《行星的运动》课件

第七章万有引力与宇宙航行1行星的运动①物理观念：能了解万有引力定律的内涵，会计算人造卫星的环绕速度，

知道第二宇宙速度和第三宇宙速度；能用万有引力定律解释一些天体运动问题．形成与万有引力定律相关的运动与相互作用的观念．②科学思维：能将一些熟悉的天体运动抽象成匀速圆周运动模型；能分析简单的天体运动问题，通过推理获得结论；能用与万有引力定律相关的理论解释一些天体运动现象；通过构建模型，利用万有引力与圆周运动的理论知识，推算行星运动的相关参量及中心天体的相关物理量．同时知道牛顿力学的局限性，初步了解相对论时空观．③科学探究：知道卡文迪许实验的重要性，并能提出问题；能体会卡文迪许扭秤实验方案设计的巧妙之处，能感受到科学定律的预测作用；能认识到测定物理常量在科学研究中的重要性；能与同学交流．④科学态度与责任：能认识发现万有引力定律的过程及重要意义，认识科学定律对人类探索未知世界的作用；知道科学包含大胆的想象和创新；有探索太空、了解太空的兴趣，能为牛顿力学对航天技术发展的重大贡献而感到振奋．本章内容是应用牛顿运动定律研究曲线运动．牛顿运用其运动定律研究天体运动并结合开普勒定律建立了伟大的万有引力定律．牛顿运动定律和万有引力定律构成了牛顿力学的核心内容．本章重点①开普勒三定律；②万有引力定律及其应用；③第一宇宙速度；④天体质量及密度的计算；⑤人造卫星的运行．本章难点①天体运行时各物理量与运动半径的关系；②对三个宇宙速度的理解；③人造卫星的变轨；④双星问题．1行星的运动学习目标学法指导1.知道天体运动中的地心说和日心说两种观点2．知道开普勒三个定律的内容3．学会应用开普勒定律分析天体运动问题1.通过阅读教材了解地心说和日心说的内容2．通过练习从物理、数学角度理解并掌握开普勒行星运动定律，认识模型在科学研究中的作用3．通过学习教材“科学漫步”，了解人类对行星运动认识过程的漫长与复杂，体会真理的来之不易，学习科学家们的科学态度和科学精神知识导图预习导学|新知领悟1．地心说认为________是宇宙的中心，是________的，太阳、月球以及其他星球都绕________运动．代表人物是古希腊天文学家托勒密．2．日心说认为__________是静止不动的，地球和其他行星都绕________运动．代表人物是16世纪波兰天文学家哥白尼．两种学说的对立地球静止不动地球太阳太阳【答案】不是．太阳是宇宙的中心吗？(上海名校期末)下列说法正确的是

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)A．关于天体运动的日心说、地心说都是正确的B．地球是宇宙的中心、太阳、月亮及其他行星都绕地球转动C．地球是一颗绕太阳运动的行星D．太阳是静止不动的，地球和其他行星都在绕太阳转动【答案】C【解析】现在的观点看地心说和日心说都是错误的，都是有其时代局限性的，故A错误；地球是绕太阳运动的一颗行星，而太阳系在银河系中运动，银河系也在运动，故B、D错误，C正确．开普勒行星运动定律椭圆焦点相等的时间面积相等半长轴公转周期相等相同(温州名校期中)开普勒被誉为“天空的立法者”．关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是

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)A．太阳系的行星绕太阳做匀速圆周运动B．同一行星在绕太阳运动时近日点速度小于远日点速度C．绕太阳运行的多颗行星中离太阳越远的行星运行周期越大D．地球在宇宙中的地位独特，太阳和其他行星都围绕着它做圆周运动【答案】C【解析】根据开普勒第一定律，太阳系的所有行星分别沿不同大小的椭圆轨道绕太阳运动，故A、D错误；根据开普勒第二定律，同一行星与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积，故远日点速度小，近日点速度大，故B错误；根据开普勒第三定律，所有绕太阳运行的行星的椭圆轨道半长轴的三次方与公转周期的平方的比值相等，故离太阳越远，轨道半长轴越大，行星的公转周期越大，故C正确．多维课堂|

