2016-2017学年广东省江门市第一中学高一物理学案:6.1行星的运动(新人教版必修2)

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名称 2016-2017学年广东省江门市第一中学高一物理学案:6.1行星的运动(新人教版必修2)
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资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 物理
更新时间 2018-04-18 15:17:28

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文档简介

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6.1
行星的运动
学习目标
1、了解人类认识天体运动的历史过程。
理解开普勒三定律的内容及其简单应用,掌握在高中阶段处理行星运动的基本方法。
激情投入,交流、讨论。掌握在高中阶段处理行星运动的基本方法
学习重点:开普勒三定律的内容及其简单应用
学习难点:开普勒三定律的内容及其简单应用
预习案
一、人类认识天体运动的历史
1、“地心说”的内容及代表人物:                         。
2、“日心说”的内容及代表人物:                         。
以现在的目光来看地心说与日心说不过是参考系的改变,但这是一次真正的科学革命,日心说的产生不仅仅是人们追求描绘自然的简洁美,更是使得人们的世界观发生了重大的变革,意大利科学家布鲁诺曾为此付出生命的代价!两种观点的斗争反映了科学与反科学意识形态及宗教神学的角逐。也能反映科学发展与社会文化发展的相互关系。
二、开普勒行星运动定律的内容
1、开普勒第一定律:                         ,开普勒第一定律又称轨道定律,远日点是指__________,近日点是指___________________。
2、开普勒第二定律:                         ,所以行星在离太阳比较近时,运动速度________。行星在离太阳较远时,运动速度_________,开普勒第二定律又称面积定律。21世纪教育网版权所有
3、开普勒第三定律:                           。即:,开普勒第三定律又称周期定律21·世纪
教育网
4、对于多数大行星来说,它们的运动轨道很接近圆,因此在中学阶段,可以把开普勒定律简化,认为行星绕太阳做匀速圆周运动。行星的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。这样做使处理问题的方法大为简化,而得到的结果与行星的实际运动情况相差并不大。21
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探究案:
探究一:开普勒行星运动定律,适用于行星,是否也适用于其它卫星的运动?
探究二:研究行星运动时,开普勒第三定律中的常量k与哪些因素有关?研究月球、人造地球卫星运动时,k又与哪些因素有关?【来源:21·世纪·教育·网】
能力训练案
例1:地球绕太阳的运行轨道是椭圆,因而地球与太阳之间的距离随季节变化。冬至这天地球离太阳最近,夏至最远。下列关于地球在这两天绕太阳公转速度大小的说法中,正确的是


【出处:21教育名师】
A.地球公转速度是不变的
B.冬至这天地球公转速度大
C.夏至这天地球公转速度大
D.无法确定
解析:冬至地球与太阳的连线短,夏至长。根据开普勒第二定律,要在相等的时间内扫过的面积相等,则在相等的时间内冬至时地球运动的路径就要比夏至时长,所以冬至时地球运动的速度比夏至的速度大,答案选B【版权所有:21教育】
拓展:本题要比较行星在轨道不同位置时运动的快慢,可以比较相同时间内行星在不同位置时运动的路线长度,而开普勒第二定律则告诉了我们,相同时间内行星与太阳的连线扫过的面积相等,根据几何关系,可以找到行星与太阳的连线扫过的面积和行星运动路线长度的关系,从而解决问题。21教育名师原创作品
例2.根据美联社2002年10月7日报道,天文学家在太阳系的9大行星之外,又发现了一颗比地球小得多的新行星,而且还测得它绕太阳公转周期约为288年。若把它和地球绕太阳公转的轨道看作圆,问它与太阳的距离是地球与太阳距离的多少倍?(最后结果可用根式表示)
解析:本题要求行星到太阳的距离,由于可以把该行星和地球的轨道看作圆,则行星和地球到太阳的距离就是它们的轨道半径。题中给出了行星运动的周期,可以根据开普勒第三定律直接求解。21
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根据开普勒第三定律有:
a地3/T地2=
a行3/T行2
得:
拓展:开普勒第三定律,揭示了行星运动轨道与运动周期之间的联系。当将行星运动轨道看成圆时,公式中的半长轴就是行星运动的轨道半径。开普勒定律不仅适用于行星,也适用于围绕同一行星运动的各个卫星。一般行星或卫星(人造卫星),涉及到轨道和周期的问题,不管是椭圆轨道还是圆轨道,在中学物理中通常运用开普勒分析、求解。
例3.飞船沿半径为R的圆轨道运动,其周期为T,如果飞船要返回地面,可在轨道上的某一点A处减速,将速度降低到适当的数值,从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动,椭圆与地面的B点相切,实现着陆,如图所示。如果地球半径为R0,求飞船由A点运动到B点的时间。
解析:飞船先后在两个轨道上运动,一次作半径为R的圆周运动,一次是椭圆轨道运动。飞船绕地球的圆轨道又可以看作两个焦点重合在地心的椭圆轨道。从A点运动到B点的时间就是飞船在椭圆轨道上运动周期的二分之一,可以利用开普勒第三定律求出飞船在椭圆轨道运动的周期,进而求出飞船从A点到B点的运动时间。
设飞船的椭圆轨道的半长轴为R1,运动周期为T1,根据开普勒第三定律有:
根据几何关系,
解得:
所以飞船从A点到B点所需要的时间为
拓展:运用开普勒第三定律计算天体的运动时间,一般都要寻找运动时间与天体做椭圆运动周期的联系,天体运动的轨道半长轴(或轨道半径)则可以通过几何关系与已知长度联系起来。再用开普勒第三定律建立天体运动的轨道半长轴(或轨道半径)与天体运动周期联系,求得所需要的结果。21·cn·jy·com
能力训练
1、某一人造卫星绕地球做匀速圆周运动,其轨道半径为月球绕地球轨道半径的1/3则此卫星运行的周期大约是:(
B
)www-2-1-cnjy-com
A.1-4天之间
B.4-8天之间
C.8-16天之间
D.16-20天之间
2、两行星运行周期之比为1:2,其运行轨道的半长轴之比为:(
C

