7.1 行星的运动 课件 2023-2024学年高一物理人教版(2019)必修第二册(共21张PPT)
文档属性
| 名称 | 7.1 行星的运动 课件 2023-2024学年高一物理人教版(2019)必修第二册(共21张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 3.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-01-10 16:12:10 | ||
图片预览
文档简介
(共21张PPT)
第1节 行星的运动
第七章 万有引力与宇宙航行
同学们，2020年是中国航天的超级2020，这些高光时刻值得铭记。
1.6月23日，北斗卫星导航系统第55颗卫星,北斗系统终于完成全部组网星座发射任务，正式建成！
2.7月23日，天问一号搭乘长征五号遥四火箭成功升空，开启前往火星数亿千米的旅程。
3.11月24日嫦娥五号发射成功，挑战月球采样返回。
同学们，你们知道人类最开始认识宇宙的方法是什么吗，东西方观测与发展有什么不一样吗？
1.知道地心说和日心说的内容及争论的焦点。
2.明确开普勒三大定律,能应用三定律分析问题。
3.理解人们对行星运动的认识过程是漫长而复杂的，真理是来之不易的。
知识点一：地心说和日心说
人类初步探索宇宙的方法：
看天
中国
西方
高山围起了大地，而天空则高悬在高山之上。每天太阳横穿过天空，然后潜入地下隧道，到了第二天，再从东方升起。
继续观察
中国
阴阳历
二十八星宿
西方
埃及历法
二十八星宿
“看天”
在中国，虽然人们很早就进行了天星观测并取得了非凡的成就，但是由于封建集权的限制，没有形成系统的研究。而西方，在亚里士多德提出球星大地的基础上进入了宇宙模型建立的阶段。
代表人物：托勒密
地球是宇宙的中心,并且静止不动,一切行星围绕地球做圆周运动。
地
心
说
代表人物：哥白尼
太阳是宇宙的中心,并且静止不动,一切行星都围绕太阳运动。
日
心
说
“日心说”相对“地心说”能更完美地解释天体的运动，但它并没有在天文测算的精确度上有多大的提高。其后，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。
“日心说”是怎样战胜“地心说”的呢？
第谷是“日心说”最终战胜“地心说”的科学功臣。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。
第谷（1546-1601）
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。
知识点二：开普勒定律
1.开普勒第一定律（轨道定律）
所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。
说明：
（1）太阳并不是位于椭圆中心，而是位于焦点处。
（2）不同行星轨道不同，但所有轨道的焦点重合。
做一做
绘制椭圆
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。
焦点
半长轴a
细绳
焦点
O
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？
当两焦点不断靠近时椭圆形状逐渐趋近于圆，焦点重合时，半长轴转变圆的半径。
2.开普勒第二定律(面积定律）
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。
说明：行星在近日点速率大于远日点速率。
你认为春夏两季的时间长还是秋冬两季的时间长？
春夏两季（186天）比秋冬两季（179天）要长。
3.开普勒第三定律（周期定律）
（1）内容：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。
F2
F1
地球
半长轴a
a3
T2
=k
若用 a 代表椭圆轨道的半长轴，T 代表公转周期，开普勒第三定律
（2）比值k是与行星无关而只与围绕的中心天体的质量有关的常量所以比值 k 是一个对所有行星都相同的常量。
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
3.36×1018
3.36×1018
3.36×1018
3.36×1018
3.36×1018
3.36×1018
3.37×1018
3.37×1018
1.03×1013
1.03×1013
(3)开普勒第三定律也适用于太阳系以外的其他环绕系统， 不同的环绕系统，k值不同。
(4)k值与环绕天体无关，由中心天体决定。
（1）行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心。
（2）对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（或线速度）不变，即行星做匀速圆周运动。
（3）所有行星轨道半径 r 的三次方跟它的公转周期 T 的二次方的比值都相等，即 r3/T2 ＝k。
4.开普勒三定律近似处理
1.关于行星绕太阳运动,下列说法中正确的是( )
A. 所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动
B. 行星绕太阳运动时,太阳位于行星轨道的中心处
C. 离太阳越近的行星运动周期越长
D. 所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等
D
2、关于开普勒第三定律的公式是,下列说法中正确的是( )
A. 公式只适用于绕太阳做椭圆轨道运行的行星
B. 公式适用于所有围绕星球运行的行星(或卫星)
C. 式中的是k值，对所有行星(或卫星)都相等
D. 式中的是k值,对围绕不同星球运行的行星(或卫星)都相同
B
3.下列关于天体运动说法正确的是( )
A. 地球是宇宙的中心,太阳、月亮及其他行星都绕地球运动
B. 太阳是宇宙的中心,所有天体都绕太阳运动
C. 太阳是静止不动的,地球和其他行星都绕太阳运动
D. “地心说”和“日心说”现在看来都是不正确的
D
