描述，了解牛顿是通过总结前人的经验的基础上提出了万有引力定律．

能力目标

通过学生的阅读使学生知道开普勒对行星运动的描述；

情感目标

使学生在了解地心说和日心说两种不同的观点，也使学生懂得科学的道路并不是平坦的光明大道，也是要通过斗争，甚至会付出生命的代价；

说明：

1、日心、地心学说及两者之间的争论有许多内容可向学生介绍，教材为了简单明了地简述开普勒关于行星运动的规律，没有过多地叙述这些内容.教学中可根据学生的实际情况加以补充.

2、这一节的教学除向学生介绍日心、地心学说之争外，还要注意向学生说明古时候人们总是认为天体做匀速圆周运动是由于它遵循的运动规律与地面上物体运动的规律不同.

3.学习这一节的主要目的是为了下一节推导万有引力定律做铺垫，因此教材中没有过重地讲述开普勒的三大定律，而是将三大定律的内容综合在一起加以说明，节后也没有安排练习.希望老师能合理地安排这一节的教学.

教学建议

教材分析

本节教材首先让学生在上课前准备大量的资料并进行阅读，如：第谷在1572年时发现在仙后座中有一颗很亮的新星，从此连续十几个月观察这颗星从明亮到消失的过程，并用仪器定位确证是恒星（后称第谷星，是银河系一颗超新星），打破了历来“恒星不变”的学说．伽利略开创了以实验事实为基础并具有严密逻辑体系和数学表述形式的近代科学．为以亚里士多德为旗号的经院哲学对科学的禁锢、改变与加深人类对物质运动和宇宙的科学认识而奋斗了一生，因此被誉为“近代科学之父”．开普勒幼年时期的不幸，通过自身不懈的努力完成了第谷未完成的工作．这些物理学家的有关资料可以帮助学生在了解万有引力定律发现的过程中体会科学家们追求真理、实事求是、不畏强权的精神．

教法建议

具体授课中教师可以用故事的形式讲述．也可通过放资料片和图片的形式讲述．也可大胆的让学生进行发言．

在讲授“日心说”和“地心说”时，先不要否定“地心说”，让学生了解托勒密巧妙的解释，同时让学生明白哥白尼的理论了统治人类长达一千余年的地球是宇宙中心的“地心说”理论，为宣传和捍卫这一学说，意大利的思想家布鲁诺惨遭烧死，伽利略也为此受到残酷迫害．不必给结论，让学生自行得出结论．

典型例题

关于开普勒的三大定律

例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。应用开普勒定律计算：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．

分析：月球和人造地球卫星都在环绕地球运动，根据开普勒第三定律，它们运行轨道的半径的三次方跟圆周运动周期的二次方的比值都是相等的．

解：设人造地球卫星运行半径为R，周期为T，根据开普勒第三定律有：

同理设月球轨道半径为，周期为，也有：

由以上两式可得：

在赤道平面内离地面高度：

km

点评：随地球一起转动，就好像停留在天空中的卫星，通常称之为定点卫星．它们离地面的高度是一个确定的值，不能随意变动。

利用月相求解月球公转周期

例2若近似认为月球绕地球公转与地球绕日公转的轨道在同一平面内，且都为正圆.又知这两种转动同向，如图所示，月相变化的周期为29.5天（图是相继两次满月，月、地、日相对位置示意图）．

解：月球公转（2π+）用了29.5天．

故转过2π只用天．

由地球公转知．

所以=27.3天．

例3如图所示，A、B、C是在地球大气层外的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哪个？（）

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的速率增大可追上同一轨道上的B

分析：由卫星线速度公式可以判断出，因而选项A是错误的．

由卫星运行周期公式，可以判断出，故选项B是正确的．

卫星的向心加速度是万有引力作用于卫星上产生的，由，可知，因而选项C是错误的．

若使卫星C速率增大，则必然会导致卫星C偏离原轨道，它不可能追上卫星B，故D也是错误的．

解：本题正确选项为B。

点评：由于人造地球卫星在轨道上运行时，所需要的向心力是由万有引力提供的，若由于某种原因，使卫星的速度增大。则所需要的向心力也必然会增加，而万有引力在轨道不变的时候，是不可能增加的，这样卫星由于所需要的向心力大于外界所提供的向心力而会作离心运动。