A.1/2
B.
C.
 
 D.
3、16世纪,哥白尼根据天文观测的大量资料,经过40多年的天文观测和潜心研究,提出了“日心说”的如下四个观点,这四个论点目前看存在缺陷的是(
ABC

A、宇宙的中心是太阳,所有行星都在绕太阳做匀速圆周运动。
B、地球是绕太阳做匀速圆周运动的行星,月球是绕地球做匀速圆周运动的卫星,它绕地球运转的同时还跟地球一起绕太阳运动。
C、天穹不转动,因为地球每天自西向东自转一周,造成天体每天东升西落的现象。
D、与日地距离相比,恒星离地球都十分遥远,比日地间的距离大得多。
4、开普勒关于行星运动规律的表达式为,以下理解正确的是(
ABD

A.k是一个与行星无关的常量
B.R代表行星运动的轨道半径
C.T代表行星运动的自传周期
D.T代表行星绕太阳运动的公转周期
5.所有行星绕太阳运转其轨道半径的立方和运转周期的平方的比值即r3/T2=k,那么k的大小决定于(
B
)【来源:21cnj
y.co
m】
A.只与行星质量有关
B.只与恒星质量有关
C.与行星及恒星的质量都有关
D.与恒星质量及行星的速率有关
6、关于太阳系中各行星的轨道,以下说法正确的是:(
ACD

A.所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆
B.所有行星绕太阳运动的轨道都是圆
C.不同行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴是不同的
D.不同的行星绕太阳运动的轨道各不相同
7.由开普勒行星运动定律知,行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴R的三次方与周期T的平方的比值为常量,设=k,下列说法正确的是(
)2·1·c·n·j·y
A.公式=k只适用于围绕太阳运行的行星
B.围绕同一星球运行的行星或卫星,k值不相等2-1-c-n-j-y
C.k值与被环绕星球的质量和行星或卫星的质量都有关系
D.k值仅由被环绕星球的质量决定
【解析】选D.根据开普勒定律,所有行星或卫星绕同一星球运动均满足=k,
k值只和被环绕星球有关,即围绕同一星球运行的行星或卫星,k值相等,所以只有D正确.
8.一年四季,季节更替.一年里从立秋到立冬的时间里,地球绕太阳运转的速度__变大___,在立春到立夏的时间里,地球公转的速度__变小__.
(填“变大”、“变小”或“不变”),
过关检测案
1.关于太阳系中行星运动的轨道,以下说法正确的是(
BC

A.所有行星绕太阳运动的轨道都是圆
B.所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆
C.不同行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴是不同的
D.不同行星绕太阳运动的椭圆轨道是相同的
2.把太阳系各行星的运动近似看作匀速圆周运动,比较各行星周期,则离太阳越远的行星(
B

A.周期越小
B.周期越大
C.周期都一样
D.无法确定
3、关于公式R3

T2=k,下列说法中正确的是(
D

A.公式只适用于围绕太阳运行的行星  B.不同星球的行星或卫星,k值均相等
C.围绕同一星球运行的行星或卫星,k值不相等   D.以上说法均错
4.关于日心说被人们所接受的原因是(
AB

A.以地球为中心来研究天体的运动有很多无法解决的问题
B.以太阳为中心,许多问题都可以解决,行星的运动的描述也变得简单了
C.地球是围绕太阳转的
D.太阳总是从东面升起从西面落下
5、关于天体的运动,以下说法正确的是(
D

A.天体的运动与地面上物体的运动遵循不同的规律
B.天体的运动是最完美、和谐的匀速圆周运动
C.太阳从东边升起,从西边落下,所以太阳绕地球运动
D.太阳系中所有行星都绕太阳运动
6.宇宙飞船进入一个围绕太阳运行的近似圆形轨道,如果轨道半径是地球轨道半径的9倍,那么宇宙飞船绕太阳运动的周期是_________年.27年21教育网
7.一个近地(轨道半径可以认为等于地球半径)卫星,绕地球运动的周期为84分钟,而地球同步通信卫星则位于地球赤道上方高空,它绕地球运行的周期等于地球自转的周期,试估算地球同步通信卫星的高度________5.6R21cnjy.com
8、两颗行星的质量分别是m1,m2,它们绕太阳运转轨道的半长轴分别为R1、R2,如果m1=2m2,R1=4R2,那么,它们的运行周期之比T1:T2=_________
8:1www.21-cn-jy.com
学后反思:
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