7.1 行星的运动 课件(共19张PPT)
文档属性
| 名称 | 7.1 行星的运动 课件(共19张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 4.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-09-30 17:08:33 | ||
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文档简介
(共19张PPT)
7.1 行星的运动
第七章 万有引力与宇宙航行
人教版（2019）必修 第二册
1.了解人类对行星运动规律的认识历程，知道开普勒定律的内容及其科学价值。
3.认识到相信自然的简单和谐是科学家研究的额动力之一，科学研究中基本态度是尊重客观事实、坚持实事求是。
2.认识科到学研究一般从基本的观念开始，凭借对现象的观测、模型的构建及事实之间的相互作用，不断修正原有的观念和模型，使其逐步接近真实，获得物理规律。
学习目标
人们仰望星空，遐想无限。天体的运行有没有可循的规律呢？
导入新课
自主学习
1.地心说与日心说的基本观点各是什么？
2.开普勒定律建立的过程是怎样的？
第谷（丹麦）：天文学观测
开普勒（德）：行星运动三定律
新课入
一、一段宇宙探索的历程：地心说和日心说
总结：
托勒密
哥白尼
地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动。
太阳是静止不动的，地球和其他行星都在绕太阳做匀速圆周运动。
日心说也并不是完全正确的，因为太阳只是太阳系的一个中心天体，而太阳系只是宇宙中众多星系之一，所以太阳并不是宇宙的中心，也不是静止不动的。
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？
所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
1.开普勒第一定律(轨道定律)：
有时称椭圆定律，是几何定律，阐明轨道特征。
新课入
二、开普勒定律
内容：
o
焦点
焦点
半长轴a
⑴椭圆上某点到两个焦点的距离之和与椭圆上另一点到两焦点的距离之和有什么关系
⑵保持绳长不变，当两个焦点不断靠近时，椭圆的形状如何变化？
做一做
⑶两焦点重合时，半长轴转变为什么
想一想
对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间里内扫过的面积相等。
2.开普勒第二定律(面积定律)：
有时称面积速度，也称面积定律，描述行星运动速度的变化。
思考:
从受力角度，如何分析速度变化特点？
内容：
3.开普勒第三定律(周期定律)：
所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等。
a
a3/T2=k，你能猜出k可能跟谁有关吗 行星？太阳？
k值与环绕天体无关，由中心天体决定。
猜想：
结论：
内容：
表达式：
A
B
例. 下列关于行星的运动规律说法正确的是 ( )
A.地球的北半球处于冬至日时地球在绕日轨道上的公转速度比夏至日时的公转速度大
B.地球绕太阳轨道的半长轴的立方和公转周期的平方的比值与月球绕地球轨道的半长轴的立方和公转周期的平方的比值相同
C.将月球和人造卫星绕地球轨道均视为圆，则月球轨道半径的立方和月球自转周期的平方的比值与卫星轨道半径的立方和卫星公转周期的平方的比值相同
D.下图是地球绕太阳运转轨道示意图，已知地球公转周期为T，则地球从A点到B点所用时间为
A
易错提示：开普勒定律指的是同一中心天体的星系。
解析：北半球冬至日时地球位于近日点，夏至日时位于远日点，比较两点公转速度可以使用开普勒第二定律，在近日点和远日点均取一个相同的短暂时间Δt，则两侧地球和太阳连线扫过的扇形面积相等，显然在近日点通过的弧长要长，所以近日点的公转速度大于远日点公转速度，A正确，而且我们还可以推知离太阳越远地球线速度越小，故此D项中从A到B的时间应小于四分之一周期，D错误。开普勒第三定律指的是同一星系中的行星，且公式中T是公转周期，故B、C错误。答案为A。
⑴定律是否适用于卫星绕行星的运动？
思考：
⑵中学阶段，怎样对行星运动进行简化处理？
在中学阶段的研究中可按圆轨道处理。