素养初培如图是行星绕太阳运动的轨道示意图，回答以下问题：开普勒定律的理解【答案】1.开普勒第一定律说明了不同的行星绕太阳运行时椭圆轨道不同，太阳处在椭圆的一个焦点上，各行星绕太阳运行的轨道半长轴是不同的，存在近日点和远日点．2．根据开普勒第二定律可知，绕太阳运动的行星与太阳的连线，在相等时间内扫过的面积相等，因此行星在近日点的速率最大，在远日点的速率最小，即行星从近日点到远日点的过程中做减速运动，从远日点到近日点的过程中做加速运动．3．k值只与中心天体有关，与绕中心天体运行的行星(或卫星)无关，例如，卫星绕地球运行的k值与行星绕太阳运行的k值不同，常数k不是个普适常量．2．开普勒行星运动定律是总结行星运动的观测结果而得到的规律．它们中的每一条都是经验定律，都是从观测行星运动所取得的资料中总结出来的．3．开普勒三定律是对行星绕太阳运动的总结，实践表明开普勒三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．精练1

假设某飞船沿半径为R的圆周绕地球运行，其周期为T，地球半径为R0.该飞船要返回地面时，可在轨道上A点将速率降到适当数值，从而沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆与地球表面的B点相切，如图所示．求该飞船由A点运动到B点所需的时间．变式1卫星发射进入预定轨道时往往需要进行多次轨道调整．如图所示，某次发射任务中先将卫星送至近地圆轨道，然后卫星从圆轨道上A点加速，控制卫星进入椭圆轨道，最后在B点进入距地高为6R的预定圆形高轨道运动，其中A、B分别是两个圆轨道与椭圆轨道相切之处．已知卫星从A点到B点所需的时间为t0，地球半径为R.假定卫星在两个圆轨道上稳定运行时均做匀速圆周运动，求卫星在高轨道上运行时的周期．如图，太阳系中行星绕太阳的运动可以近似看成是圆周运动．那么，请回答以下问题：应用开普勒定律研究天体运动问题怎么表达开普勒三定律？【答案】精练2

(多选)太阳系中的第二大行星——土星，它的卫星众多，目前已发现数十颗．下表是有关土卫五和土卫六两颗卫星的一些参数，则两卫星相比较，下列判断正确的是

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)A．土卫五的公转周期较小

B．土卫六的转动角速度较大C．土卫六的向心加速度小

D．土卫五的公转速度较大卫星距土星的距离/km半径/km质量/kg发现者发现年代土卫五5270007652.49×1021卡西尼1672土卫六122200025751.35×1023惠更斯1655【答案】ACD变式2太阳系八大行星绕太阳运动的轨道可粗略地认为是圆，各行星的半径、日星距离和质量如表所示：行星名称水星金星地球火星星球半径/×106m2.446.056.383.40日星距离/×1011m0.581.081.502.28星球质量/×1024kg0.334.876.000.64行星名称木星土星天王星海王星星球半径/×106m71.4960.2725.5624.75日星距离/×1011m7.7814.2928.7145.04星球质量/×1024kg190056986.8102由表中所列数据可以估算海王星公转的周期最接近于

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)A．1050年 B．165年C．35年 D．15年【答案】B(1)开普勒定律不仅适用于行星，也适用于卫星或其他天体运动．(2)将两颗卫星的运动看作圆周运动，应用圆周运动规律和开普勒第三定律相结合，就可以分析此类题型.核心素养微专题地球绕太阳运行和二十四节气地球上的二十四节气是我们的祖先通过长期的生活劳动经验总结出来的，并且在相当长的时间内，有力地推进了农业生产的发展，方便了人们的生活，是物理知识应用于生产和生活的典型实例．专练二十四节气中的春分和秋分均为太阳直射赤道，春分为太阳从南回归线回到赤道，秋分则为太阳从北回归线回到赤道．某年3月20日为春分，9月23日为秋分，可以推算从春分到秋分为187天，而从秋分到春分则为179天．关于上述自然现象，下列说法正确的是(设两段