高中物理 第六章 万有引力与航天 第一节 行星的运动课件 新人教版必修2.ppt

第六章万有引力与航天 第一节行星的运动 第六章万有引力与航天 学习目标 1 知道地心说和日心说的基本内容及发展过程 2 知道开普勒行星运动定律及其建立过程 3 能够运用开普勒行星运动定律公式解决有关行星运动问题 第六章万有引力与航天 一 地心说与日心说 阅读教材p32 1 地心说 是宇宙的中心 且是静止不动的 太阳 月亮以及其他行星都绕 运动 2 日心说 是宇宙的中心 且是静止不动的 地球和其他行星都绕 运动 地球 地球 太阳 太阳 3 两种学说的局限性两种学说都认为天体的运动必然是最完美 最和谐的 运动 而这和丹麦天文学家 的观测数据不符 匀速圆周 第谷 拓展延伸 解疑难 古代对行星运动的两种学说都不完善 因为太阳 地球等天体都是运动的 并且行星的轨道是椭圆的 其运动也不是匀速的 鉴于当时对自然科学的认知能力 日心说比地心说进步 1 关于 日心说 和 地心说 的一些说法中 正确的是 a 地球是宇宙的中心 是静止不动的b 太阳从东方升起 在西方落下 这说明太阳绕地球转动 地球是不动的c 如果认为地球是不动的 以地球为参考系 行星运动的描述不仅复杂而且问题很多d 如果认为太阳是不动的 以太阳为参考系 则行星运动的描述变得简单 cd 提示 地球和太阳都不是宇宙的中心 地球绕太阳公转 是太阳系的一颗行星 太阳从东方升起 在西方落下 是地球上的人以地球为参考系观察的结果 并不能说太阳绕地球转动 因为运动是相对的 参考系不同 对运动的描述也不同 二 开普勒行星运动定律 阅读教材p32 p33 椭圆 椭圆 焦点 相等的面积 半长轴 周期 相等 无关 拓展延伸 解疑难 1 开普勒三定律是对行星绕太阳运动的总结 实践表明开普勒三定律也适用于其他天体的运动 如月球绕地球的运动 卫星 或人造卫星 绕行星的运动 2 开普勒第二定律与开普勒第三定律的区别 前者揭示的是同一行星在距太阳不同距离时的运动快慢的规律 后者揭示的是不同行星运动快慢的规律 2 1 绕太阳运动的行星的速度大小是不变的 2 开普勒定律仅适用于行星绕太阳的运动 3 行星轨道的半长轴越长 行星的周期越长 三 行星运动的近似处理 阅读教材p33 1 行星绕太阳运动的轨道十分接近圆 太阳处在 2 行星绕太阳做 运动 3 所有行星 的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等 即 圆心 匀速圆周 轨道半径 拓展延伸 解疑难 开普第三定律中的k值是由中心天体决定的 与环绕天体无关 与是椭圆运动还是圆周运动无关 3 嫦娥三号 先进入半长轴为a的绕月椭圆轨道 周期为t 后调整为半径为r的近月圆轨道 则 嫦娥三号 在近月轨道的周期为 1 第一定律 轨道定律 所有行星都沿椭圆轨道绕太阳运动 太阳则位于所有椭圆的一个公共焦点上 否定了行星圆形轨道的说法 建立了正确的轨道理论 给出了太阳准确的位置 对开普勒三定律的理解 2 第二定律 面积定律 揭示了某个行星运行速度的大小与到太阳距离的关系 行星靠近太阳时速度大 远离太阳时速度小 近日点速度最大 远日点速度最小 3 第三定律 周期定律 第三定律反映了行星公转周期跟轨道半长轴之间的关系 椭圆轨道半长轴越长的行星 其公转周期越大 反之 其公转周期越小 在右图中 半长轴是ab间距的一半 t是公转周期 其中常数k与行星无关 只与太阳有关 自选例题 启迪思维 1 2015 衡水高一检测 下列关于开普勒对于行星运动规律认识的说法中 正确的是 a 所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆b 所有行星绕太阳运动的轨道都是圆c 所有行星的轨道的半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值都相同d 所有行星都是在靠近太阳时速度变大 ad 解析 由开普勒第一定律知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 所以a正确 b错误 由开普勒第三定律知所有行星的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等 故c错误 根据开普勒第二定律 行星在椭圆轨道上靠近太阳运动时 速度越来越大 d正确 2 2013 高考江苏卷 火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行 根据开普勒行星运动定律可知 a 太阳位于木星运行轨道的中心b 火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等c 火星与木星公转周期之比的二次方等于它们轨道半长轴之比的三次方d 相同时间内 火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积 c 解析 根据开普勒行星运动定律 火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行时 太阳位于椭圆的一个焦点上 选项a错误 行星绕太阳运行的轨道不同 周期不同 运行速度大小也不同 选项b错误 火星与木星运行的轨道半长轴的立方与周期的平方之比是一个常量 选项c正确 火星与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等 木星与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等 但这两个面积不相等 选项d错误 3 哈雷彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆 下列说法中正确的是 a 彗星在近日点的速率大于在远日点的速率b 彗星在近日点的角速度大于在远日点的角速度c 彗星在近日点的向心加速度大于在远日点的向心加速度d 若彗星周期为76年 则它的半长轴是地球公转半径的76倍 abc 名师点评 开普勒行星运动三定律是理解行星运动和进一步学习天体运动知识的基础 本节知识的考查点主要集中在应用行星运动三定律分析有关天文现象和人造卫星运动问题 开普勒第三定律的应用 自选例题 启迪思维 b 2 2014 高考浙江卷 长期以来 卡戎星 charon 被认为是冥王星唯一的卫星 它的公转轨道半径r1 19600km 公转周期t1 6 39天 2006年3月 天文学家新发现两颗冥王星的小卫星 其中一颗的公转轨道半径r2 48000km 则它的公转周期t2最接近于 a 15天b 25天c 35天d 45天 b 3 假设某飞船沿半径为r的圆周绕地球运行 其周期为t 地球半径为r0 该飞船要返回地面时 可在轨道上某点a处将速率降到适当数值 从而沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动 椭圆与地球表面的b点相切 如图所示 求该飞船由a点运动到b点所需的时间 名师点评 1 开普勒第三定律不仅适用于椭圆轨道的行星运动 也适用于圆轨道的行星运动 2 绕同一天体运动时 开普勒第三定律公式中的k值相同 范例 神舟十号 飞船绕地球飞行时近地点高度约h1 200km 远地点高度约h2 330km 已知r地 6400km 求飞船在近地点 远地点的运动速率之比v1 v2 答案 673 660 名师点评 行星的速率特点 1 定性分析 行星靠近太阳时 速率增大 远离太阳时 速率减小 2 定量计算 在近日点 远日点行星的速率与行星到太阳的距离成反比 3 行星的运行轨道看成圆时 速率不变 2015 杭州高一检测 如图所示是