7.1行星的运动课件(共29张PPT)
文档属性
| 名称 | 7.1行星的运动课件(共29张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-12 21:01:47 | ||
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文档简介
(共29张PPT)
高
中
物
理
第六章 万有引力与宇宙航行
7.1 行星的运动
人民教育出版社高中物理必修第二册
教学目标
1
知道地心说和日心说的基本内容。
2
知道开普勒第一定律和开普勒第三定律
3
知道把行星轨道按照圆轨道处理的方法
此处添加详细文本描述点击添加文本点击添加文本
4
体会人们对行星运动的认识过程时漫长而复杂的。
重点难点
圆周运动和匀速圆周运动的特点，线速度的定义，
匀速圆周运动的速度方向。
教学重点
知道开普勒行星运动定律，认识行星的运动规律。
教学难点
运用开普勒定律分析行星运动问题。
此处添加详细文本描述点击添加文本点击添加文本
导入
PART 01
1
人类对宇宙的认识历程
天圆地方
地心说
日心说
阿里斯塔克
以太阳为中心
亚里士多德
地球外面有九重天幕
天如鸡子，地如鸡中黄
导入
托勒密于公元二世纪，提出了自己的宇宙结构学说，即“地心说”。在当时的历史条件下，托勒密提出的行星体系学说，是具有进步意义的。首先，它肯定了大地是一个悬空着的没有支柱的球体。其次，从恒星天体上区分出行星和日月是离我们较近的一群天体，这是把太阳系从众星中识别出来的关键性一步
地心说
代表学说及代表人物
PART 02
2
地心说
弟谷
日心说
开普勒
地心说
代表人物：托勒密
优势：符合人们的日常经验，也符合宗教神学关于地球是宇宙中心的说法。
主要观点：地球静止不动，是宇宙的中心，太阳和月亮以及其他行星绕地球匀速圆周转动。
日心说
代表人物：哥白尼《天体运行论》
主要观点：太阳是宇宙的中心，地球和其他行星绕太阳做匀速圆周运动。
优势：解释天体运行的理论更完美更简洁，更符合观测结果
第谷：肉眼观星最精确的人
改进测量仪器和测量手段，减小测量误差
坚持用地心说解释观测数据
把天体位置测量的误差由10′减少到2′
第 谷（丹麦））
花费十几年时间整理第谷的数据
开普勒（德国）
在这期间，伽利略发明了望远镜
以日心说为基础，试图用数学方法得出行星运动的一般规律
开普勒
开普勒关于行星运动的三定律
PART 02
2
开普勒的探究历程
开普勒第二定律
开普勒第一定律
开普勒第三定律
开普勒面临的第一个问题
根据圆周运动轨道计算出的结果与第谷的观测数据有8′的偏差
结论：行星绕太阳做圆周运动的模型是错误的
问题：圆周运动轨道和第谷的观测数据哪个才是准确的？
火星为什么那么不听话？
开普勒的探索过程
开普勒第一定律
所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
太阳
椭圆：一个平面上到两个定点（焦点）的距离之和等于定长的所有点的集合
不同行星轨道不同，太阳在这些椭圆轨道的共同焦点上
开普勒的新问题
理论：行星沿椭圆轨迹运动时速率是定值
结论：行星沿椭圆轨道运动的速率是不断变化的
问题：以等速模型计算的结果与观测数据不符
为什么又是火星！！
开普勒第二定律
对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。
当行星离太阳比较近时，运动速度比较大，而离太阳比较远时速度比较小；在近日点速度最大，远日点速度最小
开普勒的最终目标
有没有一个能把所有行星联系在一起的简单法则呢？
行星 半长轴a（AU） 公转周期（Y，年）
水星 0.387 0.241
金星 0.723 0.615
地球 1.00 1.00
火星 1.52 1.88
木星 5.20 11.9
土星 9.54 29.5
注：1AU=1.5×1011m，即地球轨道的半长轴
1.00
1.00
1.00
1.00
1.01
1.01
开普勒第三定律
所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。
以地球和土星为例：
高中阶段对行星运动的近似化处理
行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心。
行星绕太阳做匀速圆周运动
行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等
