新教材同步备课2024春高中物理第7章万有引力与宇宙航行1.行星的运动课件新人教版必修第二册

第七章万有引力与宇宙航行1．行星的运动学习任务1．知道地心说和日心说的内容及争论的焦点。2．明确开普勒三大定律，能应用三大定律分析问题。3．知道开普勒第三定律中的比值与行星的质量无关，但与太阳的质量有关。4．理解人们对行星运动的认识过程是漫长且复杂的，真理是来之不易的。关键能力·情境探究达成01知识点一地心说和日心说开普勒定律知识点二开普勒定律的应用1．地心说____是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月球以及其他星体都绕地球运动。2．日心说____是静止不动的，地球和其他行星都绕____运动。知识点一地心说和日心说开普勒定律地球太阳太阳

椭圆椭圆焦点面积相等半长轴的三次方周期的二次方火星冲日，是指火星位于日、地连线上，并且和地球位于太阳的同一侧，火星冲日一般每两年零两个月左右发生一次，此时火星与地球的距离比平时近，因此探测火星的宇宙飞船每两年多才发射一次，以节省燃料和节约时间。【问题】(1)地球绕太阳运动的轨道是椭圆，太阳所处的位置在哪里？(2)地球经过近日点和远日点时的速率在哪点较大？(3)已知地球的公转周期是一年，由此计算火星的公转周期还需要知道哪些数据？提示：(1)太阳的位置在其椭圆轨道的一个焦点上。(2)由开普勒第二定律可知，在相等的时间内，地球与太阳的连线扫过的面积相等，显然相距较近时相等时间内经过的弧长较长，因此运动速率较大。(3)还需要知道地球、火星各自轨道的半长轴。1．开普勒第一定律解决了行星运动的轨道问题行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，如图所示。不同行星绕太阳运动的椭圆轨道是不同的，但所有轨道都有一个共同的焦点——太阳。开普勒第一定律又叫轨道定律。2．开普勒第二定律比较了某个行星在椭圆轨道上不同位置的速度大小问题(1)如图所示，在相等的时间内，面积SA＝SB，这说明离太阳越近，行星在相等时间内经过的弧长越长，即行星的速率越大；离太阳越远，行星的速率越小。开普勒第二定律又叫面积定律。(2)近日点、远日点分别是行星距离太阳最近、最远的点。同一行星在近日点时速度最大，在远日点时速度最小。

(2)该定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕地球的运动，对于地球卫星，常量k只与地球有关，而与卫星无关，也就是说k值的大小由中心天体决定。【典例1】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平方等于它们轨道半长轴之比的立方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

[太阳位于木星运行轨道的一个焦点上，A错误；火星与木星轨道不同，在运行时速度不可能始终相等，B错误；“在相等的时间内，行星与太阳的连线扫过的面积相等”是对于同一颗行星而言的，不同的行星不具有可比性，D错误；根据开普勒第三定律，对同一中心天体来说，行星轨道的半长轴的三次方与其公转周期的平方的比值为一定值，C正确。]

[跟进训练]1．下列说法中正确的是(

)A．太阳是宇宙的中心，地球、月球及其他行星都绕地球运动B．地球是绕太阳运动的一颗行星C．太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动D．地心说正确反映了天体运动的规律B

[太阳是太阳系的中心，地球、月球及其他行星都绕太阳运动，故A错误；地球是绕太阳运动的一颗行星，还有水星、金星等，故B正确；静止是相对的，太阳在宇宙系中也是运动的，故C错误；日心说正确反映了天体运动的规律，地心说是错的，故D错误。]√2．北京冬奥会开幕式24节气倒计时惊艳全球，如图所示是地球沿椭圆轨道绕太阳运行时所处的不同位置对应的节气，下列说法正确的是(

)

√C

[由开普勒第二定律可知地球与太阳的连线在单位时间内扫过的面积都相等，故A错误；地球经历春夏秋冬，由题图可知是逆时针方向运行，冬至为近日点，运行速度最大，夏至为远日点，运行速度最小，所以从冬至到春分的运行时间小于从春分到夏至的运行时间，故B错误；根据开普勒第一定律可知，太阳既在地球公转轨道的焦点上，也在火星公转轨道的焦点上，故C正确；由开普勒第三定律可知地球和火星对应的k值是相同的，故D错误。]

知识点二开普勒定律的应用圆心匀速圆周轨道半径r公转周期T地球的公转轨道接近圆，但彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆，天文学家哈雷曾经在1682年详细观测过一颗彗星，他算出这颗彗星轨道的半长轴约等于地球轨道半径的18倍，并预言这颗彗星将每隔一定时间就会出现，哈雷的预言得到证实，该彗星被命名为哈雷彗星。【问题】(1)哈雷彗星最近出现的时间是1986年，能否估算它下次飞近地球是哪一年？(2)地球、火星的轨道可近似看成圆轨道，开普勒第三定律还适用吗？

√

角度2

开普勒第三定律的应用【典例3】地球到太阳的距离为水星到太阳距离的2.6倍，那么地球和水星绕太阳运转的线速度之比为多少？[思路点拨]由开普勒第三定律先求出周期之比，然后由圆周运动有关公式计算。

√√

√学习效果·随堂评估自测021．(多选)下列说法正确的是(

)A．太阳系中的八大行星有一个共同的轨道焦点B．行星的运动方向总是沿着轨道的切线方向C．行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直D．太阳是静止不动的1234√√AB

[太阳系中八大行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，而太阳位于八大行星椭圆轨道的一个共同焦点上，故A正确；行星的运动轨道为椭圆，即行星做曲线运动，速度方向沿轨道的切线方向，故B正确；椭圆上某点的切线并不一定垂直于此点与太阳的连线，故C错误；太阳并非静止，它围绕银河系的中心不断转动，故D错误。]12342．下列关于开普勒行星运动定律的说法中，正确的是(

)A．所有行星绕太阳做匀速圆周运动，太阳处于圆心位置B．在相同时间内，行星A与太阳的连线扫过的面积等于行星B与太阳的连线扫过的面积C．所有行星轨道半径与公转周期的比值都相等D．任意一行星绕太阳公转时，离太阳越近，线速度越大1234√D

[由开普勒第一定律可知，所有行星绕太阳运动的轨道为椭圆，太阳处于椭圆轨道的一个焦点上，A错误；由开普勒第二定律可知，在相同时间内，不是同一个行星，扫过的面积不相等，B错误；由开普勒第三定律可知，所有行星轨道的半长轴的三次方与公转周期的二次方的比都相等，C错误；由开普勒第二定律