新教材同步系列2024春高中物理第七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物理觀念：能了解萬有引力定律的內(nèi)涵，會計算人造衛(wèi)星的環(huán)繞速度，

知道第二宇宙速度和第三宇宙速度；能用萬有引力定律解釋一些天體運動問題．形成與萬有引力定律相關(guān)的運動與相互作用的觀念．②科學思維：能將一些熟悉的天體運動抽象成勻速圓周運動模型；能分析簡單的天體運動問題，通過推理獲得結(jié)論；能用與萬有引力定律相關(guān)的理論解釋一些天體運動現(xiàn)象；通過構(gòu)建模型，利用萬有引力與圓周運動的理論知識，推算行星運動的相關(guān)參量及中心天體的相關(guān)物理量．同時知道牛頓力學的局限性，初步了解相對論時空觀．③科學探究：知道卡文迪什實驗的重要性，并能提出問題；能體會卡文迪什扭秤實驗方案設(shè)計的巧妙之處，能感受到科學定律的預測作用；能認識到測定物理常量在科學研究中的重要性；能與同學交流．④科學態(tài)度與責任：能認識發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程及重要意義，認識科學定律對人類探索未知世界的作用；知道科學包含大膽的想象和創(chuàng)新；有探索太空、了解太空的興趣，能為牛頓力學對航天技術(shù)發(fā)展的重大貢獻而感到振奮．本章重點①開普勒三定律；②萬有引力定律及其應用；③第一宇宙速度；④天體質(zhì)量及密度的計算；⑤人造衛(wèi)星的運行．本章難點①天體運行時各物理量與運動半徑的關(guān)系；②對三個宇宙速度的理解；③人造衛(wèi)星的變軌；④雙星問題．1行星的運動學習目標學法指導1.知道天體運動中的地心說和日心說兩種觀點2．知道開普勒三個定律的內(nèi)容3．學會應用開普勒定律分析天體運動問題1.通過閱讀教材了解地心說和日心說的內(nèi)容2．通過練習從物理、數(shù)學角度理解并掌握開普勒行星運動定律，認識模型在科學研究中的作用3．通過學習教材“科學漫步”，了解人類對行星運動認識過程的漫長與復雜，體會真理的來之不易，學習科學家們的科學態(tài)度和科學精神知識導圖課前·

自主預習1．地心說認為________是宇宙的中心，是___________的，太陽、月球以及其他星球都繞________運動．代表人物是古希臘天文學家托勒密．2．日心說認為_______是靜止不動的，地球和其他行星都繞_______運動．代表人物是16世紀波蘭天文學家哥白尼．兩種學說的對立地球靜止不動地球太陽太陽太陽是宇宙的中心嗎？【答案】不是．下列說法正確的是

(

)A．關(guān)于天體運動的日心說、地心說都是正確的B．地球是宇宙的中心、太陽、月亮及其他行星都繞地球轉(zhuǎn)動C．地球是一顆繞太陽運動的行星D．太陽是靜止不動的，地球和其他行星都在繞太陽轉(zhuǎn)動【答案】C【解析】現(xiàn)在的觀點看地心說和日心說都是錯誤的，都是有其時代局限性的，A錯誤；地球是繞太陽運動的一顆行星，而太陽系在銀河系中運動，銀河系也在運動，B、D錯誤，C正確．開普勒行星運動定律橢圓焦點相等的時間面積相等半長軸公轉(zhuǎn)周期相等相同開普勒被譽為“天空的立法者”．關(guān)于開普勒行星運動定律，下列說法正確的是

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)A．太陽系的行星繞太陽做勻速圓周運動B．同一行星在繞太陽運動時近日點速度小于遠日點速度C．繞太陽運行的多顆行星中離太陽越遠的行星運行周期越大D．地球在宇宙中的地位獨特，太陽和其他行星都圍繞著它做圓周運動【答案】C【解析】根據(jù)開普勒第一定律，太陽系的所有行星分別沿不同大小的橢圓軌道繞太陽運動，A、D錯誤；根據(jù)開普勒第二定律，同一行星與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積，故遠日點速度小，近日點速度大，B錯誤；根據(jù)開普勒第三定律，所有繞太陽運行的行星的橢圓軌道半長軸的三次方與公轉(zhuǎn)周期的平方的比值相等，故離太陽越遠，軌道半長軸越大，行星的公轉(zhuǎn)周期越大，C正確．課堂·

重難探究開普勒定律的理解2．開普勒行星運動定律是總結(jié)行星運動的觀測結(jié)果而得到的規(guī)律．它們中的每一條都是經(jīng)驗定律，都是從觀測行星運動所取得的資料中總結(jié)出來的．3．開普勒三定律是對行星繞太陽運動的總結(jié)，實踐表明開普勒三定律也適用于其他天體的運動，如月球繞地球的運動，衛(wèi)星(或人造衛(wèi)星)繞行星的運動．例1

(多選)(2023年廣州培英中學期中)關(guān)于開普勒行星運動定律，下列說法正確的是

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)A．若圖中兩陰影部分行星運動時間相等，則右側(cè)面積大于左側(cè)面積B．所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上D．地球繞太陽在橢圓軌道上運行，在近日點速率小于遠日點運行的速率【答案】BC變式1

