新教材高一人教物理必修第二册课件第7章1行星的运动

第七章万有引力与宇宙航行〔情

境

导

入〕日出日落，斗转星移，神秘的宇宙壮丽璀璨……当我们远古的祖先惊叹星空的玄妙时，他们就开始试图破译日月星辰等天文现象的奥秘……到了17世纪，牛顿以他伟大的工作把天空中的现象与地面上的现象统一起来，成功地解释了天体运动的规律。本章我们将学习对人类智慧影响极为深远、在天体运动中起着决定作用的万有引力定律，并了解它的发现历程和在人类开拓太空中的作用。本章素养概述〔内

容

提

要〕本章主要讲述了人们对天体运动规律的认识历程及自然界普遍遵循的规律之一——万有引力定律。本章内容可分为三个单元：第一单元(第1节～第2节)：回顾过去，即介绍万有引力定律的建立过程。第二单元(第3节～第4节)：展示现在，即列举万有引力理论的巨大成就。一是其理论成就“称量地球的质量”“未知天体的发现”等，二是其实践成就，航天事业的发展及其巨大成果。第三单元(第5节)：展望未来，指出万有引力定律与任何其他理论一样，有其局限性。本章的重点是万有引力定律的发现过程和该定律的具体应用。难点是利用万有引力定律解决航空航天及天体运动的实际问题。〔学

法

指

导〕1．在本章学习中，要充分感悟前辈科学家们探索自然奥秘不屈不挠的精神和对待科学研究一丝不苟的态度，感悟到科学的结论总是在顽强曲折的科学实践中悄悄地来临。3．航天正改变着我们的日常生活，从气象卫星到天气预报，从卫星定位系统到自动导航，从失重现象到微重力实验，从太空辐射到太空育种……，认真关注科学跟生活、社会的紧密联系，体会物理学就在我们身边。1．行星的运动课前预习反馈课内互动探究课堂达标检测目标体系构建易错辨析警示夯基提能作业目标体系构建【学习目标】1．了解人类对行星运动规律的认识历程，知道开普勒行星运动定律及其科学价值。2．知道行星绕太阳运动的原因，知道引力提供了行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力。3．掌握开普勒定律的应用。【思维脉络】课前预习反馈

知识点1地心说与日心说

内容局限性地心说_______是宇宙的中心，而且是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕_______运动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___________运动，但计算所得的数据和丹麦天文学家_______的观测数据不符日心说_______是宇宙的中心，而且是静止不动的，地球和其他行星都绕_______运动地球地球太阳太阳匀速圆周第谷知识点2开普勒行星运动定律椭圆椭圆焦点相等相等半长轴公转周期无关行星的轨道与圆十分接近，在中学阶段的研究中我们可按圆轨道处理。这样就可以说：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。知识点3行星运动的近似处理圆心匀速圆周轨道半径r

比值都相等思考辨析『判一判』(1)地球是整个宇宙的中心，其他天体都绕地球运动。 (

)(2)同一行星沿椭圆轨道绕太阳运动，靠近太阳时速度增大，远离太阳时速度减小。

(

)(3)太阳系中所有行星都绕太阳做椭圆运动，且它们到太阳的距离都相同。

(

)(4)行星轨道的半长轴越长，行星的周期越长。 (

)×

√

×

√

√

×

『选一选』(2021·南开区天津四十三中高一月考)在“金星凌日”的精彩天象中，观察到太阳表面上有颗小黑点缓慢走过，持续时间达六个半小时，那便是金星，如图所示。下面说法正确的是 (

)A．观测“金星凌日”时可将太阳看成质点B．地球在金星与太阳之间C．金星绕太阳公转一周时间小于365天D．相同时间内，金星与太阳连线扫过的面积等于地球与太阳连线扫过的面积C

