行星的运动课件-高一下学期物理人教版

第七章1行星的运动一、地心说与日心说1.地心说:

是宇宙的中心,是

的,太阳、月球以及其他星体都绕

运动。

代表人物:托勒密

2.日心说:

是静止不动的,地球和其他行星都绕

运动。

代表人物:哥白尼

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

的观测数据不符。

两种学说都不正确

地球

静止不动地球

太阳太阳匀速圆周运动第谷二、开普勒三定律

定律内容图示或公式开普勒第一定律又称轨道定律所有行星绕太阳运动的轨道都是

,太阳处在_______

的一个

上

开普勒第二定律又称面积定律对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等的

内扫过的

相等

椭圆

椭圆

焦点时间面积定律内容图示或公式开普勒第三定律又称周期定律所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的

的二次方的比都相等

公式:=k,k是一个与中心天体有关的常量公转周期情境链接不同行星都在各自的轨道上绕太阳运行,行星运行的轨道有怎样的特点?行星绕太阳运行的周期与距离太阳的远近是否存在某种关系?提示

行星运行的轨道为椭圆,行星离太阳越远,运行的周期越大。

教材拓展看教材P46“科学漫步”,我们知道“日心说”比“地心说”要准确一些,那么日心说是完全正确的吗?提示

日心说也并不是完全正确的,因为太阳只是太阳系的一个中心天体,而太阳系只是宇宙中众多星系之一,所以太阳并不是宇宙的中心,也不是静止不动的。易错辨析(1)地球是整个宇宙的中心,其他天体都绕地球运动。(

)(2)太阳是整个宇宙的中心,其他天体都绕太阳运动。(

)(3)太阳每天东升西落,这一现象说明太阳绕着地球运动。(

)(4)行星绕太阳运动一周的时间内,它离太阳的距离是不变的。(

)×解析

地球不是宇宙的中心,其他天体并不都绕地球转动。

解析

太阳不是宇宙的中心,其他天体并不都绕太阳转动。

解析

太阳每天东升西落,是地球和太阳发生了相对运动。

××解析

行星绕太阳运动的轨道是椭圆,太阳在椭圆的一个焦点上,所以行星到太阳的距离是变化的。×(5)公式

=k,只适用于轨道是椭圆的运动。(

)(6)开普勒定律除适用于行星绕太阳的运动外,还适用于其他天体绕中心天体的运动。(

)×解析

公式

=k,既适用于做椭圆运动的行星,也适用于做圆周运动的行星。

√探究点一对开普勒定律的认识导学探究地球绕太阳运动的示意图及北半球春分、夏至、秋分、冬至时地球所在的位置如图所示。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?要点提示

太阳不在轨道中心,而在轨迹的焦点上。夏至、冬至时地球到太阳的距离不相同,夏至时地球离太阳远些。知识归纳对开普勒三定律的理解

定律认识角度理解开普勒第一定律对空间分布的认识各行星的椭圆轨道尽管大小不同,但太阳是所有轨道的一个共同焦点不同行星的轨道是不同的,可能相差很大开普勒第二定律对速度大小的认识行星沿椭圆轨道运动靠近太阳时速度增大,远离太阳时速度减小近日点速度最大,远日点速度最小定律认识角度理解开普勒第三定律对周期长短的认识椭圆轨道半长轴越长的行星,其公转周期越长该定律不仅适用于行星,也适用于其他天体常数k只与其中心天体有关应用体验【例1】

人造卫星围绕地球的运动,有近地点和远地点,由开普勒定律可知卫星在远地点运动速率比近地点运动的速率小,如果近地点距地心距离为R1,远地点距地心距离为R2,则该卫星在近地点运动速率和远地点运动速率之比为(

)B解析

根据开普勒第二定律,对每一个行星而言,太阳和行星的连线在相等对点演练1.二十四节气,代表着地球在公转轨道上的二十四个不同的位置。如图所示,由天体物理学可知,地球沿椭圆轨道绕太阳运动所处四个位置分别对应我国的四个节气。以下说法正确的是(

)A.秋分时地球公转速度最大B.地球沿椭圆轨道绕太阳匀速率运动C.从正对纸面的方向看,地球绕太阳沿顺时针方向运动D.地球从秋分至第二年春分的运动时间小于地球公转周期的D解析

