必修二3.1天体运动

1、必修必修2 2 第三章第一节第三章第一节天体运动天体运动炫目的星云漂亮的流星奇妙的撞击火红的太阳课标定位课标定位应用：应用：1.运用开普勒定律解释有关现象运用开普勒定律解释有关现象2对行星运动运用圆周运动知识求解对行星运动运用圆周运动知识求解理解：理解：1.描述行星运动的规律描述行星运动的规律开普勒三开普勒三定律定律2开普勒定律的近似处理开普勒定律的近似处理认识：认识：1.地心说和日心说的基本内容地心说和日心说的基本内容2所有行星绕太阳运动的轨道均为椭圆，太所有行星绕太阳运动的轨道均为椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上阳处在椭圆的一个焦点上课前自主学案课前自主学案一、日心说一、日心说1地心说地心说

2、托勒密认为，托勒密认为，_是宇宙的中心，是静止是宇宙的中心，是静止不动的，其他天体围绕不动的，其他天体围绕_转动转动2日心说日心说哥白尼认为，地球和别的行星一样，围绕哥白尼认为，地球和别的行星一样，围绕_运动，运动，_固定在这个体系的中心固定在这个体系的中心地球地球地球地球太阳太阳太阳太阳行星运动的认识：行星运动的认识：托托 勒勒 密密地地心心说说 地球是宇宙的中心地球是宇宙的中心, ,并且静止不动并且静止不动, ,一切一切行星围绕地球运动。行星围绕地球运动。行星运动的认识：行星运动的认识：哥白尼哥白尼日日心心说说 太阳是宇宙的中心太阳是宇宙的中心, ,并且静止不动并且静止不动, ,一切一切行

3、星都围绕太阳运动。行星都围绕太阳运动。 真理最终战胜了谬误：真理最终战胜了谬误： “日心说日心说”之所以能够战胜之所以能够战胜“地心说地心说”是因为好多是因为好多“地心说地心说”不能解释的现象不能解释的现象“日心说日心说”则能说明，就是说则能说明，就是说“日心说日心说”比比“地心说地心说”更科学、更接近事实。例如：若更科学、更接近事实。例如：若地球不运动，昼夜交替是太阳绕地球运动形成的，那么每地球不运动，昼夜交替是太阳绕地球运动形成的，那么每天的情况就应是相同，事实上，每天白天的长短不同，冷天的情况就应是相同，事实上，每天白天的长短不同，冷暖不同，而暖不同，而“日心说日心说”则能说明这种情况；

4、白昼是地球自则能说明这种情况；白昼是地球自转形成的，而四季是地球绕太阳公转形成的。转形成的，而四季是地球绕太阳公转形成的。“日心说日心说”也并不是绝对正确的：也并不是绝对正确的： “日心说日心说”也并不是绝对正确的，因为太阳只是太也并不是绝对正确的，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。一，所以太阳并不是宇宙的中心，也不是静止不动的。“日心说日心说”，只是比，只是比“地心说地心说”更准确一些罢了。更准确一些罢了。哥白尼开辟了科学的新时代，哥白尼开辟了科学的新时代，使古代科学走

5、向了近代的牛顿力学。使古代科学走向了近代的牛顿力学。二、开普勒行星运动定律二、开普勒行星运动定律定律定律内容内容公式或图示公式或图示开普勒第开普勒第一定律一定律所有的行星围绕太阳运所有的行星围绕太阳运动的轨道都动的轨道都是是_，太阳处在所太阳处在所有有_的的一一个个_上上开普勒第开普勒第二定律二定律从太阳到行星的连线从太阳到行星的连线在在_内内扫扫过过_椭圆椭圆椭圆椭圆焦点焦点相等的时间相等的时间相等的面积相等的面积半长轴半长轴公转周期公转周期一个常量一个常量无关无关思考感悟思考感悟行星绕太阳在椭圆轨道上运行，行星距太阳较近行星绕太阳在椭圆轨道上运行，行星距太阳较近处与距太阳较远处相比较，运动

6、速率何处较大？处与距太阳较远处相比较，运动速率何处较大？提示：提示：由开普勒第二定律可知，由于在相等的时由开普勒第二定律可知，由于在相等的时间内，行星与太阳的连线扫过相等的面积，显然间内，行星与太阳的连线扫过相等的面积，显然相距较近时相等时间内经过的弧长必须较长，因相距较近时相等时间内经过的弧长必须较长，因此运动速率较大此运动速率较大核心要点突破核心要点突破一、对开普勒行星运动定律的认识一、对开普勒行星运动定律的认识1从空间分布认识从空间分布认识图图311行星的轨道都是椭圆，所有椭圆有一个共同的焦行星的轨道都是椭圆，所有椭圆有一个共同的焦点，太阳就在此焦点上点，太阳就在此焦点上因此第一定律又叫

