物理教科必修2第3章第一節(jié)

1、必修必修2 2 第三章第一節(jié)第三章第一節(jié)天體運(yùn)動(dòng)天體運(yùn)動(dòng)炫目的星云漂亮的流星奇妙的撞擊火紅的太陽(yáng)課標(biāo)定位課標(biāo)定位應(yīng)用：應(yīng)用：1.運(yùn)用開(kāi)普勒定律解釋有關(guān)現(xiàn)象運(yùn)用開(kāi)普勒定律解釋有關(guān)現(xiàn)象2對(duì)行星運(yùn)動(dòng)運(yùn)用圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)求解對(duì)行星運(yùn)動(dòng)運(yùn)用圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)求解理解：理解：1.描述行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律描述行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律開(kāi)普勒三開(kāi)普勒三定律定律2開(kāi)普勒定律的近似處理開(kāi)普勒定律的近似處理認(rèn)識(shí)：認(rèn)識(shí)：1.地心說(shuō)和日心說(shuō)的基本內(nèi)容地心說(shuō)和日心說(shuō)的基本內(nèi)容2所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道均為橢圓，太所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道均為橢圓，太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案一、日心說(shuō)一、日心說(shuō)1地心說(shuō)地心說(shuō)

2、托勒密認(rèn)為，托勒密認(rèn)為，_是宇宙的中心，是靜止是宇宙的中心，是靜止不動(dòng)的，其他天體圍繞不動(dòng)的，其他天體圍繞_轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)2日心說(shuō)日心說(shuō)哥白尼認(rèn)為，地球和別的行星一樣，圍繞哥白尼認(rèn)為，地球和別的行星一樣，圍繞_運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)，_固定在這個(gè)體系的中心固定在這個(gè)體系的中心地球地球地球地球太陽(yáng)太陽(yáng)太陽(yáng)太陽(yáng)行星運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)：行星運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)：托托 勒勒 密密地地心心說(shuō)說(shuō) 地球是宇宙的中心地球是宇宙的中心, ,并且靜止不動(dòng)并且靜止不動(dòng), ,一切一切行星圍繞地球運(yùn)動(dòng)。行星圍繞地球運(yùn)動(dòng)。行星運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)：行星運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)：哥白尼哥白尼日日心心說(shuō)說(shuō) 太陽(yáng)是宇宙的中心太陽(yáng)是宇宙的中心, ,并且靜止不動(dòng)并且靜止不動(dòng), ,一切一切行

3、星都圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)。行星都圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)。 真理最終戰(zhàn)勝了謬誤：真理最終戰(zhàn)勝了謬誤： “日心說(shuō)日心說(shuō)”之所以能夠戰(zhàn)勝之所以能夠戰(zhàn)勝“地心說(shuō)地心說(shuō)”是因?yàn)楹枚嗍且驗(yàn)楹枚唷暗匦恼f(shuō)地心說(shuō)”不能解釋的現(xiàn)象不能解釋的現(xiàn)象“日心說(shuō)日心說(shuō)”則能說(shuō)明，就是說(shuō)則能說(shuō)明，就是說(shuō)“日心說(shuō)日心說(shuō)”比比“地心說(shuō)地心說(shuō)”更科學(xué)、更接近事實(shí)。例如：若更科學(xué)、更接近事實(shí)。例如：若地球不運(yùn)動(dòng)，晝夜交替是太陽(yáng)繞地球運(yùn)動(dòng)形成的，那么每地球不運(yùn)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)是相同，事實(shí)上，每天白天的長(zhǎng)短不同，冷天的情況就應(yīng)是相同，事實(shí)上，每天白天的長(zhǎng)短不同，冷暖不同，而暖不同，而“日心說(shuō)日心說(shuō)”則能說(shuō)明這種情況；

