【物理】行星的運(yùn)動(dòng) 課件-2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊(cè)

7.1行星的運(yùn)動(dòng)1.知道地心說(shuō)和日心說(shuō)的內(nèi)容及爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。2.明確開(kāi)普勒三大定律,能應(yīng)用三定律分析問(wèn)題?！窘涣饔懻摗恳弧⑻祗w運(yùn)動(dòng)發(fā)展史問(wèn)題1：我們經(jīng)?？吹教?yáng)自地球東方升起，又落到地球西方，也就是說(shuō)，我們看到的現(xiàn)象似乎是太陽(yáng)繞地球轉(zhuǎn)，這正是古代人們對(duì)天體運(yùn)動(dòng)存在的一種看法，你知道古代人們對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)主要存在哪些觀點(diǎn)嗎？各觀點(diǎn)的代表人物又是誰(shuí)？地心說(shuō)：認(rèn)為地球是靜止不動(dòng)，太陽(yáng)、月亮及其他行星都繞地球運(yùn)動(dòng)，地球是宇宙的中心。代表人物是古希臘學(xué)者托勒密。日心說(shuō)：行星和地球繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，只有月球環(huán)繞地球運(yùn)行。代表人物是波蘭天文學(xué)家哥白尼。問(wèn)題2：“日心說(shuō)”為什么能戰(zhàn)勝“地心說(shuō)”？“日心說(shuō)”之所以能夠戰(zhàn)勝“地心說(shuō)”是因?yàn)楹枚唷暗匦恼f(shuō)”不能解析的現(xiàn)象“日心說(shuō)”則能說(shuō)明，也就是說(shuō)，“日心說(shuō)”比“地心說(shuō)”更科學(xué)，更接近事實(shí)。例如：若地球不動(dòng)，晝夜交替是太陽(yáng)繞地球運(yùn)動(dòng)形成的。那么，每天的情況就應(yīng)相同的，而事實(shí)上，每天白天的長(zhǎng)短不同，冷暖不同。而“日心說(shuō)”則能說(shuō)明這種情況：白晝是地球自轉(zhuǎn)形成的，而四季是地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)形成的。問(wèn)題3：丹麥天文學(xué)家第谷對(duì)天文學(xué)做了怎樣的貢獻(xiàn)？到了17世紀(jì)初，伽利略發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡。1609年，他發(fā)現(xiàn)了圍繞木星轉(zhuǎn)動(dòng)的“月球”，進(jìn)一步表明地球不是所有天體運(yùn)動(dòng)的中心。第谷之前人們測(cè)量天體位置的誤差大約是10′，第谷把這個(gè)不確定性減小到2′。他的觀測(cè)結(jié)果為哥白尼的學(xué)說(shuō)提供了關(guān)鍵性的支持。問(wèn)題4：作為第谷的學(xué)生，德國(guó)天文學(xué)家開(kāi)普勒對(duì)第谷的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了計(jì)算與研究，發(fā)現(xiàn)了什么問(wèn)題？他是如何解決的？并總結(jié)出怎樣的規(guī)律？開(kāi)普勒相信哥白尼的學(xué)說(shuō)，他按行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)來(lái)思考問(wèn)題。但在對(duì)火星軌道的研究中，70余次嘗試所得的結(jié)果都與第谷的觀測(cè)數(shù)據(jù)有至少8′的偏差。他想這是因?yàn)樾行堑倪\(yùn)動(dòng)并非勻速圓周運(yùn)動(dòng)。他經(jīng)過(guò)多年的嘗試性計(jì)算，終于發(fā)現(xiàn)并先后于1609年和1619年發(fā)表了行星運(yùn)動(dòng)的三個(gè)定律。二、開(kāi)普勒定律情境1：古人認(rèn)為天體做的是最完美、最和諧的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。開(kāi)普勒他發(fā)現(xiàn)假設(shè)行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，計(jì)算所得的數(shù)據(jù)與第谷的觀測(cè)數(shù)據(jù)不符，只有認(rèn)為行星做橢圓運(yùn)動(dòng)，才能解釋這種差別。你知道什么是橢圓？橢圓有著怎樣的特點(diǎn)嗎？動(dòng)手試試吧。問(wèn)題：開(kāi)普勒第一定律的內(nèi)容是什么?從哪個(gè)方面描述了行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律？開(kāi)普勒第一定律:所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。軌道定律【交流討論】情境2：仔細(xì)觀察分析地球圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌跡和運(yùn)動(dòng)參數(shù)，你能否判斷相同時(shí)間內(nèi)地球和太陽(yáng)的連線與軌跡圍成的面積有什么關(guān)系？近日點(diǎn)速度近日點(diǎn)日地距離遠(yuǎn)日點(diǎn)速度遠(yuǎn)日點(diǎn)日地距離運(yùn)動(dòng)參數(shù)30.287km/s147,098,074.0km29.291km/s152,097,701.0km太陽(yáng)衛(wèi)星【交流討論】問(wèn)題1：在較短時(shí)間內(nèi)，日地連線和軌跡圍成的面積可看做什么形狀？問(wèn)題2：試計(jì)算一秒內(nèi)該面積的大??？問(wèn)題3：根據(jù)計(jì)算結(jié)果，你能得出什么結(jié)論？三角形面積相等問(wèn)題4：如圖所示是地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)時(shí)的示意圖，由圖可知地球在春分日、夏至日、秋分日和冬至日四天中哪天繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的速度最大？提示：由開(kāi)普勒第二定律可知，近日點(diǎn)，速度大，遠(yuǎn)日點(diǎn)，速度小。冬至日地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的速度最大開(kāi)普勒第二定律：