『想一想』可以用一条细绳和两只图钉来画椭圆。如图，把白纸铺在木板上，然后按上图钉。把细绳的两端系在图钉上，用一支铅笔紧贴着细绳滑动，使绳始终保持张紧状态。铅笔在纸上画出的轨迹就是椭圆，图钉在纸上留下的痕迹叫作椭圆的焦点。保持绳长不变，当两焦点不断靠近时，椭圆形状如何变化？焦点重合时，半长轴转变为什么？答案：当两焦点不断靠近时，椭圆的形状越来越圆；当两焦点重合时，椭圆变为圆，半长轴转变为圆的半径。课内互动探究探究

如图所示是地球绕太阳公转及四季的示意图，由图可知地球在春分日、夏至日、秋分日和冬至日四天中哪一天绕太阳运动的速度最大？哪一天绕太阳运动的速度最小？对开普勒行星运动定律的认识情景导入提示：冬至日，夏至日。由图可知，冬至日地球在近日点附近，夏至日在远日点附近，由开普勒第二定律可知，冬至日地球绕太阳运动的速度最大，夏至日地球绕太阳运动的速度最小。1．从空间分布认识行星的轨道都是椭圆，所有椭圆有一个共同的焦点，太阳就在此焦点上。因此第一定律又叫椭圆轨道定律，如图1所示。要点提炼图12．从速度大小认识如图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A等于面积B，可见离太阳越近，行星在相等时间内经过的弧长越长，即行星的速率就越大。图2图3

(1)开普勒三定律是对行星绕太阳运动的总结，实践表明该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)开普勒第二定律说的是同一行星在距太阳不同距离时的运动快慢的规律；开普勒第三定律说的是不同行星运动快慢的规律。特别提醒 (2021·江苏淮安市高一月考)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思路引导：正确理解开普勒三定律是解题关键。典题1典例剖析C

1．(2021·赣榆智贤中学高一月考)某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示，F1和F2是椭圆轨道的两个焦点，行星在A点的速率比在B点的速率大，则太阳位于

(

)A．点F2

B．点AC．点F1

D．点B对点训练A

解析：根据开普勒第二定律，行星和太阳的连线在相等时内扫过的面积相等，则它在近日点的速度大于它在远日点的速度，由于行星在A点的速率比在B点的速率大，则太阳位于点F2，所以A正确；B、C、D错误。探究

如图所示是火星冲日的年份示意图，请思考：(1)观察图中地球、火星的位置，地球和火星谁的公转周期更长？开普勒行星运动定律的应用情景导入(2)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？(3)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？1．模型构建天体虽做椭圆运动，但它们的轨道一般接近圆。中学阶段我们在处理天体运动问题时，为简化运算，一般把天体的运动当作圆周运动来研究，并且把它们视为做匀速圆周运动，椭圆的半长轴即为圆半径。要点提炼3．适用规律天体的运动遵循牛顿运动定律及匀速圆周运动规律，它的运动与一般物体的运动在应用这两规律上没有区别。

飞船沿半径为R的圆周绕地球运动，其周期为T。如果飞船要返回地面，可在轨道上某点A处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在B点相切，如图所示。如果地球半径为R0，求飞船由A点运动到B点所需要的时间。典题2典例剖析[一题多变]上例中，飞船在半径为R的圆周轨道与椭圆轨道上运行时的周期之比为多少？对点训练C

易错辨析警示易错点：对开普勒行星运动定律理解不透彻而出错

刘军同学认为尽管太阳系里所有的行星和行星的卫星运行的轨道各不相同，但其椭圆轨道半长轴a的三次方跟它公转周期T的二次方之比等于同一个常量k。你认为对吗？案例课堂达标检测1．(2021·河北石家庄市石家庄二中高一月考)在物理学发展历史中，许多物理学家做出了卓越贡献。以下关于物理学家所作科学贡献的叙述中，正确的是

(

)A．地心说认为地球是宇宙的中心，是静止不动的B．伽利略提出了“日心说”C．牛顿提出了“日心说”D．哥白尼发现了行星运动三大定律解析：地心说认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，A正确；哥白尼提出了“日心说”，B、C错误；开普勒发现了行星运动三定律，D错误。A

2．(2021·江苏苏州中学高一月考)如图是行星绕太阳运行的示意图，下列说法正确的是

(

)A．行星速率最大时在B点B．行星速