4、白晝是地球自則能說(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。轉(zhuǎn)形成的，而四季是地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)形成的?！叭招恼f(shuō)日心說(shuō)”也并不是絕對(duì)正確的：也并不是絕對(duì)正確的： “日心說(shuō)日心說(shuō)”也并不是絕對(duì)正確的，因?yàn)樘?yáng)只是太也并不是絕對(duì)正確的，因?yàn)樘?yáng)只是太陽(yáng)系的一個(gè)中心天體，而太陽(yáng)系只是宇宙中眾多星系之陽(yáng)系的一個(gè)中心天體，而太陽(yáng)系只是宇宙中眾多星系之一，所以太陽(yáng)并不是宇宙的中心，也不是靜止不動(dòng)的。一，所以太陽(yáng)并不是宇宙的中心，也不是靜止不動(dòng)的?！叭招恼f(shuō)日心說(shuō)”，只是比，只是比“地心說(shuō)地心說(shuō)”更準(zhǔn)確一些罷了。更準(zhǔn)確一些罷了。哥白尼開(kāi)辟了科學(xué)的新時(shí)代，哥白尼開(kāi)辟了科學(xué)的新時(shí)代，使古代科學(xué)走

5、向了近代的牛頓力學(xué)。使古代科學(xué)走向了近代的牛頓力學(xué)。二、開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律二、開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律定律定律內(nèi)容內(nèi)容公式或圖示公式或圖示開(kāi)普勒第開(kāi)普勒第一定律一定律所有的行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)所有的行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都動(dòng)的軌道都是是_，太陽(yáng)處在所太陽(yáng)處在所有有_的的一一個(gè)個(gè)_上上開(kāi)普勒第開(kāi)普勒第二定律二定律從太陽(yáng)到行星的連線從太陽(yáng)到行星的連線在在_內(nèi)內(nèi)掃掃過(guò)過(guò)_橢圓橢圓橢圓橢圓焦點(diǎn)焦點(diǎn)相等的時(shí)間相等的時(shí)間相等的面積相等的面積半長(zhǎng)軸半長(zhǎng)軸公轉(zhuǎn)周期公轉(zhuǎn)周期一個(gè)常量一個(gè)常量無(wú)關(guān)無(wú)關(guān)思考感悟思考感悟行星繞太陽(yáng)在橢圓軌道上運(yùn)行，行星距太陽(yáng)較近行星繞太陽(yáng)在橢圓軌道上運(yùn)行，行星距太陽(yáng)較近處與距太陽(yáng)較遠(yuǎn)處相比較，運(yùn)動(dòng)

6、速率何處較大？處與距太陽(yáng)較遠(yuǎn)處相比較，運(yùn)動(dòng)速率何處較大？提示：提示：由開(kāi)普勒第二定律可知，由于在相等的時(shí)由開(kāi)普勒第二定律可知，由于在相等的時(shí)間內(nèi)，行星與太陽(yáng)的連線掃過(guò)相等的面積，顯然間內(nèi)，行星與太陽(yáng)的連線掃過(guò)相等的面積，顯然相距較近時(shí)相等時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)的弧長(zhǎng)必須較長(zhǎng)，因相距較近時(shí)相等時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)的弧長(zhǎng)必須較長(zhǎng)，因此運(yùn)動(dòng)速率較大此運(yùn)動(dòng)速率較大核心要點(diǎn)突破核心要點(diǎn)突破一、對(duì)開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的認(rèn)識(shí)一、對(duì)開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的認(rèn)識(shí)1從空間分布認(rèn)識(shí)從空間分布認(rèn)識(shí)圖圖311行星的軌道都是橢圓，所有橢圓有一個(gè)共同的焦行星的軌道都是橢圓，所有橢圓有一個(gè)共同的焦點(diǎn)，太陽(yáng)就在此焦點(diǎn)上點(diǎn)，太陽(yáng)就在此焦點(diǎn)上因此第一定律又叫

