7.1行星的运动 课件— 2020-2021学年【新教材】人教版(2019)高中物理必修二29张PPT
文档属性
| 名称 | 7.1行星的运动 课件— 2020-2021学年【新教材】人教版(2019)高中物理必修二29张PPT |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 45.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-03-20 07:07:18 | ||
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文档简介
(共29张PPT)
第七章
万有引力与宇宙航行
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。
到了17世纪，牛顿以他伟大的工作把天空中的现象与地面上的现象统一起来，成功地解释了天体运行的规律。时至今日，数千颗人造卫星正在按照万有引力定律为它们“设定”的轨道绕地球运转着。
横县百合完全中学——韦衍虎
7.1行星的运动
问题导入
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？
近似于圆形
距离太阳越近的行星周期越短
托勒密
由生活的直接经验认为：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。
地心说:
哥白尼
日心说:
由天文观测认为：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。
无论地心说还是日心说，古人都把天体的运动看得很神圣，认为天体的运动必然是最完美、最和谐的匀速圆周运动。
如果天体的运动必然是匀速圆周运动，那么四季的时间应该相同。
实际上是：秋冬两季比春夏两季时间短。
春天
立春2.4
春分3.20
共92天
夏天
立夏5.5
夏至6.21
共94天
秋天
立秋8.7
秋分9.22
共89天
冬天
立冬11.7
冬至12.21
共90天
丹麦物理学家第谷对行星的进行了长时间观测，留下了大量的观测数据。
开普勒
第谷
开普勒用20年的时间研究了丹麦天文学家第谷的行星观测记录，运用椭圆模型，解释了相关的数据。他还发现了行星运动的其他规律。
1、开普勒第一定律
焦点
焦点
太阳
●
所有行星绕太阳的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
（轨道定律）
做一做
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？
中心
半短轴b
椭圆变大
变为正圆的半径
2、开普勒第二定律
行星在远日点的速率与在近日点的速率谁大，为什么？
对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等。
（面积定律）
近日点速度快
远日点速度慢
3、开普勒第三定律
3、开普勒第三定律（周期定律）
表达式：
a3
T2
=
k
半长轴
行星绕太阳公转的周期
k是一个只与中心天体有关的物理量
所有行星的椭圆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。
k是一个对所有行星都相同的常量
中心天体是地球
行星绕太阳转：
中心天体是太阳
卫星绕地球转：
k是一个只与中心天体有关的物理量
实际上，行星的轨道与圆十分接近，在中学阶段的研究中我们可按照圆轨道处理。
理想化处理
表达式：
r3
T2
=k
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（线速度）不变，即行星做匀速圆周运动。
3.所以行星轨道半径r的三次方跟它的公转周期T的二次方的比值都相等。
总体来说，就是变椭圆运动为匀速圆周运动来处理，对应的半长轴即为圆的半径。
例1：正确描述行星绕太阳运行规律的是
(
)
A、第谷
B、哥白尼
C、开普勒
D、牛顿
例2：下列说法正确的是（
）
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”和哥白尼提出的“日心说”现在看来都是不正确的
D
C
课堂练习
静止是相对的，运动是绝对的。
例3：（2016年）关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是（
）
A、开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律
B、开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律
C、开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因
D、开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律
B
课堂练习
例4：如图所示是行星m绕恒星M运动情况的示意图，下列说法中正确的是（
）
A、速度最大点是B点
B、速度最小点是C点
C、m从A到B做减速运动
D、m从B到A做减速运动
C
课堂练习
行星的速度近大远小
人类对行星运动规律的认识
托勒密
托勒密：地心宇宙
当我们远古的祖先惊叹星空的玄妙时，他们就开始试图破译日月星辰等天文现象的奥秘···那时，多数人都自然地认为，地球是静止不动的，太阳、月亮和星星从头上飞过，地球是宇宙的中心。
