新教材同步備課2024春高中物理第7章萬有引力與宇宙航行1.行星的運動課件新人教版必修第二冊

第七章萬有引力與宇宙航行1．行星的運動學習任務(wù)1．知道地心說和日心說的內(nèi)容及爭論的焦點。2．明確開普勒三大定律，能應(yīng)用三大定律分析問題。3．知道開普勒第三定律中的比值與行星的質(zhì)量無關(guān)，但與太陽的質(zhì)量有關(guān)。4．理解人們對行星運動的認識過程是漫長且復(fù)雜的，真理是來之不易的。關(guān)鍵能力·情境探究達成01知識點一地心說和日心說開普勒定律知識點二開普勒定律的應(yīng)用1．地心說____是宇宙的中心，是靜止不動的，太陽、月球以及其他星體都繞地球運動。2．日心說____是靜止不動的，地球和其他行星都繞____運動。知識點一地心說和日心說開普勒定律地球太陽太陽

橢圓橢圓焦點面積相等半長軸的三次方周期的二次方火星沖日，是指火星位于日、地連線上，并且和地球位于太陽的同一側(cè)，火星沖日一般每兩年零兩個月左右發(fā)生一次，此時火星與地球的距離比平時近，因此探測火星的宇宙飛船每兩年多才發(fā)射一次，以節(jié)省燃料和節(jié)約時間?！締栴}】(1)地球繞太陽運動的軌道是橢圓，太陽所處的位置在哪里？(2)地球經(jīng)過近日點和遠日點時的速率在哪點較大？(3)已知地球的公轉(zhuǎn)周期是一年，由此計算火星的公轉(zhuǎn)周期還需要知道哪些數(shù)據(jù)？提示：(1)太陽的位置在其橢圓軌道的一個焦點上。(2)由開普勒第二定律可知，在相等的時間內(nèi)，地球與太陽的連線掃過的面積相等，顯然相距較近時相等時間內(nèi)經(jīng)過的弧長較長，因此運動速率較大。(3)還需要知道地球、火星各自軌道的半長軸。1．開普勒第一定律解決了行星運動的軌道問題行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，如圖所示。不同行星繞太陽運動的橢圓軌道是不同的，但所有軌道都有一個共同的焦點——太陽。開普勒第一定律又叫軌道定律。2．開普勒第二定律比較了某個行星在橢圓軌道上不同位置的速度大小問題(1)如圖所示，在相等的時間內(nèi)，面積SA＝SB，這說明離太陽越近，行星在相等時間內(nèi)經(jīng)過的弧長越長，即行星的速率越大；離太陽越遠，行星的速率越小。開普勒第二定律又叫面積定律。(2)近日點、遠日點分別是行星距離太陽最近、最遠的點。同一行星在近日點時速度最大，在遠日點時速度最小。

(2)該定律不僅適用于行星繞太陽的運動，也適用于衛(wèi)星繞地球的運動，對于地球衛(wèi)星，常量k只與地球有關(guān)，而與衛(wèi)星無關(guān)，也就是說k值的大小由中心天體決定?！镜淅?】火星和木星沿各自的橢圓軌道繞太陽運行，根據(jù)開普勒行星運動定律可知(

)A．太陽位于木星運行軌道的中心B．火星和木星繞太陽運行速度的大小始終相等C．火星與木星公轉(zhuǎn)周期之比的平方等于它們軌道半長軸之比的立方D．相同時間內(nèi)，火星與太陽連線掃過的面積等于木星與太陽連線掃過的面積√C

[太陽位于木星運行軌道的一個焦點上，A錯誤；火星與木星軌道不同，在運行時速度不可能始終相等，B錯誤；“在相等的時間內(nèi)，行星與太陽的連線掃過的面積相等”是對于同一顆行星而言的，不同的行星不具有可比性，D錯誤；根據(jù)開普勒第三定律，對同一中心天體來說，行星軌道的半長軸的三次方與其公轉(zhuǎn)周期的平方的比值為一定值，C正確。]

[跟進訓練]1．下列說法中正確的是(

)A．太陽是宇宙的中心，地球、月球及其他行星都繞地球運動B．地球是繞太陽運動的一顆行星C．太陽是靜止不動的，地球和其他行星都繞太陽運動D．地心說正確反映了天體運動的規(guī)律B

