《2020版高中物理人教必修2课件：6.1 行星的运动》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版高中物理人教必修2课件：6.1 行星的运动（56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 一 两种学说 思考 人类对天体的运动看法存在着地心说和日心说 两种学说的基本观点分别是什么 提示 地心说认为地球是静止不动的 日心说认为太阳是静止不动的 1 地心说 是宇宙的中心 是静止不动的 太阳 月亮以及其他行星都绕 运动 2 日心说 是静止不动的 地球和其他行星都绕太阳运动 地球 地球 太阳 3 代表人物 请用直线将两种学说与其代表人物连接起来 二 开普勒行星运动定律 思考 银烛秋光冷画屏 轻罗小扇扑流萤 天阶夜色凉如水 卧看牵牛织女星 诗中 牵牛星和织女星的运动遵循一定的规律吗 提示 遵循一定规律 1 开普勒第一定律 1 内容 所有行星绕太阳运动的轨
2、道都是椭圆 太阳处在椭圆的一个 上 2 图示 焦点 2 开普勒第二定律 1 内容 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 2 图示 相等的面积 3 开普勒第三定律 1 内容 所有行星的轨道的 跟它的公转周期的二次方的比值相等 即 2 图示 半长轴的三次方 3 比值k 关于比值k的说法正确的是 k的大小与太阳无关 k的大小与行星无关 k的大小与行星有关 k的大小与太阳有关 k的大小与行星的线速度大小有关 k的大小与行星的角速度无关 三 行星的运动的近似处理 思考 行星的轨道与圆十分接近 在中学阶段的研究中能否可以按圆轨道处理 提示 可以 1 行星绕太阳运动的轨道十分接近圆 处在圆心
3、 2 对于某一行星来说 它绕太阳做圆周运动的角速度 或线速度 不变 即行星做 运动 3 所有行星 跟它的公转周期的二次方的比值都相等 即 太阳 匀速圆周 轨道半径的三次方 一开普勒行星运动定律的说明和意义1 开普勒第一定律 1 说明 尽管各行星的轨道大小不同 但它们的共同规律是所有行星都沿椭圆轨道绕太阳运动 太阳则位于所有椭圆的一个公共焦点上 如图所示 2 意义 否定了行星圆形轨道的说法 建立了正确的轨道理论 给出了太阳的准确位置 2 开普勒第二定律 1 说明 行星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 如图所示 2 意义 描述了行星在其轨道上运行时 线速度的大
4、小不断变化 并阐明了速度大小变化的数量关系 3 开普勒第三定律 1 说明 揭示了周期与轨道半长轴之间的关系 椭圆轨道半径越长的行星 其公转周期越大 椭圆轨道半径越短的行星 其公转周期越小 2 意义 表达式 k中的k值与行星无关 只与太阳有关 不同星系具有不同的常数 且常数由中心天体决定 思考 讨论 地球绕太阳公转形成了四季交替现象 地球绕太阳运动遵循开普勒行星运动定律吗 科学思维 提示 遵循 典例示范 多选 2019 厦门高一检测 如图所示是行星m绕恒星M运动情况的示意图 下列说法正确的是 世纪金榜导学号 A 速度最大点是A点B 速度最小点是C点C m从A到B做减速运动D m从B到A做减速运动
5、 解析 选A C 由开普勒第二定律可推知 近恒星处行星速度大而远恒星处速度小 故A点速度最大 B点最小 由A至B速度减小 由B到A则速度增大 故A C正确 定向训练 1 理论和实践证明 开普勒行星运动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下列说法正确的是 A 公式只适用于轨道是椭圆的运动 B 公式中的T为天体的自转周期C 公式中的k值 只与中心天体有关 与绕中心天体公转的行星 或卫星 无关D 若已知月球与地球之间的距离 根据开普勒第三定律公式可求出地球与太阳之间的距离 解析 选C 开普勒第三定律不仅适用于行星绕太阳的运动 也适用
6、于卫星绕行星的运动 所以也适用于轨道是圆的运动 故A错误 式中的T是行星 或卫星 的公转周期 B错误 式中的k与中心天体的质量有关 与绕中心天体旋转的行星 或卫星 无关 故C正确 月球绕地球运动 地球绕太阳运动 不是同一个中心天体 式中的k 与中心天体的质量有关 已知月球与地球之间的距离 无法求出地球与太阳之间的距离 故D错误 2 多选 哈雷彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆 下列说法中正确的是 A 彗星在近日点的速率大于在远日点的速率B 彗星在近日点的角速度大于在远日点的角速度C 彗星在近日点的向心加速度大于在远日点的向心加速度 D 若彗星周期为76年 则它的半长轴是地球公转半径的76倍 解
