物理人教版（2019）必修第二册7.1行星的运动（共25张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）必修第二册7.1行星的运动（共25张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 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 | 2023-01-09 16:48:02 | ||
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文档简介
(共25张PPT)
第1节 行星的运动
课堂引入
自远古以来，当人们仰望星空时，天空中壮丽璀璨的景象便吸引了他们的注意。智慧的头脑开始探索星体运动的奥秘。
人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，历史上有过不同的看法，科学家对此进行了不懈的探索，通过本节内容的学习，将使我们正确地认识行星的运动。
问题：不同行星都在各自的轨道上绕太阳运行，行星运行的轨道有怎样的特点？行星绕太阳运行的周期与距离太阳的远近是否存在某种关系？
课堂引入
一、两种学说的碰撞
地
心
说
日
心
说
“地心说”的不足
随着人们对天体运动的不断研究，发现“地心说”所描述的天体的运动不仅复杂而且问题很多。如果把地球从天体运动的中心位置移到一个普通的、绕太阳运动的行星的位置，换一个角度来考虑天体的运动，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变得简单了。
二、两种学说的碰撞
古代两种学说都是不完善的，因为不管是地球还是太阳，它们都在不停地运动，其次也并非宇宙中心，鉴于当时人们对自然科学的认识能力，日心说比地心说更科学一些。
在哥白尼之后，许多天文学家对天体运动进行不断的探索、完善，建立了最初的天体运动理论。近代早期最重要的观测工作是由丹麦的第谷进行的。
思考讨论：我们知道“日心说” 比“地心说”要准确一些，那么日心说是不是完全正确？
【观测大师：第谷】
哥白尼之后，第谷连续20年对行星的位置进行了较仔细的测量，大大提高了测量的精确程度。在第谷之前，人们测量天体位置的误差大约是10’，第谷把这个不确定性减小到2’。得出行星绕太阳做匀速圆周运动的模型。
“日心说”最终战胜“地心说”的科学功臣。
第谷（1546-1601）
【数学天才：开普勒】
德国的物理学家开普勒继承和总结了他的导师第谷的全部观测资料及数据，他得到的结果与第谷的观察数据相差8’，而当时第谷公认的误差为2’。开普勒经过20年的研究和四年多的刻苦计算，先后否定了19种设想，最后终于计算出行星绕太阳运动的轨迹为椭圆，并总结为行星运动三大定律。
【典例1】人类一直不断地对宇宙追求探索着，关于宇宙天体学说正确的是（ ）
A．日心说代表人物是托勒密
B．因为地球确实是绕着太阳在公转，所以日心说是一种正确的学说，而地心说是一种不正确的学说
C．日心说被人们所接受的原因是以太阳为中心，许多问题都可以解决，行星运动也变得简单了
D．太阳从东边升起，从西边落下，所以太阳绕地球运动
典例分析
【正确答案】C
绘制椭圆
做一做
实验器材：细绳、图钉、白纸、木板。
实验步骤：
（1）把白纸铺在木板上，然后按上图钉。
（2）把细绳的两端系在图钉上。
（3）用一支铅笔紧贴着细绳滑动，使绳始终保持张紧状态。
（4）画出的轨迹就是椭圆，图钉在纸上留下的痕迹叫作椭圆的焦点。
思考：保持绳长不变，当两焦点不断靠近时，椭圆形状如何变化？焦点重合时，半长轴转变为什么？
半径
逐渐趋近于圆
【典例2】关于开普勒第一定律，下列说法不正确的是（ ）
A．它的发现是建立在天文学家第谷的观测数据之上
B．该定律中的“所有行星”是指除太阳外太阳系的所有天体
C．开普勒假设天体不是做匀速圆周运动是发现该定律的原因之一
D．太阳系中的所有行星有一个共同的轨道焦点
典例分析
【正确答案】B
三、开普勒行星运动定律
对于任意一个行星而言，它和太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。
2.开普勒第二定律：
【面积定律】
说明：（1）行星沿椭圆轨道运动靠近太阳时速度增大，远离太阳时速度减小。
（2）近日点速度最大，远日点速度最小。
【典例3】某行星绕一恒星运行的椭圆轨道如图所示，E和F是椭圆的两个焦点，O是椭圆的中心，行星在B点的速度比在A点的速度大．则该恒星位于（ ）
A．O点 B．B点 C．E点 D．F点
典例分析
【正确答案】C
【典例4】如图所示，某行星沿椭圆轨道运行，远日点距太阳距离为a，近日点距太阳距离为b，过远日点时行星的速率为va，则过近日点时速率vb为（ ）
A． B． C． D．
典例分析
【正确答案】C
行星/卫星 半长轴（106km） 周期（天） k（m /s ）
水星 57 87.97
金星 108 225
地球 149 365
火星 228 687
木星 778 4333
土星 1426 10759
天王星 2870 30660
海王星 4498 60148
月球 0.3844 27.3
同步卫星 0.0424 1
3.36×10^18
3.36×10^18
3.36×10^18
3.36×10^18
