高中物理第七章万有引力与宇宙航行1行星的运动课件新人教版必修2

1、第七章 万有引力与宇宙航行学习目标 1.通过史实,了解人类对行星运动规律的认识历程.能说出“日心说”和“地心说”的观点及其局限性.了解人类对行星运动认识过程的曲折性,体会真理来之不易. 2.结合开普勒对行星运动规律的研究,会阐述开普勒定律的内容,能用开普勒定律分析一些简单的行星运动问题,知道行星运动轨道在中学阶段可按圆轨道近似处理.认识到科学研究包含大胆的想象和创新,培养探索自然、造福人类的责任意识.1行星的运动知识点一天体运动的研究历史 答案:地心说的代表人物托勒密认为地球是宇宙的中心,而且是静止不动的,太阳、月球以及其他星体都绕地球做匀速圆周运动;日心说的代表人物哥白尼认为太阳是宇宙的中心

2、,而且是静止不动的,地球和其他行星都绕太阳做匀速圆周运动. 1.关于天体运动历史上有两种对立的看法:地心说和日心说.结合教材说一说两种看法的代表人物及其观点. 2.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? 答案:两种学说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.如果天体的运动是匀速圆周运动,计算所得数据与丹麦天文学家第谷的观测数据不符,说明天体运动并非匀速圆周运动.实际上,太阳和地球并非宇宙中心.两种观点都受人们意识的限制,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,现在看来都是不正确的.知识点二开普勒定律 1.请阅

3、读教材第45页做一做,说明利用图钉、细绳和白纸如何绘制椭圆,并指出椭圆的焦点和半长轴. 答案:如图所示,把白纸铺在木板上,然后按上图钉.把细绳的两端系在图钉上,用一支铅笔紧贴着细绳滑动,使绳始终保持张紧状态.铅笔在纸上画出的轨迹就是椭圆. 图钉在纸上留下的痕迹叫作椭圆的焦点.经过两个焦点与椭圆相交的线段叫作长轴,长轴的一半叫作半长轴,用a表示. 2.保持绳长不变,当两图钉(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? 答案:椭圆形状向圆靠近,当两个焦点重合时,椭圆变成圆,半长轴变为圆的半径,可见,圆是椭圆的特例.3.开普勒根据什么判断行星的运行轨道是椭圆而非圆? 答案:

4、开普勒通过研究丹麦天文学家第谷的行星观测记录,发现如果假设行星的运动是匀速圆周运动,计算所得的数据与观测数据不符;只有假设行星绕太阳运动的轨道不是圆,而是椭圆,才能解释这种差别,并由此得到开普勒第一定律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.4.开普勒如何判断行星在椭圆轨道上运动的快慢? 答案:开普勒认为,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.可见,行星运动过程中距离太阳越近,速度越大,距离太阳越远,速度越小. 5.当把地球轨道的半长轴当作1,公转周期当作1时,下表是几个行星绕太阳运动的轨道半长轴a与公转周期T,你能从这些数据中找出行星运动的规律吗

5、?试一试.项目金地火木土a0.72311.5235.2039.539T0.61511.88111.86229.456小试身手 判断下列说法的正误并和同学交流(正确的打“”,错误的打“”). 1.宇宙的中心是太阳,所有行星都在绕太阳做匀速圆周运动.() 2.造成太阳每天东升西落的原因是地球每天自西向东自转一周.() 3.围绕太阳运动的行星的速率是一成不变的.() 4.开普勒定律仅适用于行星绕太阳的运动.() 5.行星轨道的半长轴越长,行星的周期越长.()探究开普勒定律问题情境 结合图片,体会开普勒定律的发现过程,说说开普勒定律从哪几个方面阐述了行星的运动. 答案:开普勒经过数十年的艰苦研究,终于

6、找到了行星运动的规律,从下列三个方面阐述了行星的运动. (1)开普勒第一定律(椭圆定律). 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. (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的面积相等. (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.过程建构 1.开普勒第一定律的理解.开普勒第一定律否定了行星运动的圆形轨道的说法,建立了正确的行星轨道理论,而且准确地给出了太阳的位置. 2.开普勒第二定律的理解. 根据开普勒第二定律可以推得:当行星离太阳比较近时,行星运行的速度比较大;而离太阳

