人教版高中物理必修二6.1-行星的运动-(35张PPT)
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理必修二6.1-行星的运动-(35张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.4MB | ||
| 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 | 2019-04-19 13:22:07 | ||
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文档简介
第六章 万有引力与航天
第一节 行星的运动
第一节 行星的运动
学习目标：
（1）知道地心说和日心说的基本内容；
（2）知道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；
（3）知道所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，且这个比值与行星的质量无关，但与太阳的质量有关；
（4）理解人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，真理是来之不易的。
导入导学
星空……
太
阳
水
星
平均日距 57910000 km（0.38 AU）
直径 4878 km 质量 3.30×10?? kg
密度 5.43 gm/cm 重力 0.376 G
公转 87.97 地球日 自转 58.65 地球日
金
星
平均日距 108200000 km（0.72 AU）
直径 12103.6 km 质量 4.869×10?? kg
密度 5.24 gm/cm 重力 0.903 G
公转 224.7地球日 自转 243 地球日
平均日距 149600000 km（1 AU）
直径 12756.3 km 质量 5.965×10?? kg
密度 5.52 gm/cm 重力 1 G(9.8 m/s?)
公转 365.2422 地球日 自转 0.9973地球日
地球
火
星
平均日距 227940000 km（1.52 AU）
直径 6794 km 质量 6.4219×10??kg
密度 3.94 gm/cm 重力 0.38 G
公转 686.98 地球日 自转 1.026 地球日
木
星
平均日距 778330000 km（5.20 AU）
直径 142984 km 质量 1.900×10?? kg
密度 1.31 gm/cm 重力 2.34 G
公转 11.86 地球年 自转 0.414 地球日
平均日距 142940万 km（9.54 AU）
直径 120536 km（equatorial） 质量 5.688×10?? kg
密度 0.69 gm/cm 重力 1.16G
公转 29.46 地球年 自转 0.436 地球日
土星
天王星
平均日距 287099万 km（19.218 AU）
直径 51120 km（equatorial） 质量 8.686×10?? kg
密度 1.28 gm/cm 重力 1.15G
公转 84.81 地球年 自转 0.72 地球日
海王星
平均日距 450400万 km（30.06 AU）
直径 49528 km（equatorial）
质量 1.0247×10?? kg
地心说：地球位于宇宙的中心，它是静止不动的，太阳、月亮和行星都绕地球运动。代表人物: .
日心说：宇宙的中心是太阳。行星和地球绕太阳做匀速圆周运动，只有月亮环绕地球运行。由于地球的自转，我们看到了太阳、月亮和众星每天由东向西的运动。代表人物： 。
自主学思
哥白尼
托勒密
第谷认为，要创立一个满意的星体运行理论，必须精确掌握星体的运行位置，在他以前，人们测量天体位置的误差约为10”,第谷把这个不确定性减小到2”。
开普勒用圆周运动模型对火星轨道的研究中，七十余次尝试所得的结果都与第谷的观测数据有至少8 '的角度偏差。猜想 。他经过多年的尝试性计算，终于发现并先后发表了行星运动的三个定律
自主学思
行星的运动并非匀速圆周运动
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 ，太阳处在 的一个焦点上。
开普勒第二定律： （面积定律）
太阳和行星的连线在 的时间内扫过的面积 。
开普勒第三定律（周期定律）
所有行星的轨道的 的三次方跟的 二次方的比值都相等．
自主学思
椭圆
椭圆
相等
相等
公转周期
半长轴
常见的一些天体运动的周期。
地球绕太阳的周期：T= .
