1、第四章 万有引力定律及航天第3节人类对太空的不懈探索第3节通过“古希腊人的探索”“文艺复兴的撞击”“牛顿的大综合”“人类飞天梦的实现”，说明人类科学探索过程的曲折与艰辛，突出牛顿发现万有引力定律对物理学第一次大综合的重要意义，展示人类应用物理规律在探索太空中取得的伟大成就。让学生体会科学家勇于探索、实事求是的科学态度与科学精神。最后通过科学书屋介绍了我国的月球探测工程，拓展了学生的视野，同时对学生进行了爱国主义的情感教育。 物理观念：了解“地心说 ”和“日心说 ”的内容及意义，体会学习科学家实事求是、尊重客观规律、不迷信权威、敢于坚持真理的科学态度和科学精神。 科学思维：了解开普勒行星运动定律
2、的建立过程。 科学探究：认识发现万有引力定律的过程和重要意义，以及科学定律对人类探索未知世界的作用；知道科学包含大胆的想象和创新。 科学态度与责任：能激发学生探索太空的兴趣，对科学规律对航天技术发展的重大贡献而振奋。 1、 教学重点：体会万有引力定律对科学研究的价值，体会科学家实事求是、尊重客观规律、不迷信权威、敢于坚持真理和勇于探索的科学态度和科学精神。 2、 教学难点：了解“地心说 ”和“日心说 ”的内容及意义。 多媒体课件、视频片段【新课导入】星空如此迷人，周而复始，宁静永恒。人类观察星空，为了耕作，为了远行，为了信仰，为了探索大自然的奥秘。 【新课内容】一、古希腊人的探索毕达哥拉斯（P
3、ythagoras，约公元前580一约前500）从美学观念出发，认为宇宙中所有天体的形状都应该是球形。亚里士多德认为，地球在宇宙的中心静止不动，其他星体绕地球转动，这很好地解释了天体升落的现象。阿波罗尼奥斯（Apollonius，约公元前262一前190）认为行星沿某一圆周（本轮）运动，该圆周的圆心沿另一圆均轮周（均轮）绕地球运动。因此，以地球为中心看行星时，行星会时而顺行，时而逆行，其亮度也会因与地球距离的改变而改变。以亚里士多德为代表的古希腊人认为地球位于宇宙的中心。所有天体都围绕宇宙的中心地球做匀速圆周运动。围绕地球的天体的排列顺序为月球、水星、金星、太阳、火星、木星、土星、最外层为恒星
4、的球壳。古希腊人设想每个行星都沿圆周运动，其运动轨迹就是行星的本轮。同时，这个圆的中心运动轨迹就是行星的均轮。地心说：公元140年前后，托勒密（C.Ptolemaeus，约公元90-168）对前人的观测成果和理论进行总结，提出了地心体系。托勒密的地心体系可以解释已知天体的运动，在很长的历史时期人们都利用这一模型预测天体的位置。 由于地球的自转，我们在地球上看到天上的星星，感觉上都是绕地球运动，太阳与月亮也一样，这样人们就很容易得出，地球是宇宙的中心，太阳、月亮及所有的星星都是绕地球转动的。这就是地心说。二.文艺复兴的撞击16世纪中期，文艺复兴的浪潮冲击了自中世纪以来长期禁铜人们思想的枷锁。15
5、43年，波兰天文学家哥白尼临终时，向世人公开了他几十年来研究的成果天体运行论，正式提出了“日心说”。哥白尼认为：太阳是宇宙的中心，水星、金星、地球、火星、木星及土星都绕太阳做匀速圆周运动，月球是地球的卫星。哥白尼的“日心说”可以简洁地描述行星运动，并能更清楚地解释诸多天文现象。(1)太阳是宇宙的中心，是静止不动的，所有行星都绕太阳做匀速圆周运动；(2)地球是绕太阳旋转的行星；月球是绕地球旋转的卫星，它绕地球做匀速圆周运动，同时还跟地球一起绕太阳旋转； (3)太阳静止不动，因为地球每天自西向东自转一周，造成太阳每天东升西落的现象；第谷布拉赫（T.Brahe，1546-1601）是丹麦杰出的天文观
6、测家。当时尚未发明望远镜，他通过自制的观测仪器对星体进行认真系统的观测，使当时的测量误差从10降低到2。他的测量结果表明，托勒密与哥白尼的理论计算结果都与观测数据不相符。开普勒研究了第谷连续20年的观测数据，希望进一步解释哥白尼的行星圆形轨道，却以失败而告终，因为他得到的结果与第谷的观测数据至少有8的误差。开普勒相信这不是第谷的粗心造成的，而是哥白尼的理论还需要进一步完善。从此，他开始研究行星的非匀速、非圆周运动。经过多年的埋头计算，开普勒最终发现了更为精确的行星运动规律，并先后提出了三大定律。虽然哥白尼的理论受到了第谷、开普勒的挑战，但不可否认，他播下了科学革命的种子。亚里士多德认为地上和天
7、上的物体是有区别的，而哥白尼则修正了地球静止不动的直觉观念，为牛顿统一天上与地上的物理学打下了基础。三.牛顿的大综合人们在研究天体运动的同时，还在探索天体为什么会这样运动。亚里士多德认为天体由以太元素组成，它们本来就应围绕地球做匀速圆周运动。开普勒时代：行星受到太阳的磁力使天体运动，并且天体受到磁力随距离的增加而减弱。胡克、哈雷等人：天体受到了遵循平方反比率的向心力的作用才进行圆周运动。牛顿用数学方法证明了物体围绕中心运动时有一向心力。由于物体沿椭圆轨道运动，向心力与质点到中心的距离的平方成反比。继而推广到宇宙中的物体都在彼此吸引。牛顿将地球对物体的引力扩展到月球，认为地球引力与太阳对行星的作
8、用力，行星对卫星的作用力是性质相同的力，在此基础上，牛顿最终给出了具有科学革命价值的万有引力定律.四.人类“飞天”梦的实现1957年10月4日，世界第一颗人造地球卫星高速穿过大气层进入太空，绕地球旋转了1 400周，它的成功发射，是人类迈向太空的第一步，这就是苏联发射的“人造地球卫星”1号.该卫星呈球形，外直径为58厘米，质量为83千克，发射于苏联的拜科努尔发射场 .中国在 1970年发射了人造地球卫星，成为全世界第五个发射人造地球卫星的国家.1961年4月12日，世界上第一艘载人宇宙飞船发射升空，苏联宇航员加加林成功完成了人类第一次环绕地球的飞行。1969年7月20日，美国的“阿波罗十一号”
9、宇宙飞船将人类送上了月球。当时，上亿人通过电视注视着走出登月舱的阿姆斯特朗。他在月球上迈出的一小步，却是人类迈出的一大步，实现了人类的“飞天”梦。1971年4月19日，苏联“礼炮一号”空间站成为人类进入太空的第一个空间站。1971年12月2日，苏联“火星三号”探测器在火星表面着陆。1981年4月12日，美国的第一架航天飞机“哥伦比亚号”成功发射。目前，科学家正在研究一种新型的航天器空天飞机。2003年10月15日，“神舟五号”载人飞船成功发射，中国成为世界上第三个独立掌握载人航天技术的国家。虽然人类已登上月球，但还没有在除地球外的任何行星上留下脚印。若实现登陆火星，又将是人类宇宙探索史上的一大里程碑。在人类探索太空的过程中，有不少先驱者献出了宝贵的生命。然而，他们的精神却激励着人们对太空坚持不懈地探索！
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