高中物理 第三章 萬有引力定律 1 天體運(yùn)動課件 教科版必修2

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1、第三章萬有引力定律目標(biāo)定位1.了解地心說和日心說兩種觀點(diǎn)的內(nèi)容和代表人物.2.理解開普勒行星運(yùn)動三定律，并能初步運(yùn)用開普勒行星運(yùn)動定律解決一些簡單問題學(xué)案1天體運(yùn)動知識探究自我檢測一、地心說和日心說知識探究問題設(shè)計(jì)我們經(jīng)?？吹教栕缘厍驏|方升起，又落到地球西方，也就是說，我們看到的現(xiàn)象似乎是太陽繞地球轉(zhuǎn)，這正是古代人們對天體運(yùn)動存在的一種看法地心說.你知道古代人們對天體運(yùn)動還存在什么觀點(diǎn)嗎？答案日心說，即認(rèn)為太陽是靜止不動的，地球和其他行星都繞太陽運(yùn)動.要點(diǎn)提煉1.地心說(1) 是宇宙的中心，是靜止不動的；(2)太陽、月亮以及其他行星都繞 運(yùn)動；(3)地心說的代表人物是古希臘科學(xué)家 .地球地球

2、托勒密2.日心說(1)宇宙的中心是 ，所有行星都繞太陽做 運(yùn)動；(2)地球是繞太陽旋轉(zhuǎn)的行星，月球是繞地球旋轉(zhuǎn)的衛(wèi)星，它繞地球做勻速圓周運(yùn)動，同時(shí)還跟地球一起繞太陽旋轉(zhuǎn)；(3)太陽不動，因?yàn)榈厍蛎刻熳晕飨驏|自轉(zhuǎn)一周，造成太陽每天東升西落的現(xiàn)象；(4)日心說的代表人物是 .太陽勻速圓周哥白尼二、開普勒行星運(yùn)動定律 問題設(shè)計(jì)1.古人認(rèn)為天體做什么運(yùn)動？開普勒認(rèn)為行星做什么樣的運(yùn)動？他是怎樣得出這一結(jié)論的？答案古人認(rèn)為天體做的是最完美、最和諧的勻速圓周運(yùn)動.開普勒認(rèn)為行星做橢圓運(yùn)動.他發(fā)現(xiàn)假設(shè)行星做勻速圓周運(yùn)動，計(jì)算所得的數(shù)據(jù)與觀測數(shù)據(jù)不符，只有認(rèn)為行星做橢圓運(yùn)動，才能解釋這種差別. 2.開普勒行星

3、運(yùn)動定律從哪幾個(gè)方面描述了行星繞太陽運(yùn)動的規(guī)律？答案從行星運(yùn)動軌道、行星運(yùn)動的線速度變化以及軌道與周期的關(guān)系三方面揭示了行星運(yùn)動的規(guī)律.要點(diǎn)提煉1.開普勒三定律定律內(nèi)容：第一定律：所有的行星圍繞太陽運(yùn)動的軌道都是橢圓，太陽處在所有 .第二定律：從太陽到行星的連線在 掃過_的面積.第三定律：行星軌道 的三次方與 的二次方的比值是一個(gè)常量.其表達(dá)式為 k.橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上相等的時(shí)間內(nèi)相等半長軸公轉(zhuǎn)周期2.說明(1)開普勒定律不僅適用于行星繞太陽的運(yùn)動，也適用于_ 的運(yùn)動.(2)由開普勒第二定律知：當(dāng)離太陽比較近時(shí)，行星運(yùn)行的速度 ，而離太陽比較遠(yuǎn)時(shí)，行星運(yùn)行的速度 .(3)在開普勒第三定律中，所有

4、行星繞太陽轉(zhuǎn)動的k值均相同；但對不同的天體系統(tǒng)k值 .k值的大小由系統(tǒng)的_決定.衛(wèi)星繞地球比較快比較慢不相同中心天體三、中學(xué)階段對天體運(yùn)動的處理方法由于大多數(shù)行星繞太陽運(yùn)動的軌道與圓十分接近，因此，在中學(xué)階段的研究中可以按圓軌道處理，開普勒三定律就可以這樣表述：1.行星繞太陽運(yùn)動的軌道十分接近圓，太陽處在 ；2.對某一行星來說，它繞太陽做圓周運(yùn)動的角速度(或線速度)不變，即行星做 ；3.所有行星軌道 的三次方跟它的 的二次方的比值都相等，即 k.圓心勻速圓周運(yùn)動半徑公轉(zhuǎn)周期典例精析一、對兩種學(xué)說的認(rèn)識例1下列說法都是“日心說”的觀點(diǎn)，現(xiàn)在看來其中正確的是()A.宇宙的中心是太陽，所有行星都在繞