开普勒三定律适用于所有绕中心天体运行的星系，但不同星系的 k 值不同
以地球绕太阳运动为例
以月球绕地球运动为例
开普勒三定律的应用
第三部分
课堂小结
PART 03
3
课堂小结
天圆地方
地心说
远古
公元二世纪
托勒密
地心说
1543
哥白尼
日心说
1546
第谷
出生
1600
开普勒
任第谷助手
1609
开普勒
第一定律
第二定律
1619
开普勒
第三定律
牛顿
万有引力定律
第三部分
课堂练习
PART 03
3
练习1
练习2
练习3
课堂练习1
1 假设某飞船沿半径为R的圆周绕地球运行，其周期为T，地球半径为R0.该飞船要返回地面时，可在轨道上A点将速率降到适当数值，从而沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆与地球表面的B点相切，如图所示．求该飞船由A点运动到B点所需的时间．
课堂练习1
课堂练习2
2 (多选)太阳系中的第二大行星——土星，它的卫星众多，目前已发现数十颗．下表是有关土卫五和土卫六两颗卫星的一些参数，则两卫星相比较，下列判断正确的是
A．土卫五的公转周期较小 B．土卫六的转动角速度较大
C．土卫六的向心加速度小 D．土卫五的公转速度较大
卫星 距土星的距离/km 半径/km 质量/kg 发现者 发现年代
土卫五 527 000 765 2.49×1021 卡西尼 1672
土卫六 1 222 000 2 575 1.35×1023 惠更斯 1655
课堂练习2
【答案】ACD
课堂练习3
专练 二十四节气中的春分和秋分均为太阳直射赤道，春分为太阳从南回归线回到赤道，秋分则为太阳从北回归线回到赤道．某年3月20日为春分，9月23日为秋分，可以推算从春分到秋分为187天，而从秋分到春分则为179天．关于上述自然现象，下列说法正确的是(设两段时间内地球公转的轨迹长度相等)( )
A．从春分到秋分地球离太阳变远
B．从秋分到春分地球离太阳变远
C．夏天地球离太阳近
D．冬天地球离太阳远
课堂练习3
【答案】A
【解析】由开普勒第二定律可知，地球与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等．两段时间内地球公转的轨迹长度相等，从春分到秋分地球运动的时间长，则可知地球离太阳距离较远．夏至时地球离太阳最远，A正确．
高
中
物
理
第六章 万有引力与宇宙航行
7.1 行星的运动
人民教育出版社高中物理必修第二册
教学目标
1
知道地心说和日心说的基本内容。
2
知道开普勒第一定律和开普勒第三定律
3
知道把行星轨道按照圆轨道处理的方法
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4
体会人们对行星运动的认识过程时漫长而复杂的。
重点难点
圆周运动和匀速圆周运动的特点，线速度的定义，
匀速圆周运动的速度方向。
教学重点
知道开普勒行星运动定律，认识行星的运动规律。
教学难点
运用开普勒定律分析行星运动问题。
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导入
PART 01
1
人类对宇宙的认识历程
天圆地方
地心说
日心说
阿里斯塔克
以太阳为中心
亚里士多德
地球外面有九重天幕
天如鸡子，地如鸡中黄
导入
托勒密于公元二世纪，提出了自己的宇宙结构学说，即“地心说”。在当时的历史条件下，托勒密提出的行星体系学说，是具有进步意义的。首先，它肯定了大地是一个悬空着的没有支柱的球体。其次，从恒星天体上区分出行星和日月是离我们较近的一群天体，这是把太阳系从众星中识别出来的关键性一步
地心说
代表学说及代表人物
PART 02
2
地心说
弟谷
日心说
开普勒
地心说
代表人物：托勒密
优势：符合人们的日常经验，也符合宗教神学关于地球是宇宙中心的说法。
主要观点：地球静止不动，是宇宙的中心，太阳和月亮以及其他行星绕地球匀速圆周转动。
日心说
代表人物：哥白尼《天体运行论》
主要观点：太阳是宇宙的中心，地球和其他行星绕太阳做匀速圆周运动。
优势：解释天体运行的理论更完美更简洁，更符合观测结果
第谷：肉眼观星最精确的人
改进测量仪器和测量手段，减小测量误差
坚持用地心说解释观测数据
把天体位置测量的误差由10′减少到2′
第 谷（丹麦））
花费十几年时间整理第谷的数据
开普勒（德国）
在这期间，伽利略发明了望远镜
以日心说为基础，试图用数学方法得出行星运动的一般规律