7、比较远时,行星运行的速度比较小. 3.开普勒第三定律的理解. (1)开普勒第三定律揭示了行星公转周期和轨道半长轴的关系,其中的比例常量与行星无关,只与太阳有关. (2)开普勒第三定律具有普遍性,不仅适用于行星围绕太阳的运动,也适用于卫星围绕行星的运动.例如,人造地球卫星的运转、月球绕地球的运转等.比例常量k的大小由各自围绕的中心天体决定. 4.对理解开普勒行星运动定律的两点提醒. (1)开普勒行星运动定律是对行星绕太阳运动的总结,实践表明该定律也适用于其他天体的运动. (2)开普勒第二定律与第三定律的区别:前者揭示的是同一行星运动快慢的规律,后者揭示的是不同行星运动快慢的规律. 【典例1】火星

8、和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行,根据开普勒行星运动定律可知() A.太阳位于木星运行轨道的中心 B.火星或木星绕太阳运行速度的大小始终相等 C.火星与木星公转周期之比的二次方等于它们轨道半 长轴之比的三次方 D.相等时间内,火星与太阳连线扫过的面积等于木星与 太阳连线扫过的面积 答案:C 解析:太阳位于木星运行椭圆轨道的一个焦点上,选项A错误.开普勒第二定律告诉我们,当行星离太阳较近的时候,运行的速度较大,而离太阳较远的时候,运行的速度较小,选项B错误.根据开普勒第三定律可知,火星与木星公转周期之比的二次方等于它们轨道半长轴之比的三次方,选项C正确.相等时间内,火星与太阳连线扫过的面积不等于

9、木星与太阳连线扫过的面积,选项D错误. 解析:T是行星公转的周期,不是自转的周期,选项A错误;对于绕太阳运动的所有行星k值相等,绕不同的中心天体运动的k值不同,k值与中心天体有关,选项B正确,选项D错误;开普勒第三定律也适用于卫星绕行星的运动,选项C正确. 答案:BC开普勒第三定律的应用(1)首先判断两个行星环绕的中心天体是否相同,只有对同一个中心天体开普勒第三定律才成立.(2)开普勒第三定律对绕同一天体运动的椭圆轨道与圆轨道均适用,圆轨道时半长轴为圆半径.(3)明确题中给出的周期关系或半长轴(半径)关系.(4)根据开普勒第三定律列式求解.课堂评价答案:C1.探索宇宙的奥秘,一直是人类孜孜不倦

10、的追求.下列关于宇宙及星体运动的说法正确的是()A.地球是宇宙的中心,太阳、月球及其他行星都绕地球 运动B.太阳是宇宙的中心,地球和其他行星都绕太阳运动C.地球是绕太阳运动的一颗行星D.地心说是正确的,日心说是错误的答案:AB 2.(多选)对于开普勒第一定律的理解,下列说法正确的是() A.太阳系中的所有行星有一个共同的轨道焦点 B.行星的运动方向总是沿轨道的切线方向 C.行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直 D.日心说的说法是正确的 3.(多选)某行星绕太阳运动的轨道如图所示,则下列说法正确的是()答案:ABDA.太阳一定在椭圆的一个焦点上B.该行星在A点的速度比在B、C两 点的速度都大C.该行星在C点的速度比在A、B两 点的速度都大D.行星与太阳的连线在相等时间内 扫过的面积是相等的 4.如图所示,火星和地球都在围绕太阳运转,其运行轨道都是椭圆,根据开普勒行星运动定律可知()A.火星绕太阳运动过程中,速率不变B.火星绕太阳运行一周的时间比地 球的长C.地球靠近太阳的过程中,运行速率 将减小D.火星远离太阳的过程中,它与太阳 的连线在相等时间内扫过的面积 逐渐增大答案:BA.绕太阳运动的角速度不变B.近日点处线速度小于远日点处线速度C.近