探究活动

开普勒三大定律范文第2篇

教学重点：通过自主学习理解并掌握开普勒的三大定律。

教学难点：开普勒第三定律中常量K的理解。

教学过程：教师：“同学们已经预习了本节内容，关于行星的运动规律也有了自己的思考和想法，下面我们一起观看我们班同学自导自演的穿越式独幕戏剧《天问》，其间，同学们可以回答剧中人物的提问并参与互动。”

场景一：战国时期的楚国大诗人屈原( 刘沛饰演)

苍劲的古树下（多媒体图片展示屈原正仰望苍穹）

台词：遂古之初，谁传道之？ 上下未形，何由考之？

夜光何德，死则又育？厥利维何，而顾菟在腹？

旁白：《天问》中的诗句告诉我们，从古至今人类一直在努力思考探寻宇宙苍穹的奥秘，面对浩瀚绚丽的星空，激起人们无限的好奇与想象，日月交替，斗转星移，到底哪里才是宇宙的中心呢？（屏幕图片更换为太阳东升西落，月相在夜色中变换，流星忽如闪电划过，远处的星星好像一动不动似的）

场景二：古希腊天文学家托勒密（张鹏飞饰）到处是人群的广场上。（多媒体展示的照片，表情专注）

台词:我是来自古希腊的老头儿托勒密，我是地心说的代表人物。我刚刚正在罗马的广场上讲学，忽然打了个喷嚏就来到这儿了。大家好，小朋友们你们支持我的地心说吗？你们谁能帮我重复一下我的地心说观点呢？

王充站起来说：“地心说是认为地球是宇宙的中心，而且是静止的，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动。”

托勒密接着说：“好，不错，记得挺熟。我们每天都看到太阳东升西落，还有月亮也在绕我们运动，眼见为实，我相信我的直接经验，况且我的观点是符合宗教神学的，谁敢反对呀？”（大声叫喊着）

哥白尼说：“我反对。我是波兰的哥白尼，我代表的观点是日心说，其实太阳才是宇宙的中心 ，而且静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动。小朋友们，我很后悔当年为什么没有勇气亮出自己的观点，向地心说发起挑战。很多年后，也就是公元1543年，在去天堂之前，我才敢出版我的《天体运行论》正式向宗教神学和科学谬论宣战。我太懦弱了，我有愧于各位同仁大力支持，更愧对意大利的英雄布鲁诺先生。”

场景三：两名士兵押着布鲁诺来到广场上，但他却是高昂着头，无所畏惧。他被绑在石柱上，脚下围着几把笤帚，一名士兵向他身上泼了燃油，另一名士兵点着了火柴。（多媒体展示的场景是布鲁诺被绑在广场的石柱上，熊熊烈火正燃烧起来）

布鲁诺忽然高喊：“你们可以烧毁我的躯体，却毁灭不了真理！“

旁白：公元1600年科学界发生了一件大事，意大利的著名学者布鲁诺公开支持哥白尼的日心说，被宗教裁判所活活烧死在罗马的鲜花广场上，为科学为真理献出了宝贵的生命。同样在1600年，丹麦天文学家第谷发现了德国的数学天才开普勒，邀请他和自己共同观测研究行星的运动规律。（多媒体展示一位老人在观测天象，旁边是厚厚的数据记录册；另一幅是一位老人非常虚弱地坐在床上，床边是开普勒，他紧紧抓住老师的手）

第谷：（气喘吁吁）“我把一生的心血——这二十多年的观测记录数据都送给你，你一定会从中找到比金子还要珍贵的东西，你答应我一定要绘出行星运行图，完成我的心愿。但你一定要记住要尊重事实尊重科学，不能造假，不可欺骗世人。”

开普勒：（眼中含泪）“您放心吧，我一定会用心计算。不管付出多少年的辛苦努力，我一定要展示给世人一个真实的宇宙。”（回头转向大家）

开普勒三大定律范文第3篇

《万有引力与航天》这一章是高中物理中重要的一节内容，英国伟大的物理学家牛顿提出了著名的万有引力定律，从而将什么莫测的天体运动与自然物体运动得以统一，这是人类科学认识的重大突破和飞跃，使得人们能够客观认识天体的运动的客观规律，也开创了人们认识宇宙的新纪元，然而，在学习有关万有引力定律的问题在同学们的认识中还存在一些模糊的概念或盲区，我们就来探讨一些关于这些方面的问题。

