《高中物理 6.1行星的运动（探究导学课型）课件 新人教必修2.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 6.1行星的运动（探究导学课型）课件 新人教必修2.ppt（59页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第六章 万有引力与航天 1 行星的运动 学习习 目标标 1 了解地心说说和日心说说两种学说说的内容 2 理解开普勒行星运动动三定律的内容 3 了解人们对们对 行星运动动的认识过认识过 程是漫长长复杂杂的 真理是来之不易的 一 两种对对立的学说说 1 地心说说 是宇宙的中心 是静止不动动的 太阳 月亮以及 其他行星都绕绕 运动动 2 日心说说 是宇宙的中心 是静止不动动的 地球和其他行星 都绕绕 运动动 3 局限性 都把天体的运动动看得很神圣 认为认为 天体的运动动必然是 最完美 最和谐谐的 运动动 但计计算所得数据和丹麦天 文学家 的观测观测 数据不符 地球 地球 太阳 太阳 匀速圆圆周 第谷
2、 自我思悟 1 太阳每天都是东东升西落 这这一现现象是否说说明太阳是绕绕着地球 转转的 为为什么 提示 否 太阳是太阳系的中心 地球绕太阳公转 由于地球同 时还在自转 所以造成了太阳东升西落的现象 2 日心说说具有什么样样的局限性 提示 日心说在证明地球和其他行星是围绕太阳转的同时 也有 缺陷 太阳并非宇宙中心 而是太阳系的中心 地球和其他行星 的运行轨道是椭圆而不是圆 二 开普勒行星运动动定律 定 律内 容公式或图图示 开普勒 第一定 律 所有行星绕绕太阳运动动的 轨轨道都是 太阳处处在 的一个 上 开普勒 第二定 律 对对任意一个行星来说说 它 与太阳的连线连线 在相等的 时间时间 内扫过
3、扫过 椭圆椭圆 椭圆椭圆焦点 相等的面积积 定 律内 容公式或图图示 开普勒 第三定 律 所有行星的轨轨道的 的三次方 跟它的 的二次方的比值值都 相等 公式 k k是一个与行星 的常量半长轴长轴 公转转周期 无关 自我思悟 1 围绕围绕 太阳运动动的行星的速率是一成不变变的吗吗 提示 不是 根据开普勒第二定律 行星离太阳近时运动速率大 离太阳远时运动速率小 2 行星轨轨道的半长轴长轴 越长长 行星的运行周期越长吗长吗 提示 根据开普勒第三定律 行星的半长轴的三次方与它的公转 周期的二次方成正比 故半长轴越长 行星的运行周期越长 三 行星运动动的一般处处理方法 行星的轨轨道与圆圆十分接近 在中
4、学阶阶段的研究中我们们按圆轨圆轨 道 处处理 即 定 律近似处处理 开普勒 第一定律 行星绕绕太阳运动动的轨轨道十分接近圆圆 太阳处处在 开普勒 第二定律 对对某一行星来说说 它绕绕太阳做圆圆周运动动的角速 度 或线线速度大小 即行星做 运动动 开普勒 第三定律 所有行星 的三次方跟它的 的二次方的比值值都相等 表达式为为 圆圆心 不变变匀速圆圆周 轨轨道半径公转转周期 自我思悟 1 匀速圆圆周运动动有什么样样的特点 提示 匀速圆周运动的线速度大小 角速度和周期均保持不变 2 行星的轨轨道与圆圆十分接近 在中学阶阶段的研究中我们们通常按 圆轨圆轨 道处处理 这样这样 做有什么好处处 提示 圆周
5、运动要比椭圆运动简单得多 将行星的轨道按圆轨道 处理可以将问题大大简化 一 对对开普勒三定律的理解 深化理解 定律认识认识 角度 理 解 开普 勒第 一定 律 对对空间间分 布的认识认识 各行星的椭圆轨椭圆轨 道尽管大小不同 但 是太阳是所有轨轨道的一个共同焦点 所 以又称焦点定律 不同行星的轨轨道是不同的 可能相差很 大 行星的椭圆轨椭圆轨 道很接近圆圆 半长轴长轴 与 半短轴轴接近 定律认识认识 角度 理 解 开普 勒第 二定 律 对对速度大 小的认识认识 该该定律又叫面积积定律 反映了同一行星 沿椭圆轨椭圆轨 道运动动靠近太阳时时速度增大 沿椭圆轨椭圆轨 道远远离太阳时时速度减小 近日点