一、地心说和日心说
1、地心说观点： 地球是宇宙的中心。
2、日心说观点：太阳是静止不动的，是宇宙的中心。
二、开普勒定律
1、开普勒第一定律（轨道定律）：椭圆。
2、开普勒第二定律（面积定律）：相等时间扫过面积相等。
3、开普勒第三定律（周期定律）：
a3
T2
=k
第1节 行星的运动
第七章 万有引力与宇宙航行
同学们，2020年是中国航天的超级2020，这些高光时刻值得铭记。
1.6月23日，北斗卫星导航系统第55颗卫星,北斗系统终于完成全部组网星座发射任务，正式建成！
2.7月23日，天问一号搭乘长征五号遥四火箭成功升空，开启前往火星数亿千米的旅程。
3.11月24日嫦娥五号发射成功，挑战月球采样返回。
同学们，你们知道人类最开始认识宇宙的方法是什么吗，东西方观测与发展有什么不一样吗？
1.知道地心说和日心说的内容及争论的焦点。
2.明确开普勒三大定律,能应用三定律分析问题。
3.理解人们对行星运动的认识过程是漫长而复杂的，真理是来之不易的。
知识点一：地心说和日心说
人类初步探索宇宙的方法：
看天
中国
西方
高山围起了大地，而天空则高悬在高山之上。每天太阳横穿过天空，然后潜入地下隧道，到了第二天，再从东方升起。
继续观察
中国
阴阳历
二十八星宿
西方
埃及历法
二十八星宿
“看天”
在中国，虽然人们很早就进行了天星观测并取得了非凡的成就，但是由于封建集权的限制，没有形成系统的研究。而西方，在亚里士多德提出球星大地的基础上进入了宇宙模型建立的阶段。
代表人物：托勒密
地球是宇宙的中心,并且静止不动,一切行星围绕地球做圆周运动。
地
心
说
代表人物：哥白尼
太阳是宇宙的中心,并且静止不动,一切行星都围绕太阳运动。
日
心
说
“日心说”相对“地心说”能更完美地解释天体的运动，但它并没有在天文测算的精确度上有多大的提高。其后，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。
“日心说”是怎样战胜“地心说”的呢？
第谷是“日心说”最终战胜“地心说”的科学功臣。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。
第谷（1546-1601）
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。
知识点二：开普勒定律
1.开普勒第一定律（轨道定律）
所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。
说明：
（1）太阳并不是位于椭圆中心，而是位于焦点处。
（2）不同行星轨道不同，但所有轨道的焦点重合。
做一做
绘制椭圆
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。
焦点
半长轴a
细绳
焦点
O
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？
当两焦点不断靠近时椭圆形状逐渐趋近于圆，焦点重合时，半长轴转变圆的半径。
2.开普勒第二定律(面积定律）
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。
说明：行星在近日点速率大于远日点速率。
你认为春夏两季的时间长还是秋冬两季的时间长？
春夏两季（186天）比秋冬两季（179天）要长。
3.开普勒第三定律（周期定律）
（1）内容：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。
F2
F1
地球
半长轴a
a3
T2
=k
若用 a 代表椭圆轨道的半长轴，T 代表公转周期，开普勒第三定律
（2）比值k是与行星无关而只与围绕的中心天体的质量有关的常量所以比值 k 是一个对所有行星都相同的常量。
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
3.36×1018
3.36×1018
3.36×1018
3.36×1018
3.36×1018
3.36×1018
3.37×1018
3.37×1018
1.03×1013
1.03×1013
(3)开普勒第三定律也适用于太阳系以外的其他环绕系统， 不同的环绕系统，k值不同。
(4)k值与环绕天体无关，由中心天体决定。
（1）行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心。
（2）对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（或线速度）不变，即行星做匀速圆周运动。
（3）所有行星轨道半径 r 的三次方跟它的公转周期 T 的二次方的比值都相等，即 r3/T2 ＝k。
4.开普勒三定律近似处理
1.关于行星绕太阳运动,下列说法中正确的是( )
A. 所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动
B. 行星绕太阳运动时,太阳位于行星轨道的中心处
C. 离太阳越近的行星运动周期越长
D. 所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等
D
2、关于开普勒第三定律的公式是,下列说法中正确的是( )
A. 公式只适用于绕太阳做椭圆轨道运行的行星
B. 公式适用于所有围绕星球运行的行星(或卫星)
C. 式中的是k值，对所有行星(或卫星)都相等
D. 式中的是k值,对围绕不同星球运行的行星(或卫星)都相同
B
3.下列关于天体运动说法正确的是( )
A. 地球是宇宙的中心,太阳、月亮及其他行星都绕地球运动
B. 太阳是宇宙的中心,所有天体都绕太阳运动
C. 太阳是静止不动的,地球和其他行星都绕太阳运动
D. “地心说”和“日心说”现在看来都是不正确的
D
一、地心说和日心说
1、地心说观点： 地球是宇宙的中心。
2、日心说观点：太阳是静止不动的，是宇宙的中心。
二、开普勒定律
1、开普勒第一定律（轨道定律）：椭圆。
2、开普勒第二定律（面积定律）：相等时间扫过面积相等。
3、开普勒第三定律（周期定律）：
a3
T2
=k