(2023年江門一中期中)“天問一號”火星探測器如圖所示．若探測器在該圓周軌道環(huán)繞火星飛行一周的時間為t1，經(jīng)地面工作人員操控實施變軌后，探測器緊貼火星表面環(huán)繞火星飛行一周的時間為t2，則探測器變軌前后軌道半徑之比為 (

)【答案】A應用開普勒定律研究天體運動例2

(多選)太陽系中的第二大行星——土星，它的衛(wèi)星眾多，目前已發(fā)現(xiàn)數(shù)十顆．下表是有關(guān)土衛(wèi)五和土衛(wèi)六兩顆衛(wèi)星的一些參數(shù)，則兩衛(wèi)星相比較，下列判斷正確的是

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)衛(wèi)星距土星的距離/km半徑/km質(zhì)量/kg發(fā)現(xiàn)者發(fā)現(xiàn)年代土衛(wèi)五5270007652.49×1021卡西尼1672土衛(wèi)六122200025751.35×1023惠更斯1655A．土衛(wèi)五的公轉(zhuǎn)周期較小 B．土衛(wèi)六的轉(zhuǎn)動角速度較大C．土衛(wèi)六的向心加速度小 D．土衛(wèi)五的公轉(zhuǎn)速度較大【答案】ACD變式2太陽系八大行星繞太陽運動的軌道可粗略地認為是圓，各行星的半徑、日星距離和質(zhì)量如表(表一、表二)所示：(表一)行星名稱水星金星地球火星星球半徑/(×106m)2.446.056.383.40日星距離/(×1011m)0.581.081.502.28星球質(zhì)量/(×1024kg)0.334.876.000.64(表二)行星名稱木星土星天王星海王星星球半徑/(×106m)71.4960.2725.5624.75日星距離/(×1011m)7.7814.2928.7145.04星球質(zhì)量/(×1024kg)190056986.8102由兩表中所列數(shù)據(jù)可以估算海王星公轉(zhuǎn)的周期最接近于 (

)A．1050年 B．165年C．35年 D．15年【答案】B(1)開普勒定律不僅適用于行星，也適用于衛(wèi)星或其他天體運動．(2)將兩顆衛(wèi)星的運動看作圓周運動，應用圓周運動規(guī)律和開普勒第三定律相結(jié)合，就可以分析此類題型．核心素養(yǎng)應用地球上的二十四節(jié)氣是我們的祖先通過長期的生活勞動經(jīng)驗總結(jié)出來的，并且在相當長的時間內(nèi)，有力地推進了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，方便了人們的生活，是物理知識應用于生產(chǎn)和生活的典型實例．例3二十四節(jié)氣中的春分和秋分均為太陽直射赤道，春分為太陽從南回歸線回到赤道，秋分則為太陽從北回歸線回到赤道．某年3月20日為春分，9月23日為秋分，可以推算從春分到秋分為187天，而從秋分到春分則為179天．關(guān)于上述自然現(xiàn)象，下列說法正確的是(設(shè)兩段時間內(nèi)地球公轉(zhuǎn)的軌跡長度相等) (

)地球繞太陽運行和二十四節(jié)氣A．從春分到秋分地球離太陽變遠B．從秋分到春分地球離太陽變遠C．夏天地球離太陽近D．冬天地球離太陽遠【答案】A【解析】由開普勒第二定律可知，地球與太陽的連線在相等時間內(nèi)掃過的面積相等．兩段時間內(nèi)地球公轉(zhuǎn)的軌跡長度相等，從春分到秋分地球運動的時間長，則可知地球離太陽距離較遠．夏至時地球離太陽最遠，A正確．例4如圖，S1、S2、S3為火星與太陽連線在相等時間內(nèi)掃過的任意三個面積，由開普勒行星運動定律可知 (

)A．S1<S2<S3

B．S1<S2＝S3C．S1＝S2<S3

D．S1＝S2＝S3【答案】D【解析】根據(jù)開普勒第二定律可知，行星與太陽連線在相等時間內(nèi)掃過的面積相等，則有S1＝S2＝S3，故選D．小練·

隨堂鞏固1．發(fā)現(xiàn)“所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓”的規(guī)律的科學家是

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)A．第谷 B．開普勒C．牛頓 D．卡文迪什【答案】B【解析】由物理學史知B正確．2．(2023年廣州科學城中學期中)開普勒定律指出，行星繞太陽運行的軌道都是橢圓．太陽與這些橢圓的關(guān)系是

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)A．太陽處在所有橢圓的中心上B．在相等時間內(nèi)，太陽與每一顆行星的連線掃過相等的面積C．所有行星軌道半長軸的三次方與公轉(zhuǎn)周期二次方的比值都相等，且該比值與太陽無關(guān)D．所有行星軌道半長軸的三次方與公轉(zhuǎn)周期二次方的比值都相等，且該比值與行星無關(guān)【答案】D【答案】D4．(2021年北京名校期中)某行星繞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?。畡t恒星位于

(