第1節(jié)　行星的運動 教學(xué)課件

物理第七章萬有引力與宇宙航行第1節(jié)行星的運動01必備知識素養(yǎng)奠基02關(guān)鍵能力素養(yǎng)形成03分層演練素養(yǎng)達(dá)標(biāo)[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．了解人類對行星運動規(guī)律的認(rèn)識歷程．2．知道開普勒定律的內(nèi)容．3．能用開普勒定律分析一些簡單的行星運動問題．知識點1地心說與日心說1．地心說：________是宇宙的中心，且是靜止不動的，太陽、月亮以及其他行星都繞_______運動．2．日心說：_______是宇宙的中心，且是靜止不動的，地球和其他行星都繞_______運動．3．局限性：都把天體的運動看得很神圣，認(rèn)為天體的運動必然是最完美、最和諧的_____________，而與丹麥天文學(xué)家第谷的觀測數(shù)據(jù)不符．地球地球太陽太陽勻速圓周運動知識點2開普勒定律1．開普勒第一定律：所有行星繞太陽運動的軌道都是_______，太陽處在_______的一個_______上．2．開普勒第二定律：對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過的______________．橢圓橢圓焦點面積相等半長軸的三次方周期的二次方√××√××[想一想](1)請利用你學(xué)習(xí)的知識分析哪個小孩說得更有道理？

(2)如何理解開普勒第三定律中的常量k?提示：(1)第二個小孩說得更有道理，因為地球有繞地軸的自轉(zhuǎn)和繞太陽的公轉(zhuǎn)，地球每天自轉(zhuǎn)一周，因此坐在家中的小孩相對“家”雖然沒有動，但隨地球旋轉(zhuǎn)了一周，路程大約是8萬里．√√解析：由開普勒第一定律知A正確；由開普勒第二定律可知，太陽系的任一行星與太陽的連線在相等時間內(nèi)掃過的面積相等，由于行星在近日點與太陽的連線短，則運行速率必然大，故B正確，C錯誤；由開普勒第三定律可知，D正確．√√解析：圓是橢圓的特例，故公式既然適用于橢圓軌道的衛(wèi)星，也就適用于圓軌道的行星，但此時公式中的a為軌道半徑，故A錯誤；比例系數(shù)k是一個由中心天體決定而與行星無關(guān)的常量，但不是恒量，不同的星系中，k值不同，即只要是圍繞同一中心天體運行的不同天體，公式都適用，包括以地球為中心天體的系統(tǒng)，故B錯誤，C、D正確．√探究一對開普勒定律的理解【情景導(dǎo)入】1．圖甲是地球繞太陽公轉(zhuǎn)及四季的示意圖，由圖可知地球在春分日、夏至日、秋分日和冬至日四天中哪一天繞太陽運動的速度最大？哪一天繞太陽運動的速度最??？2．圖乙是“金星凌日”的示意圖，觀察圖中地球、金星的位置，地球和金星哪一個的公轉(zhuǎn)周期更長？提示：1.冬至日；夏至日．由題圖甲可知，冬至日地球在近日點附近，夏至日在遠(yuǎn)日點附近，由開普勒第二定律可知，冬至日地球繞太陽運動的速度最大，夏至日地球繞太陽運動的速度最?。?．地球．由題圖乙可知，地球到太陽的距離大于金星到太陽的距離，根據(jù)開普勒第三定律可得，地球的公轉(zhuǎn)周期更長一些．1．開普勒第一定律解決了行星的軌道問題