5、太陽做勻速圓周運(yùn)動B.地球是繞太陽運(yùn)動的普通行星，月球是繞地球旋轉(zhuǎn)的衛(wèi)星，它繞地球做勻速圓周運(yùn)動，同時(shí)還跟地球一起繞太陽運(yùn)動C.太陽不動，因?yàn)榈厍蛎刻熳晕飨驏|轉(zhuǎn)一周，造成太陽每天東升西落的現(xiàn)象D.與日地距離相比，恒星離地球十分遙遠(yuǎn)，比日地間距離大得多解析太陽不是宇宙中心，只是太陽系的中心天體，行星做的也不是勻速圓周運(yùn)動，A錯(cuò)；月球繞地球運(yùn)動的軌道不是圓，B錯(cuò)；恒星是宇宙中的主要天體，宇宙中可觀察到的恒星有1012顆，太陽是離我們最近的一顆恒星，所有的恒星都在宇宙中高速運(yùn)動著，所以太陽也是運(yùn)動的，C錯(cuò).答案D二、對開普勒定律的理解例2根據(jù)開普勒定律，我們可以推出的正確結(jié)論有()A.人造地球衛(wèi)星的

6、軌道都是橢圓，地球在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上B.衛(wèi)星離地球越遠(yuǎn)，速率越小C.衛(wèi)星離地球越遠(yuǎn)，周期越大D.同一衛(wèi)星繞不同的行星運(yùn)行， 的值都相同解析由開普勒三定律知A、B、C均正確，注意開普勒第三定律成立的條件是對同一行星的不同衛(wèi)星，有 常量.答案ABC三、開普勒三定律的應(yīng)用例3如圖1所示，某行星沿橢圓軌道運(yùn)行，遠(yuǎn)日點(diǎn)離太陽的距離為a，近日點(diǎn)離太陽的距離為b，過遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)行星的速率為va，則過近日點(diǎn)時(shí)行星的速率為()圖1解析若行星從軌道的A點(diǎn)經(jīng)足夠短的時(shí)間t運(yùn)動到A點(diǎn)，則與太陽的連線掃過的面積可看作扇形，其面積SA ；若行星從軌道的B點(diǎn)也經(jīng)時(shí)間t運(yùn)動到B點(diǎn)，則與太陽的連線掃過的面積SB ；答案C答案C課堂

7、要點(diǎn)小結(jié)自我檢測1.(對開普勒定律的理解)火星和木星沿各自的橢圓軌道繞太陽運(yùn)行，根據(jù)開普勒行星運(yùn)動定律可知()A.火星與木星公轉(zhuǎn)周期相等B.火星和木星繞太陽運(yùn)行速度的大小始終不變C.太陽位于木星運(yùn)行橢圓軌道的某個(gè)焦點(diǎn)上D.相同時(shí)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解析根據(jù)開普勒第三定律， k，k為常量，火星與木星公轉(zhuǎn)的半徑不等，所以火星與木星公轉(zhuǎn)周期不相等，故A錯(cuò)誤；開普勒第二定律：對每一個(gè)行星而言，太陽與行星的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等，行星在橢圓軌道上運(yùn)行的速度大小不斷變化，故B錯(cuò)誤；相同時(shí)間內(nèi)，太陽與行星的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過的面積相等是對同一個(gè)行星而言，故D錯(cuò)

8、誤；開普勒第一定律：所有行星分別沿不同大小的橢圓軌道繞太陽運(yùn)動，太陽處于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上，故C正確.答案C2.(開普勒三定律的應(yīng)用)某行星繞太陽運(yùn)行的橢圓軌道如圖2所示，F(xiàn)1和F2是橢圓軌道的兩個(gè)焦點(diǎn)，行星在A點(diǎn)的速率比在B點(diǎn)的大，則太陽位于()A.F2 B.A C.F1 D.B解析根據(jù)開普勒第二定律：太陽和行星的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積，因?yàn)樾行窃贏點(diǎn)的速率比在B點(diǎn)的速率大，所以太陽在離A點(diǎn)近的焦點(diǎn)上，故太陽位于F2.圖2A3.(開普勒三定律的應(yīng)用)1980年10月14日，中國科學(xué)院紫金山天文臺發(fā)現(xiàn)了一顆繞太陽運(yùn)行的小行星，2001年12月21日，經(jīng)國際小行星中心和國際小行星命名委員會批準(zhǔn)，將這顆小行星命名為“錢學(xué)森星”，以表彰這位“兩彈一星”的功臣對我國科技事業(yè)做出的卓越貢獻(xiàn).若將地球和“錢學(xué)森星”繞太陽的運(yùn)動看作勻速圓周運(yùn)動，它們的運(yùn)行軌道如圖3所示.已知“錢學(xué)森星”繞太陽運(yùn)行一周的時(shí)間約為3.4年，設(shè)地球繞太陽運(yùn)行的軌道半徑為R，則“錢學(xué)森星”繞太陽運(yùn)行的軌道半徑約為()圖3故C正確.答案C