6、 远远日点分别别是行星距离太阳的 最近点 最远远点 所以近日点速度最大 远远日点速度最小 定律认识认识 角度 理 解 开普 勒第 三定 律 对对周期长长 短的认识认识 反映了行星公转转周期跟轨轨道半长轴长轴 之 间间的依赖赖关系 椭圆轨椭圆轨 道半长轴长轴 越长长 的行星 其公转转周期越长长 反之 其公转转 周期越短 该该定律不仅仅适用于行星 也适用于其他 天体 例如 绕绕某一行星运动动的不同卫卫 星 研究行星时时 常数k与行星无关 只与太 阳有关 研究其他天体时时 常数k与其中 心天体有关 微思考 1 如图图所示是地球绕绕太阳公转时转时 的示意图图 由图图可知地球在 春分日 夏至日 秋分日和
7、冬至日四天中哪天绕绕太阳运动动的速 度最大 提示 冬至日 由图可知 冬至日地球在近日点附近 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 2 如图图所示是 金星凌日 的示意图图 观观察图图中地球 金星 的位置 思考地球和金星谁谁的公转转周期更长长 提示 地球 由题图可知 地球到太阳的距离大于金星到太阳的 距离 根据开普勒第三定律可得 地球的公转周期更长一些 题组题组 通关 示范题题 2013 江苏苏高考 火星和木星沿各自的椭圆轨椭圆轨 道 绕绕太阳运行 根据开普勒行星运动动定律可知 A 太阳位于木星运行轨轨道的中心 B 火星和木星绕绕太阳运行速度的大小始终终相等 C 火星与木星公转转
8、周期之比的平方等于它们轨们轨 道半长轴长轴 之比 的立方 D 相同时间时间 内 火星与太阳连线扫过连线扫过 的面积积等于木星与太阳连连 线扫过线扫过 的面积积 解题题探究 1 所有行星绕绕太阳的运动动是否遵守共同的规规律 这这个规规律是什么 提示 是 开普勒三定律总结的是行星运动的规律 所以 所有 行星的运动都遵守开普勒三定律 2 开普勒三定律揭示了怎样样的行星运动规动规 律 提示 开普勒第一定律指出 行星的轨道不是圆是椭圆 开普勒第二定律指出 同一行星与太阳的连线在相等时间内扫 过的面积相等 开普勒第三定律指出 所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公 转周期的二次方的比值都相同 规范解答 选C
9、太阳位于木星运行轨道的一个焦点上 A项 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项 错误 在相等的时间内 行星与太阳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 则不具有可比性 D项错误 根据开普勒第三定律 对同一中心天体来说 行星公转半长轴 的三次方与其周期的平方的比值为一定值 C项正确 通关1 1 1 2014 泰安高一检测检测 关于行星绕绕太阳运动动的下列说说法中 正确的是 A 所有行星都在同一椭圆轨椭圆轨 道上绕绕太阳运动动 B 行星绕绕太阳运动时动时 太阳位于行星轨轨道的中心处处 C 离太阳越近的行星的运动动周期越长长 D 所有行星轨轨道半长轴长轴 的三次
10、方跟公转转周期的二次方的比值值 都相等 解析 选D 所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆 但不是同 一轨道 太阳处在椭圆的一个焦点上 故A B错 所有行星轨道 半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等 离太阳越 近的行星其运动周期越短 故C错 D对 2 多选选 2014 沈阳高一检测检测 关于行星的运动动 以下说说法正 确的是 A 行星轨轨道的半长轴长轴 越长长 自转转周期越大 B 行星轨轨道的半长轴长轴 越长长 公转转周期越大 C 水星的半长轴长轴 最短 公转转周期最长长 D 海王星离太阳 最远远 绕绕太阳运动动的公转转周期最长长 解析 选B D 根据开普勒第三定律 所有行星轨道的半长 轴的
11、三次方跟公转周期的二次方的比值都相等 即 k 所以 行星轨道的半长轴越长 公转周期就越大 行星轨道的半长轴越 短 公转周期就越小 特别要注意公转与自转的区别 例如 地球 的公转周期为一年 而地球的自转周期为一天 3 2014 哈尔滨滨高一检测检测 如图图所示 B为绕为绕 地 球沿椭圆轨椭圆轨 道运行的卫卫星 椭圆椭圆 的半长轴为长轴为 a 运行周期为为TB C为绕为绕 地球沿圆圆周运动动的卫卫星 圆圆周的半径为为r 运行周期为为TC 下列说说法或关 系式中正确的是 A 地球位于B卫卫星轨轨道的一个焦点上 位于C卫卫星轨轨道的圆圆心上 B 卫卫星B和卫卫星C运动动的速度大小均不变变 C 该该比值
