2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修2 第7章萬有引力與宇宙航行第1節(jié)行星的運動(3)課件

行星的運動明月幾時有？把酒問青天。不知天上宮闕，今夕是何年。課堂引入：課堂引入：人們仰望星空，遐想無限。天體的運行有沒有可循的規(guī)律呢？一、一段探索的歷程從亞里士多德到埃拉托色尼，再到阿里斯塔克，人們終于走出了天圓地方，知道了天的高度、地的厚度。二、兩種學說的碰撞地心說日心說二、兩種學說的碰撞代表人物：托勒密地球是宇宙的中心,并且靜止不動,一切行星圍繞地球做圓周運動。地心說“地心說”的不足隨著人們對天體運動的不斷研究，發(fā)現(xiàn)“地心說”所描述的天體的運動不僅復雜而且問題很多。如果把地球從天體運動的中心位置移到一個普通的、繞太陽運動的行星的位置，換一個角度來考慮天體的運動，許多問題都可以解決，行星運動的描述也變得簡單了。二、兩種學說的碰撞代表人物：哥白尼太陽是宇宙的中心,并且靜止不動,一切行星都圍繞太陽運動。日心說二、兩種學說的碰撞“日心說”相對“地心說”能更完美地解釋天體的運動，但它并沒有在天文測算的精確度上有多大的提高。

其后，許多天文學家對天體運動進行不斷的探索、完善，建立了最初的天體運動理論。近代早期最重要的觀測工作是由丹麥的第谷進行的?！居^測大師：第谷】哥白尼之后，第谷連續(xù)20年對行星的位置進行了較仔細的測量，大大提高了測量的精確程度。在第谷之前，人們測量天體位置的誤差大約是10’，第谷把這個不確定性減小到2’。得出行星繞太陽做勻速圓周運動的模型?！叭招恼f”最終戰(zhàn)勝“地心說”的科學功臣。第谷（1546-1601）【數(shù)學天才：開普勒】

德國的物理學家開普勒繼承和總結(jié)了他的導師第谷的全部觀測資料及數(shù)據(jù)，他得到的結(jié)果與第谷的觀察數(shù)據(jù)相差8’，而當時第谷公認的誤差為2’。開普勒經(jīng)過20年的研究和四年多的刻苦計算，先后否定了19種設想，最后終于計算出行星繞太陽運動的軌跡為橢圓，并總結(jié)為行星運動三大定律。三、開普勒行星運動定律

所有的行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個焦點上。1.開普勒第一定律：說明：（1）太陽并不是位于橢圓中心，而是位于焦點處。

（2）不同行星軌道不同，但所有軌道的焦點重合。【軌道定律】做一做橢圓上某點到兩個焦點的距離之和與橢圓上另一點到兩焦點的距離之和有什么關系?思維拓展：把細繩的兩端合在一起（即兩個焦點合并成一個點），再用鉛筆把細繩拉緊，在板上畫出的圖形是什么？想一想三、開普勒行星運動定律

對于任意一個行星而言，它和太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積。2.開普勒第二定律：說明：行星在近日點速率大于遠日點速率?！久娣e定律】春夏兩季（186天）比秋冬兩季（179天）要長。你認為春夏兩季的時間長還是秋冬兩季的時間長？【學以致用】三、開普勒行星運動定律

所有行星軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比都相等。3.開普勒第三定律：猜想：a3/T2=k，你能猜出k可能跟誰有關嗎?行星？太陽？【周期定律】行星/衛(wèi)星半長軸（106km）周期（天）k（m3/s2）水星5787.97金星108225地球149365火星228687木星7784333土星142610759天王星287030660海王星449860148月球0.384427.3同步衛(wèi)星0.042413.36×10^183.36×10^183.36×10^183.36×10^183.36×10^183.36×10^183.37×10^183.37×10^181.03×10^131.03×10^13【驗證猜想】結(jié)論：(1)開普勒第三定律也適用于太陽系以外的其他環(huán)繞系統(tǒng)，不同的環(huán)繞系統(tǒng)，k值不同。(2)k值與環(huán)繞天體無關，由中心天體決定。行星運動的近似處理方法實際上，行星的軌道與圓十分接近（圖7.1-3），在中學階段的研究中我們可按圓軌道處理。行星運動的近似處理方法1.行星繞太陽運動的軌道近似為圓，太陽處于圓心。2.行星繞太陽做勻速圓周運動。3.所有行星軌道半徑的三次方與它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，即曲折的歷程：

哥白尼勇于挑戰(zhàn)權(quán)威、布魯諾為捍衛(wèi)真理走上火刑架、第谷堅持觀測20多年、伽利略被終身監(jiān)禁而矢志不移、開普勒貧病交加而最終死在討薪的路上、、、、、但科學家們面對困難不屈不撓的科學態(tài)度和追求科學真理的崇高理想在永世流傳。

課堂小結(jié)：行星的運動兩種學說地心說日心說三大定律軌道定律面積定律周期定律【典例1】人類一直不斷地對宇宙追求探索著，關于宇宙天體學說正確的是（）A．日心說代表人物是托勒密B．地心說是正確的，日心說是錯誤的C．日心說被人們所接受的原因是以太陽為中心，許多問題都可以解決，行星運動也變得簡單了D．太陽從東邊升起，從西邊落下，所以太陽繞地球運動典例分析【正確答案】C【典例2】如圖所示，火星和地球都在圍繞著太陽旋轉(zhuǎn)，其運行軌道是橢圓。根據(jù)開普勒行星運動定律可知（）A．太陽位于地球運行軌道的中心B．地球靠近太陽的過程中，運行速率減小C．火星遠離太陽的過程中，它與太陽的連線在相等時間內(nèi)掃過的面積逐漸增大D．火星繞太陽運行一周的時間比地球的長典例分析【正確答案】D【典例3】（多選）下列對開普勒第三定律的理解，正確的是()A．T表示行星的自轉(zhuǎn)周期B．k是一個僅與中心天體有關的常量C．該定律既適用于行星繞太陽的運動，也適用于衛(wèi)星繞行星的運動D．若地球繞太陽運轉(zhuǎn)的半長軸為a1，周期為T1，月球繞地球運轉(zhuǎn)的半長軸為a2，周期為T2，由開普勒第三定律可得典例分析【正確答案】BC【典例4】為了探測引力波，“天琴計劃”預計發(fā)射地球衛(wèi)星P，其軌道半徑約為地球半徑的16倍；另一地球衛(wèi)星Q的軌道半徑約為地球半徑的4倍。P與Q的周期之比約為（）A.2∶1 B.4∶1C.8∶1D.16∶1典例分析【正確答案】C【典例5】已知木星繞太陽的公轉(zhuǎn)周期是地球繞太陽公轉(zhuǎn)周期的12倍，則木星軌道半長