科学漫步
哥白尼
哥白尼：拦住了太阳，推动了地球
哥白尼提出，行星和地球绕大阳做匀速圆周运动，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。这个理论也解释了行星逆行等许多现象。于是，他动情地写道：“太阳在宇宙正中坐在其宝座上。在这壮丽的神殿里，有谁能将这个发光体放在一个更好更好的
位置上以让它同时普限全宇宙？……于是我们在这样的安排中找到了这个世界美妙的和谐………
第谷·布拉赫：天才的观测家
哥白尼去量后三年。第谷·布拉赫在丹麦出生了。他把全身心都投入到行星位置的测量中。在他以前，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、。他的观测结果为哥白尼的学说提供了关键性的支持。
1600年，出生于德国约开普勒开始与第谷一
起工作，他善于从理论上思考问题。.为了完成他构建理论宇宙学的追求，开普勒需要第谷的观测数据。第谷为了把他的数据组织成有用的形式、需要开普勒的数学天才。
开普勒
开普勒：真理超出期望
开普勒相信哥白尼的学说，所以开始时他按行星绕太阳做匀速圆周运动的观点来思考问题。在他对火星轨道的研究中，70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。是第谷测量错了吗？开普勒对第谷数据精确性深信不疑。他想，
这不容忽视的8’也许正是因为行星的运动并非匀速圆周运动。至此，人们长期以来视为真理的观念天体在做“完美的”勾速圆周运动，第一次爱到了怀疑。此后，他经过多年的尝试性计算，终于发现并先后于1609年和1619年发表了行星运动的三个定律。
例5：地球公转轨道的半径在天文学上常用来作为长度单位，叫做天文单位
，用来量度太阳系内天体与太阳的距离。已知火星公转的轨道半径是
1.5
天文单位，根据开普勒第三定律，火星公转的周期是多少个地球日？
解：
根据开普勒第三定律，有：
解得：
课堂练习
课后思考与讨论
在力学中，有的问题是根据物体的运动探究它受的力，有的问题则是根据物体所受的力推测它的运动。这一节的讨论属于哪一种情况？你能从过去学过的内容或做过的练习中各找出一个例子吗？
课堂小结
开普勒在第谷的天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律。
1、开普勒第一定律（轨道定律）：所有行星绕太阳的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
2、开普勒第二定律（面积定律）：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。（在远日点速度慢，在近日点速度快。）
3、开普勒第三定律（周期定律）：所有行星的椭圆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。
表达式：
a半长轴，T是周期，k是一个只与中心天体有关的物理量。
第七章
万有引力与宇宙航行
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。
到了17世纪，牛顿以他伟大的工作把天空中的现象与地面上的现象统一起来，成功地解释了天体运行的规律。时至今日，数千颗人造卫星正在按照万有引力定律为它们“设定”的轨道绕地球运转着。
横县百合完全中学——韦衍虎
7.1行星的运动
问题导入
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？
近似于圆形
距离太阳越近的行星周期越短
托勒密
由生活的直接经验认为：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。
地心说:
哥白尼
日心说:
由天文观测认为：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。
无论地心说还是日心说，古人都把天体的运动看得很神圣，认为天体的运动必然是最完美、最和谐的匀速圆周运动。
如果天体的运动必然是匀速圆周运动，那么四季的时间应该相同。
实际上是：秋冬两季比春夏两季时间短。
春天
立春2.4
春分3.20
共92天
夏天
立夏5.5
夏至6.21
共94天
秋天
立秋8.7
秋分9.22
共89天
冬天
立冬11.7
冬至12.21
共90天
丹麦物理学家第谷对行星的进行了长时间观测，留下了大量的观测数据。
开普勒
第谷
开普勒用20年的时间研究了丹麦天文学家第谷的行星观测记录，运用椭圆模型，解释了相关的数据。他还发现了行星运动的其他规律。
1、开普勒第一定律
焦点
焦点
太阳
●
所有行星绕太阳的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
（轨道定律）
做一做
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？
中心
半短轴b
椭圆变大
变为正圆的半径
2、开普勒第二定律
行星在远日点的速率与在近日点的速率谁大，为什么？
对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等。
（面积定律）
近日点速度快
远日点速度慢
3、开普勒第三定律
3、开普勒第三定律（周期定律）
表达式：