7、椭圆轨道定律，如图因此第一定律又叫椭圆轨道定律，如图311所所示示意义：第一定律告诉我们，尽管各行星的轨道大意义：第一定律告诉我们，尽管各行星的轨道大小不同，但它们的共同规律是：所有行星都沿椭小不同，但它们的共同规律是：所有行星都沿椭圆轨道绕太阳运动，太阳则位于所有椭圆的一个圆轨道绕太阳运动，太阳则位于所有椭圆的一个公共焦点上否定了行星圆形轨道的说法，建立公共焦点上否定了行星圆形轨道的说法，建立了正确的轨道理论，给出了太阳准确的位置了正确的轨道理论，给出了太阳准确的位置2从速度大小认识从速度大小认识行星靠近太阳时速度增大，远离太阳时速行星靠近太阳时速度增大，远离太阳时速度减小近日点速度最大，远

8、日点速度最度减小近日点速度最大，远日点速度最小第二定律又叫面积定律，如图小第二定律又叫面积定律，如图312所示所示.图图312图图313特别提醒：特别提醒：(1)行星绕太阳的运动不是匀速圆行星绕太阳的运动不是匀速圆周运动，所以行星的速度方向并不总是垂直周运动，所以行星的速度方向并不总是垂直于行星和太阳的连线，但行星绕太阳运动一于行星和太阳的连线，但行星绕太阳运动一周的时间仍为一个周期，此周期不能用匀速周的时间仍为一个周期，此周期不能用匀速圆周运动求解，而应根据开普勒定律对不同圆周运动求解，而应根据开普勒定律对不同运动应用其相应的运动规律去判断和求解；运动应用其相应的运动规律去判断和求解；做椭圆

9、运动的卫星可用此规律求解做椭圆运动的卫星可用此规律求解(2)在同在同一天体系统中，如果已知某一一天体系统中，如果已知某一“行星行星”的公的公转周期而求其轨道半径时，可通过另一已知转周期而求其轨道半径时，可通过另一已知轨道半径和周期的轨道半径和周期的“行星行星”利用开普勒第三利用开普勒第三定律解答定律解答三、天体运动的规律及分析方法三、天体运动的规律及分析方法1天体虽做椭圆运动，但它们的轨道一般天体虽做椭圆运动，但它们的轨道一般接近圆中学阶段我们在处理天体运动问接近圆中学阶段我们在处理天体运动问题时，为简化运算，一般把天体的运动当题时，为简化运算，一般把天体的运动当做圆周运动来研究，并且把它们视

10、为做匀做圆周运动来研究，并且把它们视为做匀速圆周运动，椭圆的半长轴即为圆半径速圆周运动，椭圆的半长轴即为圆半径课堂互动讲练课堂互动讲练对开普勒行星运动定律的理解对开普勒行星运动定律的理解 关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是是()A所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动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离太阳越近的行星的运动周期越长离太阳越近的行星的运动周期越长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的二次方的比值都

11、相等【思路点拨思路点拨】太阳系中行星运动的轨道、速率太阳系中行星运动的轨道、速率及周期遵循开普勒三定律及周期遵循开普勒三定律【精讲精析精讲精析】不同的行星，有不同的椭圆轨道不同的行星，有不同的椭圆轨道，太阳在椭圆轨道的一个焦点上，故，太阳在椭圆轨道的一个焦点上，故A、B错误；错误；由开普勒第三定律知，所有行星的轨道半长轴的由开普勒第三定律知，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，半长三次方跟公转周期的二次方的比值都相等，半长轴越大，其公转周期越长，故轴越大，其公转周期越长，故C错误，错误，D正确正确【答案答案】D【方法总结方法总结】(1)行星绕太阳运行的轨道行星绕太阳运行

12、的轨道为椭圆轨道，太阳在所有椭圆轨道的公共为椭圆轨道，太阳在所有椭圆轨道的公共焦点上焦点上(2)行星运动定律虽是由太阳系中行星的运行星运动定律虽是由太阳系中行星的运动总结出来的，但该定律同样适用于其他动总结出来的，但该定律同样适用于其他天体系统天体系统开普勒行星运动定律的应用开普勒行星运动定律的应用 飞船沿半径为飞船沿半径为R的圆周轨道绕地球运动，其的圆周轨道绕地球运动，其周期为周期为T.如果飞船要返回地面，可在轨道上的某如果飞船要返回地面，可在轨道上的某一点一点A处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆和地球表着以地心为焦

13、点的椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在面在B点相切，如图点相切，如图314所示所示. 如果地球半径为如果地球半径为R0，求飞船由，求飞船由A点到点到B点所需要的时间点所需要的时间图图314【思路点拨思路点拨】开普勒第三定律虽然是根开普勒第三定律虽然是根据行星绕太阳的运动总结出来的，但也适据行星绕太阳的运动总结出来的，但也适用于卫星、飞船等绕行星的运动飞船绕用于卫星、飞船等绕行星的运动飞船绕地球做圆周运动的半长轴即为圆的半径地球做圆周运动的半长轴即为圆的半径【方法总结方法总结】涉及与椭圆轨道运动周期涉及与椭圆轨道运动周期相关的问题，常用开普勒第三定律求解，相关的问题，常用开普勒第三定律求解，但该定律只能用在