高中物理 第6章 万有引力与航天 第1节 行星的运动课件 新人教版必修2.ppt

第1节行星的运动 一 地心说与日心说阅读教材第32页第1 2自然段 知道地心说 日心说 认识地心说 日心说的不足之处 1 地心说 是宇宙的中心 是 的 太阳 月亮以及其他行星都绕 2 日心说 是静止不动的 地球和其他行星都绕 运动 3 局限性 都把天体的运动看得很神圣 认为天体的运动必然是最完美 最和谐的 而与丹麦天文学家第谷的观测数据不符 地球 静止不动 地球运动 太阳 太阳 匀速圆周运动 思考判断1 太阳是整个宇宙的中心 其他天体都绕太阳运动 2 太阳每天东升西落 这一现象说明太阳绕着地球运动 二 开普勒行星运动定律阅读教材第32 33页内容 知道开普勒行星定律的内容 椭圆 焦点 相等 公转周期 相等 无关 思维拓展如图1所示为地球绕太阳运动的示意图及春分 夏至 秋分 冬至时地球所在的位置 图1 1 太阳是否在轨道平面的中心 夏至 冬至时地球到太阳的距离是否相同 2 一年之内秋 冬两季比春 夏两季为什么要少几天 答案 1 不是不相同 2 秋 冬两季比春 夏两季地球运动的快 要点归纳 对开普勒定律的认识 1 从空间分布上认识 行星的轨道都是椭圆 不同行星轨道的半长轴不同 即各行星的椭圆轨道大小不同 但所有轨道都有一个共同的焦点 太阳在此焦点上 因此开普勒第一定律又叫焦点定律 2 对速度大小的认识 1 如图2所示 如果时间间隔相等 即t2 t1 t4 t3 由开普勒第二定律 面积sa sb 可见离太阳越近 行星在相等时间内经过的弧长越长 即行星的速率越大 因此开普勒第二定律又叫面积定律 图2 2 近日点 远日点分别是行星距离太阳的最近点 最远点 所以同一行星在近日点速度最大 在远日点速度最小 3 对周期长短的认识 1 行星公转周期跟轨道半长轴之间有依赖关系 椭圆轨道半长轴越长的行星 其公转周期越长 反之 其公转周期越短 2 该定律不仅适用于行星 也适用于其他天体 例如 绕某一行星运动的不同卫星 精典示例 例1 关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是 a 所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动b 行星绕太阳运动时 太阳位于行星轨道的中心处c 行星在椭圆轨道上绕太阳运动的过程中 其速度与行星和太阳之间的距离有关 距离小时速度小 距离大时速度大d 离太阳越近的行星运动周期越短 解析不同行星绕太阳运动时的椭圆轨道不同 但有一个共同的焦点 即太阳位置 a b均错误 由开普勒第二定律知行星离太阳距离小时速度大 距离大时速度小 c错误 运动的周期t与半长轴a满足 k d正确 答案d 针对训练1 多选 2017 济南高一检测 16世纪 哥白尼根据天文观测的大量资料 经过40多年的天文观测和潜心研究 提出 日心体系 宇宙图景 即 日心说 的如下基本论点 这四个基本论点目前看存在缺陷的是 a 宇宙的中心是太阳 所有的行星都在绕太阳做匀速圆周运动b 地球是绕太阳做匀速圆周运动的行星 月球是绕地球做匀速圆周运动的卫星 它绕地球运动的同时还跟地球一起绕太阳运动c 天穹不转动 因为地球每天自西向东转一周 造成天体每天东升西落的现象d 与日地距离相比 恒星离地球都十分遥远 比日地间的距离大得多 解析所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆 太阳处在所有椭圆轨道的一个焦点上 行星在椭圆轨道上运动的周期t和轨道半长轴a满足 恒量 故所有行星实际并不是在做匀速圆周运动 整个宇宙是在不停运动的 a b c符合题意 与日地距离相比 其他恒星离地球都十分遥远 故d不符合题意 答案abc 要点归纳 开普勒第三定律的应用 1 适用范围 天体的运动可近似看成匀速圆周运动 开普勒第三定律既适用于做匀速圆周运动的天体 也适用于做椭圆运动的天体 2 用途 1 知道了行星到太阳的距离 就可以由开普勒第三定律计算或比较行星绕太阳运行的周期 反之 知道了行星的周期 也可以计算或比较其到太阳的距离 2 知道了彗星的周期 就可以由开普勒第三定律计算彗星轨道的半长轴长度 反之 知道了彗星的半长轴也可以求出彗星的周期 3 k值 表达式 k中的常数k 只与中心天体的质量有关 如研究行星绕太阳运动时 常数k只与太阳的质量有关 研究卫星绕地球运动时 常数k只与地球的质量有关 精典示例 例2 某宇宙飞船进入一个围绕太阳运行的近似圆形轨道 如果轨道半径是地球轨道半径的9倍 那么宇宙飞船绕太阳运动的周期是多少年 答案27年 针对训练2 2017 金昌高一检测 行星的运动可看作匀速圆周运动 则行星绕太阳运动的轨道半径r的三次方与周期t的平方的比值为常量 即 k 下列说法正确的是 a 公式 k只适用于围绕太阳运行的行星b 围绕同一星球运行的行星或卫星 k值不相等c k值与被环绕星球的质量和行星或卫星的质量都有关系d k值仅由被环绕星球的质量决定 解析公式 k适用于所有环绕天体围绕中心天体的运动 故a错误 围绕同一星球运行的行星或卫星 k值相等 围绕不同星球运行的行星或卫星 k值不相等 故b错误 常数k是由中心天体质量决定的 即仅由被环绕星球的质量决定 故c错误 d正确 答案d 1 两种对立的学说 下列说法正确的是 a 地球是宇宙的中心 太阳 月亮及其他行星都绕地球运动b 太阳是宇宙的中心 所有天体都绕太阳运动c 太阳是静止不动的 地球和其他行星都绕太阳运动d 地心说 和哥白尼提出的 日心说 现在看来都是不完全正确的 解析 地心说 是错误的 所以a错误 太阳系在银河系中运动 银河系也在运动 所以b c错误 从现在的观点看地心说和日心说都是不完全正确的 都是有其时代局限性的 d正确 答案d 2 对开普勒第三定律的理解 2017 盐城高一检测 理论和实践证明 开普勒定律不仅适用于太阳系中的天体运动 而且对一切天体 包括卫星绕行星的运动 都适用 下面对于开普勒第三定律的公式 k 下列说法正确的是 a 公式只适用于轨道是椭圆的运动b 公式中的k值 对于所有行星 或卫星 都相等c 公式中的k值 只与中心天体有关 与绕中心天体旋转的行星或卫星无关d 若已知月球与地球之间的距离 根据公式可求出地球与太阳之间的距离 答案c 3 开普勒三定律的应用 如图3所示 b为绕地球沿椭圆轨道运行的卫星 椭圆的半长轴为a 运行周期为tb c为绕地球沿圆周运动的卫星 圆周的半径为r 运行周期为tc 下列说法或关系式中正确的是 图3 a 地球位于b卫星轨道的一个焦点上 位于c卫星轨道的圆心上b 卫星b和卫星c运动的速度大小均不变 答案a