a3
T2
=
k
半长轴
行星绕太阳公转的周期
k是一个只与中心天体有关的物理量
所有行星的椭圆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。
k是一个对所有行星都相同的常量
中心天体是地球
行星绕太阳转：
中心天体是太阳
卫星绕地球转：
k是一个只与中心天体有关的物理量
实际上，行星的轨道与圆十分接近，在中学阶段的研究中我们可按照圆轨道处理。
理想化处理
表达式：
r3
T2
=k
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（线速度）不变，即行星做匀速圆周运动。
3.所以行星轨道半径r的三次方跟它的公转周期T的二次方的比值都相等。
总体来说，就是变椭圆运动为匀速圆周运动来处理，对应的半长轴即为圆的半径。
例1：正确描述行星绕太阳运行规律的是
(
)
A、第谷
B、哥白尼
C、开普勒
D、牛顿
例2：下列说法正确的是（
）
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”和哥白尼提出的“日心说”现在看来都是不正确的
D
C
课堂练习
静止是相对的，运动是绝对的。
例3：（2016年）关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是（
）
A、开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律
B、开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律
C、开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因
D、开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律
B
课堂练习
例4：如图所示是行星m绕恒星M运动情况的示意图，下列说法中正确的是（
）
A、速度最大点是B点
B、速度最小点是C点
C、m从A到B做减速运动
D、m从B到A做减速运动
C
课堂练习
行星的速度近大远小
人类对行星运动规律的认识
托勒密
托勒密：地心宇宙
当我们远古的祖先惊叹星空的玄妙时，他们就开始试图破译日月星辰等天文现象的奥秘···那时，多数人都自然地认为，地球是静止不动的，太阳、月亮和星星从头上飞过，地球是宇宙的中心。
科学漫步
哥白尼
哥白尼：拦住了太阳，推动了地球
哥白尼提出，行星和地球绕大阳做匀速圆周运动，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。这个理论也解释了行星逆行等许多现象。于是，他动情地写道：“太阳在宇宙正中坐在其宝座上。在这壮丽的神殿里，有谁能将这个发光体放在一个更好更好的
位置上以让它同时普限全宇宙？……于是我们在这样的安排中找到了这个世界美妙的和谐………
第谷·布拉赫：天才的观测家
哥白尼去量后三年。第谷·布拉赫在丹麦出生了。他把全身心都投入到行星位置的测量中。在他以前，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、。他的观测结果为哥白尼的学说提供了关键性的支持。
1600年，出生于德国约开普勒开始与第谷一
起工作，他善于从理论上思考问题。.为了完成他构建理论宇宙学的追求，开普勒需要第谷的观测数据。第谷为了把他的数据组织成有用的形式、需要开普勒的数学天才。
开普勒
开普勒：真理超出期望
开普勒相信哥白尼的学说，所以开始时他按行星绕太阳做匀速圆周运动的观点来思考问题。在他对火星轨道的研究中，70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。是第谷测量错了吗？开普勒对第谷数据精确性深信不疑。他想，
这不容忽视的8’也许正是因为行星的运动并非匀速圆周运动。至此，人们长期以来视为真理的观念天体在做“完美的”勾速圆周运动，第一次爱到了怀疑。此后，他经过多年的尝试性计算，终于发现并先后于1609年和1619年发表了行星运动的三个定律。
例5：地球公转轨道的半径在天文学上常用来作为长度单位，叫做天文单位
，用来量度太阳系内天体与太阳的距离。已知火星公转的轨道半径是
1.5
天文单位，根据开普勒第三定律，火星公转的周期是多少个地球日？
解：
根据开普勒第三定律，有：
解得：
课堂练习
课后思考与讨论
在力学中，有的问题是根据物体的运动探究它受的力，有的问题则是根据物体所受的力推测它的运动。这一节的讨论属于哪一种情况？你能从过去学过的内容或做过的练习中各找出一个例子吗？
课堂小结
开普勒在第谷的天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律。
1、开普勒第一定律（轨道定律）：所有行星绕太阳的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
2、开普勒第二定律（面积定律）：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。（在远日点速度慢，在近日点速度快。）
3、开普勒第三定律（周期定律）：所有行星的椭圆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。
表达式：
a半长轴，T是周期，k是一个只与中心天体有关的物理量。