人教物理必修2课件第6章万有引力与航天

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1、1行星的运动 2太阳与行星间的引力 3万有引力定律 4万有引力理论的成就 专题课：人造卫星问题 5宇宙航行 6经典力学的局限性 本章总结提升,第六章万有引力与航天,第六章万有引力与航天,1行星的运动,1行星的运动,1行星的运动 教学目标,教学目标,1了解人类对行星运动规律的认识过程，了解观察方法在认识行星运动规律中的作用 2知道开普勒行星运动定律及其科学价值，了解开普勒第三定律中的k值的大小只与中心天体有关 3体会科学家们的科学态度和科学精神，体会对描述自然追求简单和和谐是科学研究的动力之一,1行星的运动 重点难点,【重点】 理解和掌握开普勒行星运动定律，认识行星的运动学好本节有利于对宇宙中行

2、星的运动规律的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法，并有利于对人造卫星的学习 【难点】 对开普勒行星运动定律的理解和应用,重点难点,1行星的运动 教学建议,教学建议,本节内容对学生来说是抽象的、陌生的，甚至无法去感知对天体的运动充满好奇，又觉得非常神秘而不易理解所以我们必须去引导学生了解人们对星体运动认识的发展过程，从“日心说”和“地心说”的内容到其两者之间的争论，从第谷的精心观测到开普勒的数学运算，在学生整体感知的过程中引导学生体会这些大师们对待问题的思路、方法及一丝不苟的科学精神，并激发学生热爱科学、探索真理的求知热情.,1行星的运动 新课导入,新课导入,【导入一】 我们与无数生灵生活在地

3、球上，白天我们沐浴着太阳的光辉夜晚，仰望苍穹，繁星闪烁，美丽的月亮把我们带入了无限的遐想之中，这浩瀚无垠的宇宙中有着无数的大小不一、形态各异的天体，它们的神秘始终让我们渴望了解，并不断地去探索而伟大的天文学家、物理学家已为我们的探索开了头，让我们对宇宙来一个初步的了解首先，我们来了解行星的运动情况,1行星的运动 新课导入,【导入二】 在浩瀚的宇宙中有着无数大小不一、形态各异的天体，如月亮、地球、太阳、夜空中的星星日出日落，斗转星移，各种天体都在不停地运动，我们知道：月亮绕着地球转，地球绕着太阳转，地球在公转的同时还在自转，天体的运动遵循着什么样的规律？关于不同星体的运动，有地心说和日心说，我们

4、知道地心说是错误的，那么日心说是否就完美无缺呢？行星是否在做完美的匀速圆周运动呢？“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”由这些无数天体组成的广袤无垠的宇宙始终是人们渴望了解、不断探索的领域下面，就让我们沿着先辈们的足迹去了解行星的运动特点.,1行星的运动 知识必备,知识必备, 知识点一地心说和日心说 1地心说的代表人物是_，这个学说的核心观点是认为地球是静止不动的，是宇宙的_ 2日心说的代表人物是_，这个学说的核心观点是认为太阳是静止不动的，地球和其他的行星都_,托勒密,中心,哥白尼,围绕太阳运动,1行星的运动 知识必备, 知识点二开普勒行星运动定律 1开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是

5、椭圆，太阳处在椭圆的一个_ 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相等的_ 3开普勒第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方与它的公转周期的二次方的比值都_其数学表达式为_,焦点上,面积,相等,1行星的运动 学习互动,考点一 早期科学家对天体运动的研究 想一想 早期科学家对天体运动的研究有哪些主要成果？这些成果都对吗？,学习互动,答案 有地心说和日心说，都有其局限性,1行星的运动 学习互动,要点总结,地球,太阳,例1 (多选)16世纪，哥白尼根据天文观测的大量资料，经过40多年的天文观测和潜心研究，提出“日心说”的如下四个基本论点，这四个论点目前看存在缺陷的是(