开普勒
开普勒关于行星运动的三定律
PART 02
2
开普勒的探究历程
开普勒第二定律
开普勒第一定律
开普勒第三定律
开普勒面临的第一个问题
根据圆周运动轨道计算出的结果与第谷的观测数据有8′的偏差
结论：行星绕太阳做圆周运动的模型是错误的
问题：圆周运动轨道和第谷的观测数据哪个才是准确的？
火星为什么那么不听话？
开普勒的探索过程
开普勒第一定律
所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
太阳
椭圆：一个平面上到两个定点（焦点）的距离之和等于定长的所有点的集合
不同行星轨道不同，太阳在这些椭圆轨道的共同焦点上
开普勒的新问题
理论：行星沿椭圆轨迹运动时速率是定值
结论：行星沿椭圆轨道运动的速率是不断变化的
问题：以等速模型计算的结果与观测数据不符
为什么又是火星！！
开普勒第二定律
对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。
当行星离太阳比较近时，运动速度比较大，而离太阳比较远时速度比较小；在近日点速度最大，远日点速度最小
开普勒的最终目标
有没有一个能把所有行星联系在一起的简单法则呢？
行星 半长轴a（AU） 公转周期（Y，年）
水星 0.387 0.241
金星 0.723 0.615
地球 1.00 1.00
火星 1.52 1.88
木星 5.20 11.9
土星 9.54 29.5
注：1AU=1.5×1011m，即地球轨道的半长轴
1.00
1.00
1.00
1.00
1.01
1.01
开普勒第三定律
所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。
以地球和土星为例：
高中阶段对行星运动的近似化处理
行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心。
行星绕太阳做匀速圆周运动
行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等
开普勒三定律适用于所有绕中心天体运行的星系，但不同星系的 k 值不同
以地球绕太阳运动为例
以月球绕地球运动为例
开普勒三定律的应用
第三部分
课堂小结
PART 03
3
课堂小结
天圆地方
地心说
远古
公元二世纪
托勒密
地心说
1543
哥白尼
日心说
1546
第谷
出生
1600
开普勒
任第谷助手
1609
开普勒
第一定律
第二定律
1619
开普勒
第三定律
牛顿
万有引力定律
第三部分
课堂练习
PART 03
3
练习1
练习2
练习3
课堂练习1
1 假设某飞船沿半径为R的圆周绕地球运行，其周期为T，地球半径为R0.该飞船要返回地面时，可在轨道上A点将速率降到适当数值，从而沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆与地球表面的B点相切，如图所示．求该飞船由A点运动到B点所需的时间．
课堂练习1
课堂练习2
2 (多选)太阳系中的第二大行星——土星，它的卫星众多，目前已发现数十颗．下表是有关土卫五和土卫六两颗卫星的一些参数，则两卫星相比较，下列判断正确的是
A．土卫五的公转周期较小 B．土卫六的转动角速度较大
C．土卫六的向心加速度小 D．土卫五的公转速度较大
卫星 距土星的距离/km 半径/km 质量/kg 发现者 发现年代
土卫五 527 000 765 2.49×1021 卡西尼 1672
土卫六 1 222 000 2 575 1.35×1023 惠更斯 1655
课堂练习2
【答案】ACD
课堂练习3
专练 二十四节气中的春分和秋分均为太阳直射赤道，春分为太阳从南回归线回到赤道，秋分则为太阳从北回归线回到赤道．某年3月20日为春分，9月23日为秋分，可以推算从春分到秋分为187天，而从秋分到春分则为179天．关于上述自然现象，下列说法正确的是(设两段时间内地球公转的轨迹长度相等)( )
A．从春分到秋分地球离太阳变远
B．从秋分到春分地球离太阳变远
C．夏天地球离太阳近
D．冬天地球离太阳远
课堂练习3
【答案】A
【解析】由开普勒第二定律可知，地球与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等．两段时间内地球公转的轨迹长度相等，从春分到秋分地球运动的时间长，则可知地球离太阳距离较远．夏至时地球离太阳最远，A正确．