人教版高中物理必修第二冊第七章1行星的運動課件

1．行星的運動第七章

萬有引力與宇宙航行整體感知·自我新知初探[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)。[問題初探]

問題1．開普勒第一定律內(nèi)容是什么？問題2．開普勒第二定律內(nèi)容是什么？問題3．開普勒第三定律內(nèi)容是什么？[自我感知]經(jīng)過你認真的預習，結(jié)合你對本節(jié)課的理解和認識，請畫出本節(jié)課的知識邏輯體系。探究重構(gòu)·關(guān)鍵能力達成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。知識點地心說和日心說開普勒定律地球太陽太陽

橢圓焦點面積三次方二次方地球上的人們總感覺其他天體在環(huán)繞地球運動。然而，運動是相對的，就像我們在行駛的車上看到路旁的電線桿在后退一樣?！締栴}】(1)是否有可能地球也在運動呢？

(2)如果其他天體和地球都在運動，它們的運動會有什么特點呢？(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)地球在運動。(2)繞太陽運動，且軌跡為橢圓。(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)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。

【典例1】

(對開普勒三大定律的理解)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；“行星與太陽的連線在相等的時間內(nèi)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。]

√C

[

【典例3】

(開普勒第三定律的應用)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。

√

√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的k值是相同的，故D錯誤。]

√√

易錯警示

開普勒行星運動定律的注意點(1)開普勒三大定律是通過對行星運動的觀察結(jié)果總結(jié)而得出的規(guī)律，它們都是經(jīng)驗定律。(2)開普勒第二定律與第三定律的區(qū)別：前者揭示的是同一行星在距太陽不同距離時的運動快慢的規(guī)律，后者揭示的是不同行星運動快慢的規(guī)律。應用遷移·隨堂評估自測1．地球的公轉(zhuǎn)軌道接近圓，天文學中計量天體之間距離時常將地球和太陽的平均距離記為一天文單位，以1AU表示，彗星的運動軌道是一個非常扁的橢圓。天文學家哈雷曾經(jīng)跟蹤過一顆彗星，并預言這顆彗星將每隔一定時間就會再次出現(xiàn)。1948年觀察到它離地球最遠，1986年離地球最近，則彗星近日點和遠日點之間的距離最接近于(

)A．10AU

B．20AU

C．40AU

D．80AU√243題號1

243題號1

23題號14√23題號14

23題號41√

23題號41

243題號1√

243題號1回歸本節(jié)知識，完成以下問題：1．開普勒定律的內(nèi)容是什么？提示：(1)開普勒第一定律：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。(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)掃過的面積相等。

提示：軌道半徑。

題組一對開普勒定律的理解1．關(guān)于行星運動的規(guī)律，下列說法正確的是(

)A．開普勒在牛頓運動定律的基礎(chǔ)上，導出了行星運動的規(guī)律B．開普勒在天文觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，總結(jié)出了行星運動的規(guī)律C．開普勒總結(jié)出了行星運動的規(guī)律，找出了行星按照這些規(guī)律運動的原因D．開普勒行星運動定律僅適用于行星繞太陽運動1題號23456789√1011121314課時分層作業(yè)（八）B

[開普勒在天文觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，總結(jié)出了行星運動的規(guī)律，但并沒有找出其中的原因，A、C錯誤，B正確；開普勒行星運動定律不僅適用于行星繞太陽運動，還適用于宇宙中其他衛(wèi)星繞行星的運動，D錯誤。]1題號2345678910111213142．關(guān)于行星繞太陽的運動，下列說法正確的是(

)A．所有行星都在同一橢圓軌道上繞太陽運動B．行星繞太陽運動時太陽位于行星軌道的中心處C．離太陽越近的行星公轉(zhuǎn)周期越小D．離太陽越近的行星公轉(zhuǎn)周期越大√1題號234567891011121314C

[根據(jù)開普勒第一定律，行星在各自的橢圓軌道上繞太陽運動，太陽位于橢圓的一個焦點上，故A、B錯誤；根據(jù)開普勒第三定律，行星繞太陽運動的軌道的半長軸的立方與其公轉(zhuǎn)周期的平方成正比，且離太陽越近的行星半長軸越短，所以離太陽越近的行星公轉(zhuǎn)周期越小，故C正確，D錯誤。]1題號2345678910111213143．如圖所示，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√1題號234567891011121314D