7、橢圓軌道定律，如圖因此第一定律又叫橢圓軌道定律，如圖311所所示示意義：第一定律告訴我們，盡管各行星的軌道大意義：第一定律告訴我們，盡管各行星的軌道大小不同，但它們的共同規(guī)律是：所有行星都沿橢小不同，但它們的共同規(guī)律是：所有行星都沿橢圓軌道繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，太陽(yáng)則位于所有橢圓的一個(gè)圓軌道繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，太陽(yáng)則位于所有橢圓的一個(gè)公共焦點(diǎn)上否定了行星圓形軌道的說(shuō)法，建立公共焦點(diǎn)上否定了行星圓形軌道的說(shuō)法，建立了正確的軌道理論，給出了太陽(yáng)準(zhǔn)確的位置了正確的軌道理論，給出了太陽(yáng)準(zhǔn)確的位置2從速度大小認(rèn)識(shí)從速度大小認(rèn)識(shí)行星靠近太陽(yáng)時(shí)速度增大，遠(yuǎn)離太陽(yáng)時(shí)速行星靠近太陽(yáng)時(shí)速度增大，遠(yuǎn)離太陽(yáng)時(shí)速度減小近日點(diǎn)速度最大，遠(yuǎn)

8、日點(diǎn)速度最度減小近日點(diǎn)速度最大，遠(yuǎn)日點(diǎn)速度最小第二定律又叫面積定律，如圖小第二定律又叫面積定律，如圖312所示所示.圖圖312圖圖313特別提醒：特別提醒：(1)行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)不是勻速圓行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)不是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所以行星的速度方向并不總是垂直周運(yùn)動(dòng)，所以行星的速度方向并不總是垂直于行星和太陽(yáng)的連線，但行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)一于行星和太陽(yáng)的連線，但行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間仍為一個(gè)周期，此周期不能用勻速周的時(shí)間仍為一個(gè)周期，此周期不能用勻速圓周運(yùn)動(dòng)求解，而應(yīng)根據(jù)開(kāi)普勒定律對(duì)不同圓周運(yùn)動(dòng)求解，而應(yīng)根據(jù)開(kāi)普勒定律對(duì)不同運(yùn)動(dòng)應(yīng)用其相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律去判斷和求解；運(yùn)動(dòng)應(yīng)用其相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律去判斷和求解；做橢圓

9、運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星可用此規(guī)律求解做橢圓運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星可用此規(guī)律求解(2)在同在同一天體系統(tǒng)中，如果已知某一一天體系統(tǒng)中，如果已知某一“行星行星”的公的公轉(zhuǎn)周期而求其軌道半徑時(shí)，可通過(guò)另一已知轉(zhuǎn)周期而求其軌道半徑時(shí)，可通過(guò)另一已知軌道半徑和周期的軌道半徑和周期的“行星行星”利用開(kāi)普勒第三利用開(kāi)普勒第三定律解答定律解答三、天體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及分析方法三、天體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及分析方法1天體雖做橢圓運(yùn)動(dòng)，但它們的軌道一般天體雖做橢圓運(yùn)動(dòng)，但它們的軌道一般接近圓中學(xué)階段我們?cè)谔幚硖祗w運(yùn)動(dòng)問(wèn)接近圓中學(xué)階段我們?cè)谔幚硖祗w運(yùn)動(dòng)問(wèn)題時(shí)，為簡(jiǎn)化運(yùn)算，一般把天體的運(yùn)動(dòng)當(dāng)題時(shí)，為簡(jiǎn)化運(yùn)算，一般把天體的運(yùn)動(dòng)當(dāng)做圓周運(yùn)動(dòng)來(lái)研究，并且把它們視

10、為做勻做圓周運(yùn)動(dòng)來(lái)研究，并且把它們視為做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，橢圓的半長(zhǎng)軸即為圓半徑速圓周運(yùn)動(dòng)，橢圓的半長(zhǎng)軸即為圓半徑課堂互動(dòng)講練課堂互動(dòng)講練對(duì)開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的理解對(duì)開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的理解 關(guān)于行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的下列說(shuō)法中正確的關(guān)于行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的下列說(shuō)法中正確的是是()A所有行星都在同一橢圓軌道上繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)所有行星都在同一橢圓軌道上繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)B行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)時(shí)太陽(yáng)位于行星軌道的中心處行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)時(shí)太陽(yáng)位于行星軌道的中心處C離太陽(yáng)越近的行星的運(yùn)動(dòng)周期越長(zhǎng)離太陽(yáng)越近的行星的運(yùn)動(dòng)周期越長(zhǎng)D所有行星的軌道半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期所有行星的軌道半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等的二次方的比值都