1. 万有引力定律与开普勒定律

德国天文学家开普勒，是著名天文学家第谷的学生兼助手。1601年第谷逝世后，开普勒整理了第谷的大量天文观测资料，并在这些观测资料的基础上，发现并总结出了后来称为开普勒定律的行星运动的三大定律，成为半个多世纪后牛顿万有引力定律的重要基础之一。

牛顿根据向心力公式和开普勒第三定律推导出了平方反比关系，牛顶证明，由面积速度定律可以得出物体受中心力作用，由轨道定律可以得出这个力是吸引力，由周期定律可以得出这个吸引力与半径的平方成反比，牛顿把在月球上得到的结果推广到行星运动上去，并进一步得出所有物体之间都存在着万有引力的结论，这个引力同相互吸引的物体的质量成正比，同他们之间的距离的平方成反比。他根据这个定律建立了天体的数学理论，从而把天体的运动纳入到统一的力学理论中。因此开普勒定律为牛顿的万有引力定律奠定了重要的基础。

2. 万有引力与万有引力定律

万有引力是牛顿的重大发现，自然界中任何具有质量的物体之间都有相互吸引力，这种引力称之为万有引力。

而万有引力定律是牛顿在1687年于《自然哲学的数学原理》上发表的，定律指出了计算两物体间万有引力定量关系，即：两物体间引力大小与两物体的质量乘积成正比，与两物体间距离的平方成反比，而与两物体的化学本质或物理状态以及中介物质无关。

总之，万有引力是某种性质的力，万有引力定律是计算两物体间万有引力的定律，任何物体间均存在万有引力，而定律是有适用条件的，严格地适用两质点间万有引力的计算。

3. 万有引力定律与卡文迪许实验

牛顿解决了万有引力与物体质量以及它们之间的距离关系，但无法计算出两天体之间的万有引力大小，但他不知道引力常量G的值。英国物理学家卡文迪许根据牛顿提出的直接测量两个物体间的引力的想法，采用扭秤法第一个准确地测定了引力常数，测定实验的在1798年《哲学学报》第17卷，使万有引力定律得以圆满。

卡文迪许实验室是英国剑桥大学的物理实验室，剑桥大学建于1209年，历史悠久，与牛津大学同为英国著名的高等学府。卡文迪许实验室的创始人是著名的物理学家、电磁场理论的奠基人麦克斯韦。

卡文迪许实验室被称为诺贝尔奖的摇篮，出现了大批诺贝尔奖的获得者，我们比较熟悉的如发现电子的汤姆逊、著名的α粒子散射实验即发现质子的卢瑟福、发现中子的查德威客及成功实现电子衍射的G.P.汤姆逊等著名物理学家。

4. 万有引力与重力

地球对于物体的吸引力，是万有引力的一种表现，如果M表示地球质量，R表示地球半径，用m表示地球上物体的质量，根据万有引力定律，物体在地球表面受到的万有引力。

物体的重力式由万有引力引起的，但物体的重力并不等于地球对物体的吸引力，这是因为地球在不停的自转，地球上的一切物体都随着地球的自转而绕着地轴做匀速圆周运动，这就需要向心力，其方向就是垂直指向地轴的，其大小是F1=mω2r，式中的r是物体距地轴的距离，ω是地球自转的角速度，向心力F1是万有引力F的一个分力，万有引力的另外一个分力就是物体的重力mg，即万有引力是物体所受重力和向心力的矢量和。

在不同纬度，物体做匀速圆周运动的角速度ω相同，而物体作圆周运动的半径r不同，由F1=mω2r可以知道，同一个物体随着地球自转所需的向心力，在不同纬度的地方是不同的，他随着纬度的增加而减小，在赤道最大而两极是最小的（等于零），所以同一物体在不同纬度其重力是不同的。

地球上物体重力的变化规律：

① 赤道上，物体的重力与万有引力在同一条直线上，即F万=mg+F向心力。

② 在两极处，物体随地球自转所需的向心力为0，所以F万=mg。

③ 地面上的同一物体所受重力从赤道到两极随着纬度的升高而逐渐增大。

④ 同一纬度处，同一物体所受重力随着物体离地高度越大，r越大，所受的重力越小。

开普勒三大定律范文第4篇

在科学素养中，最核心部分是科学精神，即人们对科学的态度与价值观；中间部分是科学知识，即人们在学校中、在社会生活中所学习并掌握的知识、技能、方法与能力；最部分是科学意识，即人们在科学素养教育中所形成的、在追求科学的过程中所表现出来的科学热情、激情以及自觉运用科学的行为与习惯.