7、析 选A B C 根据开普勒第二定律 为使相等时间内扫过的面积相等 则应保证近日点与远日点相比在相同时间内走过的弧长要大 因此在近日点彗星的线速度 即速率 角速度都较大 选项A B正确 而向心加速度a 在近日点 v大 R小 因此a大 选项C正确 根据开普勒第三定律则解得 选项D错误 补偿训练 多选 在天文学上 春分 夏至 秋分 冬至将一年分为春 夏 秋 冬四季 如图所示 从地球绕太阳的运动规律入手 下列判断正确的是 A 在冬至日前后 地球绕太阳的运行速率较大B 在夏至日前后 地球绕太阳的运行速率较大C 春夏两季与秋冬两季时间相等D 春夏两季比秋冬两季时间长 解析 选A D 冬至日前后 地球位于
8、近日点附近 夏至日前后地球位于远日点附近 由开普勒第二定律可知近日点速率最大 选项A正确 B错误 春夏两季平均速率比秋冬两季平均速率小 又因所走路程基本相等 故春夏两季时间长 春夏两季一般在186天左右 而秋冬两季只有179天左右 选项C错误 D正确 二开普勒第三定律的应用1 适用范围 1 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 既适用于绕太阳运动的天体 也适用于绕其他中心天体运动的天体 2 应用开普勒第三定律解题的步骤 1 判断两个行星的中心天体是否相同 只有对同一个中心天体开普勒第三定律才成立 2 明确题中给出的周期或半径关系 3 根据开普勒第三定律列式求解 思考 讨论 行
9、星绕太阳运动中的 k中k值只与太阳有关 卫星绕地球运动中的 k 中k 值是否只与地球有关 科学思维 提示 k是只与中心天体质量有关的常量 故只与地球有关 典例示范 2019 郑州高一检测 太阳系八大行星公转轨道可近似看作圆轨道 行星公转周期的平方 与 行星与太阳的平均距离的三次方 成正比 地球与太阳之间平均距离约为1 5亿千米 结合下表可知 火星与太阳之间的平均距离约为 世纪金榜导学号 A 1 2亿千米B 2 3亿千米C 4 6亿千米D 6 9亿千米 解析 选B 由题意可知 行星绕太阳运转时 满足设地球的公转周期和公转半径分别为T1 r1 火星绕太阳的公转周期和轨道半径分别为T2 r2 则代入
10、数值得 r2 2 3亿千米 定向训练 1 2018 全国卷 为了探测引力波 天琴计划 预计发射地球卫星P 其轨道半径约为地球半径的16倍 另一地球卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍 P与Q的周期之比约为 A 2 1B 4 1C 8 1D 16 1 解析 选C 据开普勒第三定律故选C 2 2019 武汉高一检测 土星直径为119300km 是太阳系统中第二大行星 自转周期只需10h39min 公转周期为29 4年 距离太阳1 432 109km 土星最引人注目的是绕着赤道的巨大光环 在地球上人们只需要一架小型望远镜就能清楚地看到光环 环的外沿直径约为274000km 请由上面提供的信息 估算地球
11、距太阳有多远 保留3位有效数字 解析 根据开普勒第三定律有 k只与太阳质量有关 则其中T为公转周期 R为行星到太阳的距离 代入数值得 R地 1 50 1011m 1 50 108km 答案 约1 50 108km 补偿训练 1 如图所示 某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动 其轨道半径为月球绕地球运转半径的 设月球绕地球运动的周期为27天 则此卫星的运转周期大约是 A 天B 天C 1天D 9天 解析 选C 由于r卫 r月 T月 27天 由开普勒第三定律可得T卫 1天 故选项C正确 2 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 A B 2C D 解析 选C 由开普勒第三定律知 行星绕太阳运转的半长轴和行星的质量无关 由得所以选项C正确 拓展例题 考查内容 微分法在开普勒第二定律中的应用 典例 某行星沿椭圆轨道运行 远日点A离太阳的距离为a 近日点B离太阳的距离为b 过远日点时行星的速率为vA 则过近日点时的速率vB为 A vAB vAC vAD vA 正确解答 选C 如图所示 由开普勒第二定律知 太阳和行星的连线在相等的时间里扫过的面积相等 取足够短的时间 t 则有vA t a vB t b 所以vB vA C正确 课堂回眸