行星的軌道都是橢圓，如圖甲所示．不同行星繞太陽運動的橢圓軌道是不同的，太陽處在橢圓的一個焦點上，如圖乙所示，即所有軌道都有一個共同的焦點——太陽．因此開普勒第一定律又叫軌道定律．2．開普勒第二定律解決了行星繞太陽運動的速度大小問題(1)如圖所示，如果時間間隔相等，由開普勒第二定律知，面積SA＝SB，可見離太陽越近，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．因此開普勒第二定律又叫面積定律．(2)近日點、遠(yuǎn)日點分別是行星距離太陽的最近點、最遠(yuǎn)點．同一行星在近日點速度最大，在遠(yuǎn)日點速度最?。纠?】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)周期之比的二次方等于它們軌道半長軸之比的三次方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√√√探究二開普勒定律的應(yīng)用【情景導(dǎo)入】(1)太陽每天東升西落，這一現(xiàn)象是否說明太陽繞著地球運動呢？為什么？(2)行星m繞恒星M運動情況的示意圖如圖所示，則在A、B、C、D四個位置中，速度最大的是哪個位置？行星m從A運行到B過程中做加速運動還是減速運動？提示：(1)不能．太陽是太陽系的中心，地球等行星繞太陽運動．太陽東升西落，是因為地球的自轉(zhuǎn)．(2)A減速運動1．適用范圍：天體的運動可近似看成勻速圓周運動，開普勒第三定律既適用于做橢圓運動的天體，也適用于做圓周運動的天體．2．應(yīng)用(1)知道了行星到太陽的距離，就可以由開普勒第三定律計算或比較行星繞太陽運行的周期．反之，知道了行星的周期，也可以計算或比較其到太陽的距離．(2)知道了彗星的周期，就可以由開普勒第三定律計算彗星軌道的半長軸長度，反之，知道了彗星的半長軸長度也可以求出彗星的周期．【例2】(多選)如圖所示，對開普勒第一定律的理解，下列說法正確的是(

)

A．在行星繞太陽運動一周的時間內(nèi)，它到太陽的距離是不變化的B．在行星繞太陽運動一周的時間內(nèi)，它到太陽的距離是變化的C．某個行星繞太陽運動的軌道一定是在某一固定的平面內(nèi)D．某個行星繞太陽運動的軌道一定不在一個固定的平面內(nèi)√√[解析]

由開普勒第一定律可知：行星繞太陽運動的軌道是橢圓，有時遠(yuǎn)離太陽，有時靠近太陽，故它到太陽的距離是變化的，A錯誤，B正確；行星圍繞著太陽運動，由于受到太陽的引力作用而被約束在速度與引力所決定的平面內(nèi)一定的軌道上，C正確，D錯誤．【例3】某行星繞一恒星運行的橢圓軌道如圖所示，E和F是橢圓的兩個焦點，O是橢圓的中心，行星在B點的速度比在A點的速度大．則該恒星位于(

)A．O點 B．B點C．E點

D．F點√[解析]

根據(jù)開普勒第一定律，恒星應(yīng)該位于橢圓的焦點上，故A、B錯誤；根據(jù)開普勒第二定律，對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等時間內(nèi)掃過相等的面積，則行星在離恒星較近的位置速率較大，在遠(yuǎn)離恒星的位置速率較小，因為行星在B點的速度比在A點的速度大，則恒星位于E點，故C正確，D錯誤．【例4】天文學(xué)家觀察哈雷彗星的周期為76年，到太陽最近的距離為8.9×1010m，試根據(jù)開普勒第三定律計算哈雷彗星到太陽最遠(yuǎn)的距離．太陽系的開普勒常量k可取3.354×1018m3/s2.[答案]

5.27×1012m[針對訓(xùn)練2]地球繞太陽運動的軌道是橢圓，因而地球與太陽之間的距離隨季節(jié)變化．若認(rèn)為冬至這天地球離太陽最近，夏至最遠(yuǎn)．則下列關(guān)于地球在這兩天繞太陽公轉(zhuǎn)時速度大小的說法中正確的是(

)A．地球公轉(zhuǎn)速度是不變的B．冬至這天地球公轉(zhuǎn)速度大C．夏至這天地球公轉(zhuǎn)速度大D．無法確定√解析：冬