[太陽是太陽系的中心，地球、月球及其他行星都繞太陽運動，故A錯誤；地球是繞太陽運動的一顆行星，還有水星、金星等，故B正確；靜止是相對的，太陽在宇宙系中也是運動的，故C錯誤；日心說正確反映了天體運動的規(guī)律，地心說是錯的，故D錯誤。]√2．北京冬奧會開幕式24節(jié)氣倒計時驚艷全球，如圖所示是地球沿橢圓軌道繞太陽運行時所處的不同位置對應(yīng)的節(jié)氣，下列說法正確的是(

)

√C

[由開普勒第二定律可知地球與太陽的連線在單位時間內(nèi)掃過的面積都相等，故A錯誤；地球經(jīng)歷春夏秋冬，由題圖可知是逆時針方向運行，冬至為近日點，運行速度最大，夏至為遠日點，運行速度最小，所以從冬至到春分的運行時間小于從春分到夏至的運行時間，故B錯誤；根據(jù)開普勒第一定律可知，太陽既在地球公轉(zhuǎn)軌道的焦點上，也在火星公轉(zhuǎn)軌道的焦點上，故C正確；由開普勒第三定律可知地球和火星對應(yīng)的k值是相同的，故D錯誤。]

知識點二開普勒定律的應(yīng)用圓心勻速圓周軌道半徑r公轉(zhuǎn)周期T地球的公轉(zhuǎn)軌道接近圓，但彗星的運動軌道則是一個非常扁的橢圓，天文學家哈雷曾經(jīng)在1682年詳細觀測過一顆彗星，他算出這顆彗星軌道的半長軸約等于地球軌道半徑的18倍，并預(yù)言這顆彗星將每隔一定時間就會出現(xiàn)，哈雷的預(yù)言得到證實，該彗星被命名為哈雷彗星?！締栴}】(1)哈雷彗星最近出現(xiàn)的時間是1986年，能否估算它下次飛近地球是哪一年？(2)地球、火星的軌道可近似看成圓軌道，開普勒第三定律還適用嗎？

√

角度2

開普勒第三定律的應(yīng)用【典例3】地球到太陽的距離為水星到太陽距離的2.6倍，那么地球和水星繞太陽運轉(zhuǎn)的線速度之比為多少？[思路點撥]由開普勒第三定律先求出周期之比，然后由圓周運動有關(guān)公式計算。

√√

√學習效果·隨堂評估自測021．(多選)下列說法正確的是(

)A．太陽系中的八大行星有一個共同的軌道焦點B．行星的運動方向總是沿著軌道的切線方向C．行星的運動方向總是與它和太陽的連線垂直D．太陽是靜止不動的1234√√AB

[太陽系中八大行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，而太陽位于八大行星橢圓軌道的一個共同焦點上，故A正確；行星的運動軌道為橢圓，即行星做曲線運動，速度方向沿軌道的切線方向，故B正確；橢圓上某點的切線并不一定垂直于此點與太陽的連線，故C錯誤；太陽并非靜止，它圍繞銀河系的中心不斷轉(zhuǎn)動，故D錯誤。]12342．下列關(guān)于開普勒行星運動定律的說法中，正確的是(

)A．所有行星繞太陽做勻速圓周運動，太陽處于圓心位置B．在相同時間內(nèi)，行星A與太陽的連線掃過的面積等于行星B與太陽的連線掃過的面積C．所有行星軌道半徑與公轉(zhuǎn)周期的比值都相等D．任意一行星繞太陽公轉(zhuǎn)時，離太陽越近，線速度越大1234√D

[由開普勒第一定律可知，所有行星繞太陽運動的軌道為橢圓，太陽處于橢圓軌道的一個焦點上，A錯誤；由開普勒第二定律可知，在相同時間內(nèi)，不是同一個行星，掃過的面積不相等，B錯誤；由開普勒第三定律可知，所有行星軌道的半長軸的三次方與公轉(zhuǎn)周期的二次方的比都相等，C錯誤；由開普勒第二定律