月亮绕地球的周期: T= 。
地球的自转周期： 。
自主学思
1年（约365天）
27天（约1月）
24小时
■1、地心说(Geocentric Universe)
地心说认为：地球位于宇宙的中心。，它是静止不动的，太阳、月亮和行星都绕地球运动。
■2、日心说(Solarcentric Universe)
日心说代表人：哥 白 尼
16世纪，波兰天文学家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“日心体系”宇宙图景。
日心说认为： 宇宙的中心是太阳。行星和地球绕太阳做匀速圆周运动，只有月亮环绕地球运行。由于地球的自转，我们看到了太阳、月亮和众星每天由东向西的运动。
哥白尼的《天体运行论》及其使用过的观测、计算仪器复制品
■日心说(Solarcentric Universe)
1：地心说和日心说是两种截然不同的观点，现在看来这两种观点哪一种是正确的？
两种观点受人们意识的限制，是人类发展到不同历史时期的产物．两种观点都具有历史局限性，现在看来都是不完全正确的．
合作学习
银河系
■第谷的天文学观测
第谷（丹麦伟大的天文学家）
第 谷 星
第谷认为，要创立一个满意的星体运行理论，必须精确掌握星体的运行位置。
在他以前,人们测量天体位置的误差大约是10 ‘,第谷通过连续２０年对行星的观察，把这个不确定性减小到2’。
他编制的星体位置图表，至今仍有使用价值。第谷被后人誉为“星学之王”，并把天上的一颗恒星命名为“第谷星”。
开普勒出身贫寒，4岁时患天花损坏了视力，一只手落下残疾。他在用圆周运动模型对火星轨道的研究中，七十余次尝试所得的结果都与第谷的观测数据有至少8 '的角度偏差。开普勒对第谷数据的精确性深信不疑，猜想行星的运动并非匀速圆周运动。人们长期以来视为真理的观念第一次受到了怀疑。此后，他经过多年的尝试性计算，终于发现并先后发表了行星运动的三个定律。他也获得了“天空立法者”的光荣称号。
开 普 勒
■开普勒-----天空立法者
■二 、开普勒行星运动定律
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，太阳处在椭圆的一个焦点上。
2.开普勒第二定律： （面积定律）
太阳和行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等。
若tAB= tCD = tEK ，则sAB= sCD = sEK
近日点
远日点
可见，行星在远日点的速率最小，
在近日点的速率最大．
合作探究
2、行星在远日点、远日点的速率比较
３．开普勒第三定律（周期定律）
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．
合作学习
3、继美国发射可重复使用的运载火箭后，印度称正在设计可重复使用的宇宙飞船，预计将在2030年发射成功，这项技术将使印度在太空领域占有优势。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，可在轨道上某点A处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， 如下图所示。求该飞船由A点运动到B点所需的时间。
合作学习
根据题意得椭圆轨道的半长轴r= ，
根据开普勒第三定律得， = ，
解得飞船沿椭圆轨道运动的周期T′= ，
则飞船由A点到B点的运动时间t= T/2= 。
?
1.开普勒第一定律说明了不同行星绕太阳运动时的椭圆轨道是不同的，在行星的轨道上出现了近日点和远日点．
2开普勒第二定律说明行星在近日点的速率大于在远日点的速率，从近日点向远日点运动时速率变小，从远日点向近日点 运动时速率变大．
3．开普勒第三定律的表达式为a3/T2＝k，它反映了行星的公转周期跟轨道半长轴之间的依存关系．椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越大；反之，其公转周期越小．
4.开普勒第三定律不仅适用于行星绕太阳的运转，也适用于卫星绕行星的运转． k仅与该系统的中心天体质量有关，而与周围绕行的星体无关．也就是说，中心天体不同的系统k值是不同的，在中心天体相同的系统里k值是相同的．
精品精讲
5、在中学阶段，行星轨道我们按圆轨道处理。
行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心。
对某一行星来说，它围绕太阳做圆周运动的角速度（或线速度）大小不变，即行星做匀速圆周运动。
所有行星轨道的半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，即a3/T2＝k
精品精讲
1．下列说法中正确的是 ( )．
A．地球是宇宙的中心，太阳、月亮和其他行星都绕地球运动
B．太阳是静止不动的，地球和其他行星绕太阳运动
C．地球是绕太阳运动的一颗行星
D．日心说和地心说都正确反映了天体运动规律
C
当堂检测
2、(少答案解析)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（ ）
A、1~4d之间 B、4~8d之间
C、8~16d之间 D、16~20d之间
B
根据开普勒第三定律可得： ，即有 ，
又 ， 天，所以 天=5.2天，故B项正确。
综上所述，本题正确答案为B。
3、假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动，已知地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离，那么（ ?）。
A: 地球公转周期大于火星的公转周期
B: 地球公转的线速度小于火星公转的线速度
C: 地球公转的加速度小于火星公转的加速度
D: 地球公转的角速度大于火星公转的角速度
D
第一节 行星的运动
第一节 行星的运动
学习目标：
（1）知道地心说和日心说的基本内容；
（2）知道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；
（3）知道所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，且这个比值与行星的质量无关，但与太阳的质量有关；
（4）理解人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，真理是来之不易的。
导入导学
星空……
太
阳
水
星
平均日距 57910000 km（0.38 AU）
直径 4878 km 质量 3.30×10?? kg
密度 5.43 gm/cm 重力 0.376 G
公转 87.97 地球日 自转 58.65 地球日
金
星
平均日距 108200000 km（0.72 AU）
直径 12103.6 km 质量 4.869×10?? kg
密度 5.24 gm/cm 重力 0.903 G
公转 224.7地球日 自转 243 地球日
平均日距 149600000 km（1 AU）
直径 12756.3 km 质量 5.965×10?? kg
密度 5.52 gm/cm 重力 1 G(9.8 m/s?)