12、值的大小与地球有关 D 该该比值值的大小不仅仅与地球有关 还还与太阳有关 解析 选A 由开普勒第一定律可知 选项A正确 由开普勒第 二定律可知 B卫星绕地球转动时速度大小在不断变化 选项B错 误 由开普勒第三定律可知 k 比值的大小仅与地球 有关 选项C D错误 变变式训练训练 2014 遵义义高一检测检测 太阳系有八大行星 八大 行星离太阳的远远近不同 绕绕太阳运转转的周期也不相同 下列能 反映周期与轨轨道半径关系的图图像中正确的是 解析 选D 由开普勒第三定律可得 k 即R3 kT2 故选项D正确 素养升华 深入理解开普勒定律 1 开普勒三定律是通过总结行星运动的观察结果而得出的规 律 它
13、们都是经验定律 2 开普勒三定律虽然是对行星绕太阳运动的总结 但实践表明 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 3 开普勒第二定律与第三定律的区别 前者揭示的是同一行星 在距太阳不同距离时的运动快慢的规律 后者揭示的是不同行 星运动快慢的规律 4 开普勒第三定律 k中的k由中心天体决定 与环绕天体 无关 二 天体的运动规动规 律及分析方法 规规律方法 1 模型构建 天体的运动动可近似看成匀速圆圆周运动动 天体虽虽做 椭圆椭圆 运动动 但它们们的轨轨道一般接近圆圆 中学阶阶段我们们在处处理 天体运动问题时动问题时 为简为简 化运算 一般把天体的运动动当
14、作圆圆周运 动动来研究 并且把它们视为们视为 做匀速圆圆周运动动 椭圆椭圆 的半长轴长轴 即 为圆为圆 半径 2 轨轨道半径与周期的关系 在处处理天体运动时动时 开普勒第三定律 表述为为 天体轨轨道半径r的三次方跟它的公转转周期T的二次方的 比值为值为 常数 即 k 据此可知 绕绕同一天体运动动的多个天体 轨轨道半径r越大的天体 其周期越长长 3 适用规规律 天体的运动动遵循牛顿顿运动动定律及匀速圆圆周运动规动规 律 与一般物体的运动动在应应用这这两个规规律上没有区别别 微思考 1 在同一轨轨道上沿同一方向做匀速圆圆周运动动的两颗颗人造地球 卫卫星 它们们的运行周期是否相同 提示 相同 由开普
15、勒第三定律 k可知 r相同 则T一定 相同 2 已知 嫦娥二号 卫卫星绕绕月球做匀速圆圆周运动时动时 的周期比 嫦娥一号 卫卫星的周期小 则则两颗卫颗卫 星中哪个离月面近 提示 嫦娥二号 卫星 开普勒定律不仅适用于行星的运动 也适用于卫星的运动 由 k可知 周期越小 轨道半径越小 故 嫦娥二号 卫星离月面近 题组题组 通关 示范题题 太阳系八大行星绕绕太阳运行的轨轨迹可粗略地视为视为 圆圆 下表是各星球的半径和轨轨道半径 从表中所列数据可以估算出海王星的公转转周期最接近 A 80年 B 120年 C 165年 D 200年 行星名称水 星 金 星 地 球 火 星 木 星 土 星 天王 星 海王
16、 星 星球半径 106m 2 446 056 373 3969 858 223 722 4 轨轨道半径 1011m 0 5791 081 502 287 7814 328 745 0 解题探究 1 若将行星的运行轨道视为圆 则开普勒第三 定律如何表述 提示 所有行星的轨道半径的三次方跟公转周期的二次方的比 值都相同 即 2 利用开普勒第三定律 求海王星的周期时 由于不知 道常数k 应如何解决 提示 由于地球的轨道半径已知 公转周期为一年 可利用 求出海王星的公转周期 规范解答 选C 设海王星绕太阳运行的平均轨道半径为 r1 周期为T1 地球绕太阳公转的轨道半径为r2 周期为 T2 T2 1年 由开普勒第三定律有 故 164年 故选C 通关1 1 1 拓展延伸 在 示范题 表格中 哪一颗行星的周期最小 最 小周期是多少 解析 由表中的数据知水星的轨道半径最小 为r3 0 579 1011 m 周期最小 利用地球绕太阳公转周期为已知量 由 得T3 0 24年 答案 水星 0 24年 2 2014 聊城高一检测检测 宇宙飞飞船围绕围绕 太阳在近似圆圆周的轨轨 道上运动动 若其轨轨道半径是地球