新课入
三、开普勒定律的简化
第三定律：所有行星轨道半径的三次方跟它公转周期的二次方的比值都相等
第一定律：行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心；
第二定律：行星做匀速圆周运动；
注意：
⑴这个公式既可以适用椭圆（a为半长轴）又适用于圆（a为半径）
⑵适用所有有中心体模型的圆周转动。
⑶k只与中心体的质量有关。
1.已知月球绕地球运行轨道可以视为圆，其轨道半径为R，公转周期为T，地球自转周期为T1，若发射一颗定点于赤道上空并与地面保持相对静止的卫星，试求卫星轨道半径？
解析：卫星和地球保持相对静止则卫星公转周期为T1，设其轨道半径为R1 ，利用开普勒第三定律得：
解得：
课堂评价
2．若将八大行星绕太阳运行的轨道粗略地认为是圆，各星球半径和轨道半径如下表所示：
行星名称 水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星
星球半径 (×106 m) 2.44 6.05 6.37 3.39 69.8 58.2 23.7 22.4
轨道半径 (×1011 m) 0.579 1.08 1.50 2.28 7.78 14.3 28.7 45.0
从表中所列数据可以估算出海王星的公转周期最接近 ( )
A．80年 B．120年 C．164年 D．200年
C
3．地球的公转轨道接近圆，但彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆．天文学家哈雷曾经在1682年跟踪过一颗彗星，他算出这颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的18倍，并预言这颗彗星将每隔一定时间就会出现．哈雷的预言得到证实，该彗星被命名为哈雷彗星．哈雷彗星最近出现的时间是1986年，根据开普勒行星运动第三定律估算，它下次飞近地球将大约在 ( )
A．2042年 B．2052年 C．2062年 D．2072年
C
开普勒定律的理解
(1)它适用于任何有中心天体的星系，不仅适用于行星也适用于卫星；
(2)开普勒第三定律也可以适用于圆轨道(由于误差比较小，高中阶段很多时候认为行星在做匀速圆周运动)，此时公式中的a等效为r。
(3)三大定律强调的是同一中心天体的行星之间规律，不同星系不能相提并论。
总结：
课堂小结：
新课入
课堂小结
7.1 行星的运动
第七章 万有引力与宇宙航行
人教版（2019）必修 第二册
1.了解人类对行星运动规律的认识历程，知道开普勒定律的内容及其科学价值。
3.认识到相信自然的简单和谐是科学家研究的额动力之一，科学研究中基本态度是尊重客观事实、坚持实事求是。
2.认识科到学研究一般从基本的观念开始，凭借对现象的观测、模型的构建及事实之间的相互作用，不断修正原有的观念和模型，使其逐步接近真实，获得物理规律。
学习目标
人们仰望星空，遐想无限。天体的运行有没有可循的规律呢？
导入新课
自主学习
1.地心说与日心说的基本观点各是什么？
2.开普勒定律建立的过程是怎样的？
第谷（丹麦）：天文学观测
开普勒（德）：行星运动三定律
新课入
一、一段宇宙探索的历程：地心说和日心说
总结：
托勒密
哥白尼
地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动。
太阳是静止不动的，地球和其他行星都在绕太阳做匀速圆周运动。
日心说也并不是完全正确的，因为太阳只是太阳系的一个中心天体，而太阳系只是宇宙中众多星系之一，所以太阳并不是宇宙的中心，也不是静止不动的。
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？
所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
1.开普勒第一定律(轨道定律)：
有时称椭圆定律，是几何定律，阐明轨道特征。
新课入
二、开普勒定律
内容：
o
焦点
焦点
半长轴a
⑴椭圆上某点到两个焦点的距离之和与椭圆上另一点到两焦点的距离之和有什么关系
⑵保持绳长不变，当两个焦点不断靠近时，椭圆的形状如何变化？
做一做
⑶两焦点重合时，半长轴转变为什么
想一想