11、相等【思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥】太陽(yáng)系中行星運(yùn)動(dòng)的軌道、速率太陽(yáng)系中行星運(yùn)動(dòng)的軌道、速率及周期遵循開(kāi)普勒三定律及周期遵循開(kāi)普勒三定律【精講精析精講精析】不同的行星，有不同的橢圓軌道不同的行星，有不同的橢圓軌道，太陽(yáng)在橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn)上，故，太陽(yáng)在橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn)上，故A、B錯(cuò)誤；錯(cuò)誤；由開(kāi)普勒第三定律知，所有行星的軌道半長(zhǎng)軸的由開(kāi)普勒第三定律知，所有行星的軌道半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，半長(zhǎng)三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，半長(zhǎng)軸越大，其公轉(zhuǎn)周期越長(zhǎng)，故軸越大，其公轉(zhuǎn)周期越長(zhǎng)，故C錯(cuò)誤，錯(cuò)誤，D正確正確【答案答案】D【方法總結(jié)方法總結(jié)】(1)行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道行星繞太陽(yáng)運(yùn)行

12、的軌道為橢圓軌道，太陽(yáng)在所有橢圓軌道的公共為橢圓軌道，太陽(yáng)在所有橢圓軌道的公共焦點(diǎn)上焦點(diǎn)上(2)行星運(yùn)動(dòng)定律雖是由太陽(yáng)系中行星的運(yùn)行星運(yùn)動(dòng)定律雖是由太陽(yáng)系中行星的運(yùn)動(dòng)總結(jié)出來(lái)的，但該定律同樣適用于其他動(dòng)總結(jié)出來(lái)的，但該定律同樣適用于其他天體系統(tǒng)天體系統(tǒng)開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用 飛船沿半徑為飛船沿半徑為R的圓周軌道繞地球運(yùn)動(dòng)，其的圓周軌道繞地球運(yùn)動(dòng)，其周期為周期為T(mén).如果飛船要返回地面，可在軌道上的某如果飛船要返回地面，可在軌道上的某一點(diǎn)一點(diǎn)A處，將速率降低到適當(dāng)數(shù)值，從而使飛船沿處，將速率降低到適當(dāng)數(shù)值，從而使飛船沿著以地心為焦點(diǎn)的橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，橢圓和地球表著以地心為焦

13、點(diǎn)的橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，橢圓和地球表面在面在B點(diǎn)相切，如圖點(diǎn)相切，如圖314所示所示. 如果地球半徑為如果地球半徑為R0，求飛船由，求飛船由A點(diǎn)到點(diǎn)到B點(diǎn)所需要的時(shí)間點(diǎn)所需要的時(shí)間圖圖314【思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥】開(kāi)普勒第三定律雖然是根開(kāi)普勒第三定律雖然是根據(jù)行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)總結(jié)出來(lái)的，但也適據(jù)行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)總結(jié)出來(lái)的，但也適用于衛(wèi)星、飛船等繞行星的運(yùn)動(dòng)飛船繞用于衛(wèi)星、飛船等繞行星的運(yùn)動(dòng)飛船繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的半長(zhǎng)軸即為圓的半徑地球做圓周運(yùn)動(dòng)的半長(zhǎng)軸即為圓的半徑【方法總結(jié)方法總結(jié)】涉及與橢圓軌道運(yùn)動(dòng)周期涉及與橢圓軌道運(yùn)動(dòng)周期相關(guān)的問(wèn)題，常用開(kāi)普勒第三定律求解，相關(guān)的問(wèn)題，常用開(kāi)普勒第三定律求解，但該定律只能用在