3.36×10^18
3.36×10^18
3.37×10^18
3.37×10^18
1.03×10^13
1.03×10^13
【验证猜想】
结论：
(1)开普勒第三定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动．
(2)k值与环绕天体无关，由中心天体决定。对不同的中心天体，k值不同．
行星运动的近似处理方法
实际上，行星的轨道与圆十分接近（图 7.1-3），在中学阶段的研究中我们可按圆轨道处理。
行星运动的近似处理方法
1.行星绕太阳运动的轨道近似为圆，太阳处于圆心。
2.行星绕太阳做匀速圆周运动。
3.所有行星轨道半径的三次方与它的公转周期的二次方的比值都相等，即
曲折的历程：
哥白尼勇于挑战权威、布鲁诺为捍卫真理走上火刑架、第谷坚持观测20多年、伽利略被终身监禁而矢志不移、开普勒贫病交加而最终死在讨薪的路上……
但科学家们面对困难不屈不挠的科学态度和追求科学真理的崇高理想在永世流传。
【典例5】（多选）下列对开普勒第三定律 的理解，正确的是（ ）
A．T表示行星的自转周期
B．k是一个仅与中心天体有关的常量
C．该定律既适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动
D．若地球绕太阳运行轨道的半长轴为a1，公转周期为T1，月球绕地球运行轨道的半长轴为a2，公转周期为T2，由开普勒第三定律可得
典例分析
【正确答案】BC
【典例6】某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为月球绕地球运动半径的1/9，设月球绕地球运动的周期为27天，则此卫星的运动周期是（ ）
A．1/9天 B．1/3天 C．1天 D．9天
典例分析
【正确答案】C
【典例7】如图所示，火星和地球都在围绕着太阳旋转，其运行轨道是椭圆。根据开普勒行星运动定律可知（ ）
A．太阳位于地球运行轨道的中心
B．地球靠近太阳的过程中，运行速率减小
C．相等时间内，火星与太阳连线扫过的面
积等于地球与太阳连线扫过的面积
D．火星绕太阳运行一周的时间比地球的长
典例分析
【正确答案】D
【典例8】如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点，运行的周期为T。若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经M、Q到N的运动过程中（ ）
A. 从P到M所用的时间等于T/4
B. 从P到Q所用的时间等于T/2
C. 海王星在Q点的角速度大于P点的角速度
D. 从M到N阶段，速率先增大后减小
典例分析
【正确答案】B
【典例9】（多选）如图所示，两质量相等的卫星A、B绕地球做匀速圆周运动，用R、T、v、S分别表示卫星的轨道半径、周期、速度、与地心连线在单位时间内扫过的面积．下列关系式正确的有（ ）
A． B．
C． D．
典例分析
【正确答案】AD
课堂小结：
第1节 行星的运动
课堂引入
自远古以来，当人们仰望星空时，天空中壮丽璀璨的景象便吸引了他们的注意。智慧的头脑开始探索星体运动的奥秘。
人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，历史上有过不同的看法，科学家对此进行了不懈的探索，通过本节内容的学习，将使我们正确地认识行星的运动。
问题：不同行星都在各自的轨道上绕太阳运行，行星运行的轨道有怎样的特点？行星绕太阳运行的周期与距离太阳的远近是否存在某种关系？
课堂引入
一、两种学说的碰撞
地
心
说
日
心
说
“地心说”的不足
随着人们对天体运动的不断研究，发现“地心说”所描述的天体的运动不仅复杂而且问题很多。如果把地球从天体运动的中心位置移到一个普通的、绕太阳运动的行星的位置，换一个角度来考虑天体的运动，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变得简单了。
二、两种学说的碰撞
古代两种学说都是不完善的，因为不管是地球还是太阳，它们都在不停地运动，其次也并非宇宙中心，鉴于当时人们对自然科学的认识能力，日心说比地心说更科学一些。
在哥白尼之后，许多天文学家对天体运动进行不断的探索、完善，建立了最初的天体运动理论。近代早期最重要的观测工作是由丹麦的第谷进行的。
思考讨论：我们知道“日心说” 比“地心说”要准确一些，那么日心说是不是完全正确？
【观测大师：第谷】
哥白尼之后，第谷连续20年对行星的位置进行了较仔细的测量，大大提高了测量的精确程度。在第谷之前，人们测量天体位置的误差大约是10’，第谷把这个不确定性减小到2’。得出行星绕太阳做匀速圆周运动的模型。
“日心说”最终战胜“地心说”的科学功臣。
第谷（1546-1601）
【数学天才：开普勒】
德国的物理学家开普勒继承和总结了他的导师第谷的全部观测资料及数据，他得到的结果与第谷的观察数据相差8’，而当时第谷公认的误差为2’。开普勒经过20年的研究和四年多的刻苦计算，先后否定了19种设想，最后终于计算出行星绕太阳运动的轨迹为椭圆，并总结为行星运动三大定律。
【典例1】人类一直不断地对宇宙追求探索着，关于宇宙天体学说正确的是（ ）
A．日心说代表人物是托勒密
B．因为地球确实是绕着太阳在公转，所以日心说是一种正确的学说，而地心说是一种不正确的学说