6、) A宇宙的中心是太阳，所有行星都在绕太阳做匀速圆周运动 B地球是绕太阳做匀速圆周运动的行星，月球是绕地球做匀速圆周运动的卫星，它绕地球运动的同时还跟地球一起绕太阳运动 C太阳不转动，因为地球每天自西向东自转一周，造成太阳每天东升西落的现象 D与日地距离相比，其他恒星离地球都十分遥远，比日地距离大得多,1行星的运动 学习互动,解析 ABC太阳不是宇宙的中心，只是太阳系的中心天体，行星做的也不是匀速圆周运动，A存在缺陷；恒星是宇宙中的主要天体，宇宙中可观察到的恒星大约有1012颗，太阳是离我们最近的一颗恒星，所有的恒星都在宇宙中高速运动着，月球绕地球运动的轨道也不是圆，故B、C存在缺陷,1行星的

7、运动 学习互动,点评 本题考查了天体运动和万有引力的相关物理学史,1行星的运动 学习互动,考点二开普勒行星运动定律的理解 想一想 行星在距太阳较近处与距太阳较远处相比较，运动速率何处较大？,答案由开普勒第二定律可知，由于行星与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积，显然距太阳较近处的行星在相等时间内经过的弧长必定较长，因此运动速率较大,1行星的运动 学习互动,要点总结 1行星绕太阳做椭圆运动，但它们的轨道一般接近圆为简化运算，一般把天体的运动当作_ _来研究，椭圆的半长轴即为圆半径 2开普勒第三定律既适用于椭圆运动又适用于圆周运动，对绕_运动的行星，其常量相同 3根据开普勒第二定律，行星在_时的

8、速度最大，在_时的速度最小，即行星从近日点到远日点的过程是_，从远日点到近日点的过程是_ 4开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动，卫星绕地球的运动同样满足卫星和地球的连线在相等时间内扫过的面积相等,匀速圆周运动,同一中心天体,近日点,远日点,减速过程,加速过程,1行星的运动 学习互动,1行星的运动 学习互动,点评对于开普勒第三定律，要特别注意两点：k值只与中心天体有关；此处的周期是公转周期,1行星的运动 学习互动,考点三开普勒第三定律的应用 想一想关于太阳系行星运动的常识有哪些？,答案 1.太阳系有八大行星行星围绕太阳转，卫星围绕行星转，月球围绕地球转 2地球

9、绕太阳公转周期为365天，月球绕地球公转周期为27天,例3 国际天文学联合会大会投票，通过了新的行星定义，冥王星被排除在太阳系大行星行列之外，太阳系的大行星数量将由九颗减为八颗若八大行星绕太阳运行的轨迹可粗略地认为是圆，各星球半径和轨道半径如下表所示： 从表中所列数据可以估算出海王星的公转周期最接近() A80年 B120年 C165年 D200年,1行星的运动 学习互动,1行星的运动 学习互动,点评 注意本类题目中关于地球绕太阳公转周期为1年经常作为隐含条件出现,1行星的运动 学习互动,1行星的运动 学习互动,点评 本题为开普勒第三定律的直接应用，要注意角标的顺序,1行星的运动 自我检测,1

10、(早期科学家对天体运动的研究)下列说法正确的是() A地球是宇宙的中心，太阳、月球及其他行星都绕地球运动 B太阳是宇宙的中心，所有天体都绕太阳运动 C太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动 D“地心说”和“日心说”现在看来都是不正确的,自我检测,解析 D“地心说”是错误的，所以A错误太阳系在银河系中运动，银河系也在运动，所以B、C错误，D正确.,1行星的运动 自我检测,2(开普勒行星运动定律的理解)图611是行星m绕恒星M运动情况的示意图，下列说法正确的是() 图611 A速度最大时是在B点处 B速度最小时是在C点处 Cm从A到B做减速运动 Dm从B到A做减速运动,1行星的运动 自我检测

11、,解析 C由开普勒第二定律可知，行星与恒星的连线在相同时间内应该扫过相同的面积；A离恒星较近，要想在同样的时间内扫过相同的面积，则必须通过更长的弧长，所以在A点的速度是最大的，而在B点的速度是最小的，故选项A、B均错误所以从A到B是减速运动，从B到A是加速运动，所以C正确，D错误,1行星的运动 自我检测,3(开普勒第三定律的应用)一颗小行星环绕太阳做匀速圆周运动的半径是日地距离的4倍，则它的环绕周期是() A1年 B2年 C4年 D8年,1行星的运动 自我检测,2太阳与行星间的引力,2太阳与行星间的引力 3.万有引力定律,3万有引力定律,2太阳与行星间的引力 3.万有引力定律 教学目标,教学目