公转 365.2422 地球日 自转 0.9973地球日
地球
火
星
平均日距 227940000 km（1.52 AU）
直径 6794 km 质量 6.4219×10??kg
密度 3.94 gm/cm 重力 0.38 G
公转 686.98 地球日 自转 1.026 地球日
木
星
平均日距 778330000 km（5.20 AU）
直径 142984 km 质量 1.900×10?? kg
密度 1.31 gm/cm 重力 2.34 G
公转 11.86 地球年 自转 0.414 地球日
平均日距 142940万 km（9.54 AU）
直径 120536 km（equatorial） 质量 5.688×10?? kg
密度 0.69 gm/cm 重力 1.16G
公转 29.46 地球年 自转 0.436 地球日
土星
天王星
平均日距 287099万 km（19.218 AU）
直径 51120 km（equatorial） 质量 8.686×10?? kg
密度 1.28 gm/cm 重力 1.15G
公转 84.81 地球年 自转 0.72 地球日
海王星
平均日距 450400万 km（30.06 AU）
直径 49528 km（equatorial）
质量 1.0247×10?? kg
地心说：地球位于宇宙的中心，它是静止不动的，太阳、月亮和行星都绕地球运动。代表人物: .
日心说：宇宙的中心是太阳。行星和地球绕太阳做匀速圆周运动，只有月亮环绕地球运行。由于地球的自转，我们看到了太阳、月亮和众星每天由东向西的运动。代表人物： 。
自主学思
哥白尼
托勒密
第谷认为，要创立一个满意的星体运行理论，必须精确掌握星体的运行位置，在他以前，人们测量天体位置的误差约为10”,第谷把这个不确定性减小到2”。
开普勒用圆周运动模型对火星轨道的研究中，七十余次尝试所得的结果都与第谷的观测数据有至少8 '的角度偏差。猜想 。他经过多年的尝试性计算，终于发现并先后发表了行星运动的三个定律
自主学思
行星的运动并非匀速圆周运动
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 ，太阳处在 的一个焦点上。
开普勒第二定律： （面积定律）
太阳和行星的连线在 的时间内扫过的面积 。
开普勒第三定律（周期定律）
所有行星的轨道的 的三次方跟的 二次方的比值都相等．
自主学思
椭圆
椭圆
相等
相等
公转周期
半长轴
常见的一些天体运动的周期。
地球绕太阳的周期：T= .