C．日心说被人们所接受的原因是以太阳为中心，许多问题都可以解决，行星运动也变得简单了
D．太阳从东边升起，从西边落下，所以太阳绕地球运动
典例分析
【正确答案】C
绘制椭圆
做一做
实验器材：细绳、图钉、白纸、木板。
实验步骤：
（1）把白纸铺在木板上，然后按上图钉。
（2）把细绳的两端系在图钉上。
（3）用一支铅笔紧贴着细绳滑动，使绳始终保持张紧状态。
（4）画出的轨迹就是椭圆，图钉在纸上留下的痕迹叫作椭圆的焦点。
思考：保持绳长不变，当两焦点不断靠近时，椭圆形状如何变化？焦点重合时，半长轴转变为什么？
半径
逐渐趋近于圆
【典例2】关于开普勒第一定律，下列说法不正确的是（ ）
A．它的发现是建立在天文学家第谷的观测数据之上
B．该定律中的“所有行星”是指除太阳外太阳系的所有天体
C．开普勒假设天体不是做匀速圆周运动是发现该定律的原因之一
D．太阳系中的所有行星有一个共同的轨道焦点
典例分析
【正确答案】B
三、开普勒行星运动定律
对于任意一个行星而言，它和太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。
2.开普勒第二定律：
【面积定律】
说明：（1）行星沿椭圆轨道运动靠近太阳时速度增大，远离太阳时速度减小。
（2）近日点速度最大，远日点速度最小。
【典例3】某行星绕一恒星运行的椭圆轨道如图所示，E和F是椭圆的两个焦点，O是椭圆的中心，行星在B点的速度比在A点的速度大．则该恒星位于（ ）
A．O点 B．B点 C．E点 D．F点
典例分析
【正确答案】C
【典例4】如图所示，某行星沿椭圆轨道运行，远日点距太阳距离为a，近日点距太阳距离为b，过远日点时行星的速率为va，则过近日点时速率vb为（ ）
A． B． C． D．
典例分析
【正确答案】C
行星/卫星 半长轴（106km） 周期（天） k（m /s ）
水星 57 87.97
金星 108 225
地球 149 365
火星 228 687
木星 778 4333
土星 1426 10759
天王星 2870 30660
海王星 4498 60148
月球 0.3844 27.3
同步卫星 0.0424 1
3.36×10^18
3.36×10^18
3.36×10^18
3.36×10^18
3.36×10^18
3.36×10^18
3.37×10^18
3.37×10^18
1.03×10^13
1.03×10^13
【验证猜想】
结论：
(1)开普勒第三定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动．
(2)k值与环绕天体无关，由中心天体决定。对不同的中心天体，k值不同．
行星运动的近似处理方法
实际上，行星的轨道与圆十分接近（图 7.1-3），在中学阶段的研究中我们可按圆轨道处理。
行星运动的近似处理方法
1.行星绕太阳运动的轨道近似为圆，太阳处于圆心。
2.行星绕太阳做匀速圆周运动。
3.所有行星轨道半径的三次方与它的公转周期的二次方的比值都相等，即
曲折的历程：
哥白尼勇于挑战权威、布鲁诺为捍卫真理走上火刑架、第谷坚持观测20多年、伽利略被终身监禁而矢志不移、开普勒贫病交加而最终死在讨薪的路上……
但科学家们面对困难不屈不挠的科学态度和追求科学真理的崇高理想在永世流传。
【典例5】（多选）下列对开普勒第三定律 的理解，正确的是（ ）
A．T表示行星的自转周期
B．k是一个仅与中心天体有关的常量
C．该定律既适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动
D．若地球绕太阳运行轨道的半长轴为a1，公转周期为T1，月球绕地球运行轨道的半长轴为a2，公转周期为T2，由开普勒第三定律可得
典例分析
【正确答案】BC
【典例6】某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为月球绕地球运动半径的1/9，设月球绕地球运动的周期为27天，则此卫星的运动周期是（ ）
A．1/9天 B．1/3天 C．1天 D．9天
典例分析
【正确答案】C
【典例7】如图所示，火星和地球都在围绕着太阳旋转，其运行轨道是椭圆。根据开普勒行星运动定律可知（ ）
A．太阳位于地球运行轨道的中心
B．地球靠近太阳的过程中，运行速率减小
C．相等时间内，火星与太阳连线扫过的面
积等于地球与太阳连线扫过的面积
D．火星绕太阳运行一周的时间比地球的长
典例分析
【正确答案】D
【典例8】如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点，运行的周期为T。若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经M、Q到N的运动过程中（ ）
A. 从P到M所用的时间等于T/4
B. 从P到Q所用的时间等于T/2
C. 海王星在Q点的角速度大于P点的角速度
D. 从M到N阶段，速率先增大后减小
典例分析
【正确答案】B
【典例9】（多选）如图所示，两质量相等的卫星A、B绕地球做匀速圆周运动，用R、T、v、S分别表示卫星的轨道半径、周期、速度、与地心连线在单位时间内扫过的面积．下列关系式正确的有（ ）
A． B．
C． D．
典例分析
【正确答案】AD
课堂小结：