第七章 第1节行星的运动-人教版高中物理必修第二册教学课件

第1节行星的运动第七章万有引力与宇宙航行物理新知导入现代航天技术的成就离不开人类自古以来对星空的探索,对于太阳系中行星的运动,历史上有过哪些观点?1.知道“地心说”和“日心说”的基本内容；理解和掌握开普勒行星运动定律；认识行星的运动,树立科学的运动与相互作用观念。2.经历本轮、均轮到圆再到椭圆最后到圆的模型建构过程,增强模型建构能力。3.在开普勒行星运动定律的建立过程中,体会科学家从最基本的观念开始,凭借对现象的观测、模型的构建以及模型与事实之间的相互作用,不断修正原有的观念和模型,逐步接近真实,最终获得物理规律的科学探究方法。4.学习科学家们在行星运动规律的探索过程中实事求是、不迷信权威、敢于坚持真理、勇于探索的科学态度和科学精神。学习目标一、物理学的发展“地心说”

阅读教材“科学漫步”栏目中“托勒密：地心宇宙”,探究以下问题。问题①：“地心说”的基本观点是什么？代表人物是谁？问题②：什么是行星的“逆行”？“地心说”用什么办法解释这一现象？新知讲解一、物理学的发展1.“地心说”模型比较复杂,为了使“地心说”模型与实际观测更加相符,托勒密在整个行星体系中套了80多个本轮、均轮。“地心说”能够较准确地得出行星轨道并能预言日食、月食。2.托勒密的理论是以数学为基础的,能经得起事实检验的,不是纸上谈兵，“地心说”的得出也是非常不容易的。科学家为了让理论更符合实际,不畏艰难，勇于探索。新知讲解一、物理学的发展“日心说”

阅读教材“科学漫步”栏目中“哥白尼：拦住了太阳,推动了地球”,探究以下问题。问题①：“日心说”的基本观点是什么？代表人物是谁？问题②：“日心说”为什么能最终取代“地心说”？新知讲解一、物理学的发展尽管“日心说”可以用更简洁的理论来解释逆行现象,但由于“地心说”更符合宗教教义,且二者精确度相差无几,因此得到了教廷的支持。“日心说”遭到禁止,“日心说”支持者也遭到教廷打压,科学的发展遇到严重的阻力。如果你处在那个时代,你会怎样做？新知讲解一、物理学的发展1.树立不迷信权威、敢于坚持真理和勇于探索的科学态度和科学精神。2.“日心说”也有局限性,它仍然延续了“地心说”“完美圆运动”的哲学理念,将行星的运动看作圆,故仍然需要30个左右的本轮、均轮才能做到与“地心说”相同的精度。新知讲解哥白尼之后，第谷连续20年对行星的位置进行了较仔细的测量，大大提高了测量的精确程度。在第谷之前，人们测量天体位置的误差大约是10’，第谷把这个不确定性减小到2’。第谷（1546-1601）“日心说”最终战胜“地心说”的科学功臣。新知讲解德国的物理学家开普勒继承和总结了他的导师第谷的全部观测资料及数据，他得到的结果与第谷的观察数据相差8’，而当时第谷公认的误差为2’。开普勒经过20年的研究和4年多的刻苦计算，先后否定了19种设想，最后终于计算出行星绕太阳运动的轨迹为椭圆，并总结为行星运动三大定律。新知讲解二、开普勒行星运动定律1.开普勒第一定律

所有的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。【轨道定律】说明：（1）太阳并不是位于椭圆中心，而是位于焦点处。（2）不同行星轨道不同，但所有轨道的焦点重合。新知讲解二、开普勒行星运动定律如何画一个椭圆？椭圆的形状可能与什么有关？新知讲解二、开普勒行星运动定律即使半长轴确定,椭圆也是可以不同的。而且,两焦点越靠近,椭圆越接近圆。新知讲解二、开普勒行星运动定律2.开普勒第二定律思考：地球公转时,秋分~冬至~春分阶段与春分~夏至~秋分阶段所经过的路程相等,用的时间是否相同？说明了什么？秋分~冬至~春分阶段用的时间更短。说明地球的公转速度不是大小不变,而是在靠近太阳时运动得更快。新知讲解二、开普勒行星运动定律2.开普勒第二定律对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等。说明：行星在近日点速率大于远日点速率。【面积定律】新知讲解二、开普勒行星运动定律3.开普勒第三定律行星公转周期T/年半长轴a/(109m)水星0.2408557.9金星0.61521108.1地球1.00004149.5火星1.88089227.8木星11.86223777.8土星29.45771426.1天王星84.01392869.1海王星164.7934495.7新知讲解二、开普勒行星运动定律3.开普勒第三定律物理数据处理方法：化曲为直。科学研究一般是从最基本的观念开始,凭借对现象的观测、模型的构建以及模型与事实之间的相互作用,不断修正原有的观念和模型,逐步接近真实,最终获得物理规律。新知讲解二、开普勒行星运动定律3.开普勒第三定律行星/卫星半长轴a/(109m)周期T/天k/(m3·s2)水星5887.973.4×1018金星1082253.3×1018地球1503653.4×1018火星2286873.4×1018木星77843333.4×1018土星1426107593.4×1018天王星2869306603.4×1018海王星4498601483.3×1018月球0.384427.31.0×1013地球同步卫星0.042411.0×1013新知讲解二、开普勒行星运动定律3.开普勒第三定律所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等。【周期定律】猜想：a3/T2=k，你能猜出k可能跟谁有关吗?行星？太阳？新知讲解二、开普勒行星运动定律3.开普勒第三定律结论：(1)开普勒第三定律也适用于太阳系以外的其他环绕系统，不同的环绕系统，k值不同。(2)k值与环绕天体无关，由中心天体决定。新知讲解三、行星运动的处理方法实际上，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。开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是圆,太阳处在圆心上。开普勒第三定律：所有行星轨道的半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等。新知讲解三、行星运动的处理方法如果将行星的运动视为匀速圆周运动,那么行星受到的向心力是谁提供的？这个力实际是什么力？中心天体提供,是万有引力。新知讲解典例探究【例题1】由开普勒行星运动定律可知,所有行星绕太阳运动的轨迹都是椭圆,太阳在(

)A.椭圆的一个焦点上

B.椭圆的两个焦点连线的中点上C.椭圆轨迹上的一点

D.任意一点A【变式训练1】

关于开普勒定律,下列说法正确的是（）A.开普勒定律是经过长时间连续不断的观察、推理总结出来的,未经过实际计算B.开普勒第一定律表明,行星绕太阳运动的轨迹为椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上C.开普勒第二定律表明,地球在近日点比火星在远日点更快D.开普勒第三定律中,k是一个在任何星系中都相等的常量B典例探究A评价反馈1.开普勒行星运动定律是我们研究天体运动的基础,下面关于开普勒三定律理解错误的是（）A.行星围绕太阳运动的轨道是椭圆,太阳处于椭圆的一个焦点上B.在相等时间内,火星与太阳的连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积C.地球距离太阳越近,其运行速度越大,距离太阳越远,其运行速度越小D.由开普勒第三定律知,地球与火星绕太阳运行时轨道半长轴的三次方跟公转周期二次方的比值相等B评价反馈2.经过71年的长途跋涉,编号为12P/Pons-Brooks的彗星（以下简称12P彗星）于2024年4月21日通过近日