月亮绕地球的周期: T= 。
地球的自转周期： 。
自主学思
1年（约365天）
27天（约1月）
24小时
■1、地心说(Geocentric Universe)
地心说认为：地球位于宇宙的中心。，它是静止不动的，太阳、月亮和行星都绕地球运动。
■2、日心说(Solarcentric Universe)
日心说代表人：哥 白 尼
16世纪，波兰天文学家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“日心体系”宇宙图景。
日心说认为： 宇宙的中心是太阳。行星和地球绕太阳做匀速圆周运动，只有月亮环绕地球运行。由于地球的自转，我们看到了太阳、月亮和众星每天由东向西的运动。
哥白尼的《天体运行论》及其使用过的观测、计算仪器复制品
■日心说(Solarcentric Universe)
1：地心说和日心说是两种截然不同的观点，现在看来这两种观点哪一种是正确的？
两种观点受人们意识的限制，是人类发展到不同历史时期的产物．两种观点都具有历史局限性，现在看来都是不完全正确的．
合作学习
银河系
■第谷的天文学观测
第谷（丹麦伟大的天文学家）
第 谷 星
第谷认为，要创立一个满意的星体运行理论，必须精确掌握星体的运行位置。
在他以前,人们测量天体位置的误差大约是10 ‘,第谷通过连续２０年对行星的观察，把这个不确定性减小到2’。
他编制的星体位置图表，至今仍有使用价值。第谷被后人誉为“星学之王”，并把天上的一颗恒星命名为“第谷星”。
开普勒出身贫寒，4岁时患天花损坏了视力，一只手落下残疾。他在用圆周运动模型对火星轨道的研究中，七十余次尝试所得的结果都与第谷的观测数据有至少8 '的角度偏差。开普勒对第谷数据的精确性深信不疑，猜想行星的运动并非匀速圆周运动。人们长期以来视为真理的观念第一次受到了怀疑。此后，他经过多年的尝试性计算，终于发现并先后发表了行星运动的三个定律。他也获得了“天空立法者”的光荣称号。
开 普 勒
■开普勒-----天空立法者
■二 、开普勒行星运动定律
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，太阳处在椭圆的一个焦点上。
2.开普勒第二定律： （面积定律）
太阳和行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等。
若tAB= tCD = tEK ，则sAB= sCD = sEK
近日点
远日点
可见，行星在远日点的速率最小，
在近日点的速率最大．
合作探究
2、行星在远日点、远日点的速率比较
３．开普勒第三定律（周期定律）
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．
合作学习
3、继美国发射可重复使用的运载火箭后，印度称正在设计可重复使用的宇宙飞船，预计将在2030年发射成功，这项技术将使印度在太空领域占有优势。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，可在轨道上某点A处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， 如下图所示。求该飞船由A点运动到B点所需的时间。
合作学习
根据题意得椭圆轨道的半长轴r= ，
根据开普勒第三定律得， = ，
解得飞船沿椭圆轨道运动的周期T′= ，
则飞船由A点到B点的运动时间t= T/2= 。
?
1.开普勒第一定律说明了不同行星绕太阳运动时的椭圆轨道是不同的，在行星的轨道上出现了近日点和远日点．
2开普勒第二定律说明行星在近日点的速率大于在远日点的速率，从近日点向远日点运动时速率变小，从远日点向近日点 运动时速率变大．
3．开普勒第三定律的表达式为a3/T2＝k，它反映了行星的公转周期跟轨道半长轴之间的依存关系．椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越大；反之，其公转周期越小．
4.开普勒第三定律不仅适用于行星绕太阳的运转，也适用于卫星绕行星的运转． k仅与该系统的中心天体质量有关，而与周围绕行的星体无关．也就是说，中心天体不同的系统k值是不同的，在中心天体相同的系统里k值是相同的．
精品精讲
5、在中学阶段，行星轨道我们按圆轨道处理。
行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心。
对某一行星来说，它围绕太阳做圆周运动的角速度（或线速度）大小不变，即行星做匀速圆周运动。
所有行星轨道的半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，即a3/T2＝k
精品精讲
1．下列说法中正确的是 ( )．
A．地球是宇宙的中心，太阳、月亮和其他行星都绕地球运动
B．太阳是静止不动的，地球和其他行星绕太阳运动
C．地球是绕太阳运动的一颗行星
D．日心说和地心说都正确反映了天体运动规律
C
当堂检测
2、(少答案解析)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（ ）
A、1~4d之间 B、4~8d之间
C、8~16d之间 D、16~20d之间
B
根据开普勒第三定律可得： ，即有 ，
又 ， 天，所以 天=5.2天，故B项正确。
综上所述，本题正确答案为B。
3、假设地球和火星都绕太阳做匀速圆周运动，已知地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离，那么（ ?）。
A: 地球公转周期大于火星的公转周期
B: 地球公转的线速度小于火星公转的线速度
C: 地球公转的加速度小于火星公转的加速度
D: 地球公转的角速度大于火星公转的角速度
D