由开普勒第二定律,地球与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等,近日点公转速度最快,即冬至时地球公转速度最大,A错误;由开普勒第一定律知地球绕太阳运动的轨道是椭圆,由开普勒第二定律,地球与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等,地球绕太阳是非匀速率运动,B错误;二十四节气中,夏至在春分后,秋分在夏至后,地球绕太阳运行方向(正对纸面)是逆时针方向,C错误;由开普勒第二定律,地球与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等,可知地球在近日点比远日点转动得快,地球从秋分至第二年春分的时间小于地球公转周期的

,D正确。探究点二开普勒第三定律的应用导学探究火星和地球绕太阳运转的轨道示意图如图所示,观察图中地球、火星的位置,请思考:(1)地球和火星,谁的公转周期更长?(2)根据地球的公转周期计算火星的公转周期还需要知道什么数据?要点提示

(1)根据开普勒第三定律,因为火星的轨道半径更大,所以火星的公转周期更长。(2)根据

=k,要计算火星的公转周期,除了要知道地球的公转周期,还要知道地球和火星绕太阳公转的轨道半径。知识归纳1.开普勒第三定律的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椭圆运动的天体,也适用于做圆周运动的天体。2.开普勒第三定律的应用(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。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。应用体验【例2】

(多选)“七星连珠”现象,是指金星、木星、水星、火星、土星、天王星、海王星连成一线。“行星冲日”是地球恰好运行到某个地外行星和太阳之间,且三者几乎排成一条直线的现象。已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示,AU是一个长度单位,其数值取地球和太阳之间的平均距离,根据表中数据,下列说法正确的是(

)行星地球火星木星土星天王星海王星轨道半径R/AU1.01.55.29.51930A.火星相邻两次冲日的时间最长B.海王星相邻两次冲日的时间最长C.火星相邻两次冲日的时间间隔约为2.2年D.火星相邻两次冲日的时间间隔约为1.1年答案

AC对点演练2.“天问一号”探测器发射成功后,与地球共同绕太阳公转,并逐渐远离地球,飞向火星,其运动轨道如图所示。若地球到太阳的平均距离为1AU(天文单位),火星到太阳的平均距离为1.5AU,则“天问一号”在地火转移椭圆轨道上运动的周期约为(

)A.0.8年

B.1.4年C.2.2年

D.2.6年B123451.(对开普勒定律的认识)“太阳系中,所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上。”首先提出这一观点的科学家是(

)A.亚里士多德

B.开普勒C.爱因斯坦

D.卡文迪什B解析

开普勒通过对第谷的观察资料的研究,发现了开普勒三大定律,其中第一定律为:太阳系中所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上,故选B。123452.(对开普勒定律的理解)地球和火星绕太阳运动的轨道示意图如图所示,下列说法正确的是(

)A.太阳既是火星轨道的焦点,又是地球轨道的焦点B.地球靠近太阳的过程中,运行速度的大小不变C.在相等时间内,火星和太阳的连线扫过的面积与地球和太阳的连线扫过的面积相等D.火星绕太阳运行一周的时间比地球绕太阳运行一周用的时间短A12345解析

根据开普勒第一定律可知,所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在所有椭圆的一个焦点上,故A正确;根据开普勒第二定律可知,对同一个行星而言,行星与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等,且行星在此椭圆轨道上运动的速度大小不断变化,离太阳越近速率越大,所以地球靠近太阳的过程中,运行速率将增大,故B、C错误;根据开普勒第三定律可知,所有行星轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等,由于火星的半长轴比较大,所以火星绕太阳运行一周的时间比地球的长,故D错误。123453.(开普勒第三定律的理解)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。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.式中的k值,对于所有星系中的中心天体都相等C.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C12345解析

行星和卫星的轨道可以近似为圆,公式

=k也适用,故选项A错误。比例系数k是一个由中心天体决定而与行星无关的常量,但在不同的星系中,k值不同,故选项B错误,C正确。月球绕地球转动的k值与地球绕太阳转动的k值不同,故选项D错误。123454.(开普勒第三定律的应用)已知两个行星的质量m1=2m2,公转周期T1=2T2,则它们绕太阳运转轨道的半长轴之比为(

)C123455.(开普勒第