那么在日常的教学活动中提升学生物理学科的科学素养？笔者认为在高中物理课程教学融入科学史的内容是通过物理课程落实科学素养教育的有效途径.

1 物理学史对提升科学素养的作用

物理学史、我国的科技成就，知识在生活中的运用等在物理学科核心素养的“立德树人”方面具有独特的意义.物理学史对培养学生的核心素养具有极高的价值.人教版高中物理课本中有很多章节是对物理学史的介绍，这些与学科相关的历史对培养学生的情感、态度、价值观，提高学生的科学素养是极好的素材.如伽利略对自由落体运动的研究，牛顿第一定律的建立，万有引力定律的发现，电磁感应现象的发现，卢瑟福原子核式结构的建立等，犹如一部部壮丽的科学史诗，它歌颂了前辈科学家们排除困难、勇于探索的科学精神，展示了科学发展过程中先贤们富有创造而又严谨的的科学思维，也体现了真理来之不易这一朴素思想.其丰富的内容、浩瀚的史料、翔实的素质教育素材决定了它是落实新课程倡导的三维目标的一个良好载体，是高中物理教学中的一项重要内容，是提升物理素养的有效途径.

2 巧用物理学史，提升科学素养――以“行星的运动”为例

2.1 了解探索行星运动的发展史，能培养学生的情感态度和价值观，提升学生的科学素养.

“行星的运动”是必修2第六章“万有引力与航天”的第一节内容，教材围绕日心说的建立和开普勒行星三定律这两个内容来阐述.其中对于“地心说”和“日心说”的争论和历史发展过程，学生们大都知道，但是对于开普勒和第谷的故事学生却普遍不熟悉.针对这种情况，在进行本节课的教学前，笔者就让学生提前预习书本上“科学足迹”栏目，并对全班进行了分工：地心说小组（地心说的发展过程及主要内容）、日心说发展史小组（为日心说发展做出巨大贡献的科学家）、第谷小组（其对天文学的贡献）、开普勒小组（开普勒三大定律的发现过程）.根据各自分配到的任务上网查阅相关资料，整理相关文献.

活动一 （1）地心说小组简要介绍地心说的发展过程及主要内容.

地心说的主要内容是：地球是宇宙的中心，并且静止不动，一切行星围绕地球做简单完美的圆周运动.

（2）日心说小组介绍其创立者和主要内容

日心说的内容：太阳是宇宙中心并且静止不动，地球围绕太阳做圆周运动，并且在自转，其他行星都围绕太阳做圆周运动.

活动二 教师引导学生根据以上学生的展示结合阅读教材第一段，回答以下几个问题

（1）古代人们对天体运动存在哪些看法？

（2）“地心说”的主要内容及代表人物，“日心说”的主要内容及代表人物？

（3）哪种学说占统治地位的时间较长？“日心说”为什么最终能战胜“地心说”试举例说明.

（4）“日心说”的观点是否绝对正确？“地心说”被证明是错误的，那么它在行星运动研究发展史上是否就被我们完全否定？

活动三 第谷小组讲述他对天文学的贡献

第谷连续20年对750颗左右恒星进行观察并有准确记录，他的观察精度达到了肉眼观测的极限.为开普勒革新行星运动理论，发展日心说奠定了基础.

学生们在课堂上所表现的积极性，回答的答案都让我刮目相看.如果没有在课前布置任务让学生查阅相关资料，而只是根据课本上的内容，简单介绍一下“地心说”和“日心说”，学生虽然能掌握两种学说的代表人物和主要内容.但是，他们一定不能经历了解“行星运动”的历史发展过程，不了解先辈们是如何发展和创造知识的，那么他们也就不会有机会思考这段历史发生的价值和意义，失去了培养学生科学的辩证的看待问题的机会.在实际的教学过程中，我们往往因为课时的限制，而忽略了物理学史的教学，但其实在实际物理教学过程中穿插着的物理学发展史，渗透物理文化的教育，能激发学生的学习兴趣，充分展示科学规律的发展过程，让学生体验科学家的思维过程，有利于学生对科学探索的正确情感态度和价值观的形成.而这些正是个人科学素养中最深层次的部分.

2.2 提供充分史实，注重深度挖掘，能凸显相关内容的思想内涵，提升学生的科学素养

在科学史内容的教学中，教师要注意以显性化方式挖掘相关内容深刻的思想内涵，让学生从中对科学的本质，科学与社会的关系，科学的美等有更深刻的认识.