[根據(jù)開普勒第二定律可知，行星與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過的面積相等，則有S1＝S2＝S3，故D正確。]

√1題號234567891011121314√

1題號234567891011121314

題組二開普勒定律的應用5．(多選)如圖所示，圍繞地球的兩個軌道P、Q，軌道P是半徑為4R的圓軌道，軌道Q是橢圓軌道，其近地點a與地心的距離為2R，遠地點b與地心的距離為10R。假設(shè)衛(wèi)星在圓軌道上運行的周期為T1，在橢圓軌道運行的周期為T2，在近地點a的速度為va

，在遠地點b的速度為vb，則下列判斷正確的是(

)A．T1>T2

B．T1<T2C．va<vb D．va>vb√1題號234567891011121314√

1題號2345678910111213146．某人造地球衛(wèi)星運行時，其軌道半徑為月球軌道半徑的1/3，已知月球環(huán)繞地球的運行周期為27天，則此衛(wèi)星運行周期大約是(

)A．3～5天 B．5～7天C．7～9天 D．大于9天√1題號234567891011121314

7．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。天文學家曾經(jīng)跟蹤過一顆彗星，假設(shè)這顆彗星軌道的半長軸約等于地球公轉(zhuǎn)半徑的9倍，并預言這顆彗星將每隔一定時間就會再次出現(xiàn)。(1)若這顆彗星在近日點的線速度為v1，在遠日點的線速度為v2，則哪個線速度大？(2)如果這顆彗星最近出現(xiàn)的時間是2020年，它下次飛近地球大約是哪一年？1題號234567891011121314

1題號234567891011121314[答案]

(1)v1

(2)2047年8．我國古代人根據(jù)天地運行規(guī)律來確定四季循環(huán)的起點與終點，并劃分為二十四節(jié)氣。二十四節(jié)氣，代表著地球在公轉(zhuǎn)軌道上的二十四個不同的位置。如圖所示，從天體物理學可知地球沿橢圓軌道繞太陽運動所處的四個位置，分別對應我國的四個節(jié)氣。以下說法正確的是(

)A．地球繞太陽做勻速率橢圓軌道運動B．地球從冬至至春分的時間小于地球公轉(zhuǎn)周期的四分之一C．地球繞太陽運行方向(正對紙面)是順時針D．秋分時地球公轉(zhuǎn)速度最大√1題號234567891011121314B

[根據(jù)開普勒第二定律可知，近日點速率最大，遠日點速率最小，冬至時地球公轉(zhuǎn)速度最大，所以地球繞太陽做變速率的橢圓軌道運動，A、D錯誤；地球從冬至至夏至的時間為地球公轉(zhuǎn)周期的二分之一，由于近日點速率最大，遠日點速率最小，所以地球從冬至至春分的時間小于地球公轉(zhuǎn)周期的四分之一，B正確；地球繞太陽運行方向(正對紙面)是逆時針，C錯誤。]1題號234567891011121314

√1題號234567891011121314

1題號234567891011121314

√1題號234567891011121314A

BC

D

1題號23456789101112131411．如圖所示，地球衛(wèi)星P繞地球做勻速圓周運動，地球相對衛(wèi)星的張角為θ＝2α；另一衛(wèi)星Q(圖中未畫出)的張角為4α。則P與Q的周期之比為(

)√1題號234567891011121314

1題號23456789101112131412．如圖所示是火星繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道示意圖，由a到b和由c到d過程，火星與太陽連線掃過的面積均為S，則火星(

)A．由a到b過程速度先減小后增大B．由c到d過程速度一直增大C．由a到b所用的時間等于由c到d所用的時間D．由a到b所用的時間大于由c到d所用的時間√1題號234567891011121314

1題號23456789101112131413．如圖所示，某衛(wèi)星發(fā)射后，先在橢圓軌道Ⅰ上運動，軌道Ⅰ的近地點A到地心的距離為R，遠地點B到地心的距離為3R。選擇適當時機，使衛(wèi)星在B點再次點火，變軌后進入圓軌道Ⅱ，軌道Ⅱ與軌道Ⅰ在同一平面內(nèi)，相切于B點。已知衛(wèi)星的質(zhì)量為m，在橢圓軌道Ⅰ的近地點A的線速度大小等于v0，則下列判斷正確的是(

)1題號234567891011121314

1題號234567891011121314√

1題號23456789101112131414．飛船