12、标,1知道太阳与行星间的引力是行星绕太阳运动的原因，是行星圆周运动的向心力 2知道太阳和行星间引力的方向和表达式，知道牛顿运动定律在推导太阳和行星间引力时的作用 3知道万有引力定律发现的思路和过程，知道地球上重物下落和天体运动的统一性 4知道万有引力是一种存在于所有物体之间的引力，知道万有引力定律的适用范围,2太阳与行星间的引力 3.万有引力定律 教学目标,5会用万有引力进行简单计算，知道公式中r的物理意义，了解引力常量G的测定在科学史上的重大意义 6了解万有引力定律发现的意义，体会在科学规律发现过程中猜想与求证的重要性,2太阳与行星间的引力 3.万有引力定律 重点难点,【重点】 探究太阳与行

13、星间的引力与哪些因素有关 【难点】 (1)探究太阳与行星间的引力与哪些因素有关 (2)帮助学生用已有知识自主探究出三种引力的大小,重点难点,2太阳与行星间的引力 3.万有引力定律 教学建议,教学建议,本节课我们将追寻牛顿的足迹，根据开普勒行星运动定律和匀速圆周运动的向心力公式(牛顿第二定律在圆周运动中的应用)推导出太阳对行星的引力与行星的质量、行星与太阳间的距离的比例关系，再根据牛顿第三定律推出行星对太阳的引力与太阳的质量、太阳与行星间的距离的比例关系，从而进一步得到太阳与行星间的引力所遵循的规律，为重新“发现”万有引力定律打下基础,2太阳与行星间的引力 3.万有引力定律 教学建议,本节主要内

14、容就是介绍科学家对行星运动原因的各种猜想，及运用旧知识推导太阳与行星间的引力在介绍是什么原因使行星绕太阳运动时，教师可补充一些材料，使学生领略前辈科学家对自然奥秘不屈不挠的探索精神和对待科学研究一丝不苟的态度在推导太阳与行星间的引力时，教师可先引导学生理清推导思路，然后放手让学生自主推导，充分发挥学生学习的主体地位.,2太阳与行星间的引力 3.万有引力定律 新课导入,新课导入,【导入一】 目前已知太阳系中有8颗大行星它们通常被分为两组：内层行星(水星、金星、地球、火星)和外层行星(木星、土星、天王星、海王星)，内层行星体积较小，主要由岩石和铁组成；外层行星体积要大得多，主要由氢、氦、冰物质组成

15、 哥白尼说：“太阳坐在它的皇位上，管理着围绕着它的一切星球” 那么是什么原因使行星绕太阳运动呢？伽利略、开普勒以及法国数学家笛卡儿都提出过自己的解释然而，只有牛顿才给出了正确的解释,2太阳与行星间的引力 3.万有引力定律 新课导入,【导入二】 师：提问：请同学们从运动的描述角度思考：开普勒行星运动定律的物理意义是什么？ 生：思考、回答、交流：第一定律揭示了描述行星运动的参考系及其运动轨迹；第二定律揭示了行星在椭圆轨道上运动经过不同位置的快慢情况，近日点附近速度大，远日点附近速度小；第三定律揭示了不同行星虽然椭圆轨道和环绕周期不同，但由于中心天体相同，所以共同遵循轨道半长轴的三次方与周期的二次方比值相同的规律,八大行星绕太阳做圆周运动，是什么原因造成的呢？我们这节课就一起来探究这个问题,2太阳与行星间的引力 3.万有引力定律 新课导入,师：开普勒在1609和1619年发表了行星运动的三个定律，解决了描述行星运动的问题，但好奇的人们，面向天穹，深情地叩问：是什么力量支配着行星绕着太阳做如此和谐而有规律的运动呢？这节课我们就来认识这些问题.,2太阳与行星间的引力 3.万有引力定律知识必备,知识必备, 知识点一太阳与行星间的引力 1太阳对行星的引力 太阳对不同行星的引力，与行星的质量m成_，与行