活动四 开普勒小组展示资料，教师补充说明

在科学史上，开普勒在第谷观测数据基础上发现行星运动定律的过程是十分繁琐而艰苦的.他经过四年多的刻苦计算，尝试了十九种设想的路径，但由于或多或少与观测结果不一致而被否决.最后开普勒才发现火星运行的轨道是椭圆，进而发现每个行星运行轨道都是椭圆，有人把它这一工作探索过程比喻为“蚂蚁啃骨头”，这体现了科学工作者的一种坚韧、执着的求真精神.通过“对开普勒是如何利用观测数据来发现行星运动轨道是椭圆的”这一问题的补充，可以让学生体会科学方法的巧妙，同时加深对这一科学发现过程艰巨性的感受.

在实际的教学过程中，有学生提出了这样一个困惑：既然开普勒发现圆轨道是错误的，为什么我们在处理行星运动时，还是要按照圆轨道来处理？在深度挖掘物理学史的过程中，学生有了新的发现，这正是我们课堂所要达到的效果.椭圆轨道是事实，是行星运动的实际轨道，因为行星的轨道与圆十分接近，在处理问题时，我们可以将行星的轨道近似为圆轨道来建立理想模型――匀速圆周运动.当然这样处理只适用于是我们高中阶段的物理知识水平.向学生说明“从圆轨道到椭圆轨道是人们对科学本质认识的修正过程.而近似按照圆轨道处理是物理学简化问题建立模型的方法，两者有本质的区别的.” 通过对物理学史的深度挖掘，启发学生独立地对新问题产生自己的思考，引导学生顺着科学家对这个问题的思考的脉络，了解科学的本质，有利于学生从“机械学习，被动学习、获得知识”向“灵活学习、积极思考、勇于探索”转化，获得真正的“智慧”，提升自身的科学素养.

2.3 结合物理学史，体验探究过程，培养探究能力，提升学生的科学素养

开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上.

虽然学生都知道椭圆是什么样，但是学生在学习万有引力定律时没有系统学习过椭圆知识，对于焦点、半长轴、半短轴等概念不清楚.教材对这部分进行了恰当处理：可以用一条细绳和两只图钉来画椭圆（图1）.在学习了从地心说到日心说整个漫长而惊心动魄的历程后，让学生自己动手画椭圆，体验行星绕着太阳的运动的这么一个环节，会大大提高学生学习的积极性.而且在椭圆画出后，通过观察可以发现，当两枚图钉的距离较近时画出的椭圆近似为一个圆，为今后在处理行星的运动问题时把轨道视为一个圆作铺垫.这部分的教学内容主要以体验为主，使学生领略宇宙中行星运动的特点.

开普勒三大定律范文第5篇

逆境中，请拾起一颗自信的心；挫折后，请挺起你的胸膛！人生就是一坛酒,那么挫折就是酒精了,没有好的酒精,就不能酿出美酒。尘世间，谁是真的英雄？每当自己烦恼、失望时，你会怎么办？无论伟大，还是渺小，谁不是在跟自己搏斗、较量呢？与其枉然流泪，不如顺其自然，一生无悔。

德国天文学家开普勒，从童年开始便多灾多难，在母腹中只呆了七个月就早早来到了人间。后来，天花又把他变成了麻子，猩红热又弄坏了他的眼睛。但他凭着顽强、坚毅的品德发愤读书，学习成绩遥遥领先于他的同伴。后来因父亲欠债使他失去了读书的机会，他就边自学边研究天文学。在以后的生活中，他又经历了多病、良师去世、妻子去世等一连串的打击，但他仍未停下天文学研究，终于在59岁时发现了天体运行的三大定律。他把一切不幸都化作了推动自己前进的动力，以惊人的毅力，摘取了科学的桂冠，成为“天空的立法者”。反之，从小无法无天的孩子，一但独立生活就会被淹没在矛盾和挫折之中。

人生在世，不可能春风得意，事事顺心。面对挫折能够虚怀若谷，大智若愚，保持一种恬淡平和的心境，是彻悟人生的大度。一个人要想保持健康的心境，就需要升华精神，修炼道德，积蓄能量，风趣乐观。正如马克思所言：“一种美好的心情，比十副良药更能解除生理上的疲惫和痛楚。”

朋友，记住，失败孕育着成功，挫折陪伴着辉煌！