对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间里内扫过的面积相等。
2.开普勒第二定律(面积定律)：
有时称面积速度，也称面积定律，描述行星运动速度的变化。
思考:
从受力角度，如何分析速度变化特点？
内容：
3.开普勒第三定律(周期定律)：
所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等。
a
a3/T2=k，你能猜出k可能跟谁有关吗 行星？太阳？
k值与环绕天体无关，由中心天体决定。
猜想：
结论：
内容：
表达式：
A
B
例. 下列关于行星的运动规律说法正确的是 ( )
A.地球的北半球处于冬至日时地球在绕日轨道上的公转速度比夏至日时的公转速度大
B.地球绕太阳轨道的半长轴的立方和公转周期的平方的比值与月球绕地球轨道的半长轴的立方和公转周期的平方的比值相同
C.将月球和人造卫星绕地球轨道均视为圆，则月球轨道半径的立方和月球自转周期的平方的比值与卫星轨道半径的立方和卫星公转周期的平方的比值相同
D.下图是地球绕太阳运转轨道示意图，已知地球公转周期为T，则地球从A点到B点所用时间为
A
易错提示：开普勒定律指的是同一中心天体的星系。
解析：北半球冬至日时地球位于近日点，夏至日时位于远日点，比较两点公转速度可以使用开普勒第二定律，在近日点和远日点均取一个相同的短暂时间Δt，则两侧地球和太阳连线扫过的扇形面积相等，显然在近日点通过的弧长要长，所以近日点的公转速度大于远日点公转速度，A正确，而且我们还可以推知离太阳越远地球线速度越小，故此D项中从A到B的时间应小于四分之一周期，D错误。开普勒第三定律指的是同一星系中的行星，且公式中T是公转周期，故B、C错误。答案为A。
⑴定律是否适用于卫星绕行星的运动？
思考：
⑵中学阶段，怎样对行星运动进行简化处理？
在中学阶段的研究中可按圆轨道处理。
新课入
三、开普勒定律的简化
第三定律：所有行星轨道半径的三次方跟它公转周期的二次方的比值都相等
第一定律：行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心；
第二定律：行星做匀速圆周运动；
注意：
⑴这个公式既可以适用椭圆（a为半长轴）又适用于圆（a为半径）
⑵适用所有有中心体模型的圆周转动。
⑶k只与中心体的质量有关。
1.已知月球绕地球运行轨道可以视为圆，其轨道半径为R，公转周期为T，地球自转周期为T1，若发射一颗定点于赤道上空并与地面保持相对静止的卫星，试求卫星轨道半径？
解析：卫星和地球保持相对静止则卫星公转周期为T1，设其轨道半径为R1 ，利用开普勒第三定律得：
解得：
课堂评价
2．若将八大行星绕太阳运行的轨道粗略地认为是圆，各星球半径和轨道半径如下表所示：
行星名称 水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星
星球半径 (×106 m) 2.44 6.05 6.37 3.39 69.8 58.2 23.7 22.4
轨道半径 (×1011 m) 0.579 1.08 1.50 2.28 7.78 14.3 28.7 45.0
从表中所列数据可以估算出海王星的公转周期最接近 ( )
A．80年 B．120年 C．164年 D．200年
C
3．地球的公转轨道接近圆，但彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆．天文学家哈雷曾经在1682年跟踪过一颗彗星，他算出这颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的18倍，并预言这颗彗星将每隔一定时间就会出现．哈雷的预言得到证实，该彗星被命名为哈雷彗星．哈雷彗星最近出现的时间是1986年，根据开普勒行星运动第三定律估算，它下次飞近地球将大约在 ( )
A．2042年 B．2052年 C．2062年 D．2072年
C
开普勒定律的理解
(1)它适用于任何有中心天体的星系，不仅适用于行星也适用于卫星；
(2)开普勒第三定律也可以适用于圆轨道(由于误差比较小，高中阶段很多时候认为行星在做匀速圆周运动)，此时公式中的a等效为r。
(3)三大定律强调的是同一中心天体的行星之间规律，不同星系不能相提并论。
总结：
课堂小结：
新课入
课堂小结