對(duì)任意一個(gè)行星來(lái)說(shuō)，它與太陽(yáng)的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等。

開(kāi)普勒第二定律告訴我們：當(dāng)行星離太陽(yáng)較近的時(shí)候，運(yùn)行的速度較大，而離太陽(yáng)較遠(yuǎn)的時(shí)候速度較小。面積定律地球水星金星火星木星土星天王星周期/天365.2588224.7686.984263.21076030976軌道半徑/×107m149605791108202279472873142940287099上表是太陽(yáng)系中各行星的運(yùn)行參數(shù)觀察以上數(shù)據(jù)，你能觀察出數(shù)據(jù)之間有什么規(guī)律嗎？情境3：【交流討論】對(duì)于表格中復(fù)雜且看似無(wú)規(guī)律的數(shù)據(jù)如何進(jìn)行簡(jiǎn)化并探索其中的規(guī)律1、以地球的周期和半徑為基本單位，就可以得到較為簡(jiǎn)化的數(shù)據(jù)地球水星金星火星木星土星天王星周期/天365.2588224.7686.984263.21076030976周期/地球年軌道半徑/107m149605791108202279472873142940287099軌道半徑/AU10.240.621.8811.6729.4684.8010.380.721.525.209.5819.182、對(duì)周期和半徑進(jìn)行數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換，求lgT以及l(fā)gR地球水星金星火星木星土星天王星周期/地球年10.240.621.8811.6729.4684.80lgT軌道半徑/AU10.380.721.525.209.5819.18lgR0.62-0.210.271.071.52.0-0.42-0.140.180.7211.33、找尋lgT和lgR的規(guī)律關(guān)系地球水星金星火星木星土星天王星lgT-0.62-0.210.271.071.52.0lgR-0.42-0.140.180.7211.3lgT/lgR1.471.501.50

1.481.501.54數(shù)據(jù)表明，各行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)時(shí)3、找尋lgT和lgR的規(guī)律關(guān)系開(kāi)普勒第三定律

：所有行星軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比都相等。若用a代表橢圓軌道的半長(zhǎng)軸，T代表公轉(zhuǎn)周期。比值k是一個(gè)對(duì)所有行星都相同的常量。在中學(xué)階段，可以認(rèn)為對(duì)某一行星來(lái)說(shuō)，它繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度（或線速度）不變，即行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。1.(多選）關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（）A.地球是宇宙的中心，太陽(yáng)、月亮及其他行星都繞地球運(yùn)動(dòng)B.太陽(yáng)是宇宙的中心，地球是圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的一顆行星C.宇宙每時(shí)每刻都是運(yùn)動(dòng)的，靜止是相對(duì)的D.無(wú)論是日心說(shuō)還是地心說(shuō)，在研究行星運(yùn)動(dòng)時(shí)都是有局限性的CD2.判斷題(1)宇宙的中心是太陽(yáng)，所有行星都在繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)(

)(2)開(kāi)普勒定律僅適用于行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)()(3)所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)的周期都是相等的()(4)在中學(xué)階段可認(rèn)為地球圍繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)()(5)行星的軌道半徑和公轉(zhuǎn)周期成正比()(6)公式

中的a可認(rèn)為是行星的軌道半徑()(7)圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的行星的速率是一成不變的()×××××√√3.如圖所示，某人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑為月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)半徑的1/9，設(shè)月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期為27天，則此衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)周期大約是（）A.1/9天

B.1/3天C.1天