人教版高中物理必修二 （行星的运动）万有引力与宇宙航行教学课件

7.1行星的运动

知识与技能

1.掌握开普勒三定律的内容及简单应用；学会处理行星运动的近似方法

2.通过探究活动培养观察现象、分析结果及应用数学知识解决物理问题的能力过程与方法通过了解人们认识行星运动的历史过程，体会科学研究的一般思路与方法——质疑、批判、猜测、观察与实验情感态度与价值观感悟科学家对科学的执着和献身精神，培养学生实事求是、敢于坚持真理的科学态度和热爱科学、勇于探索的的科学精神。太阳系八大行星探究一：历史的足迹

1、古人对天体运动存在哪些看法？2、什么是“地心说”，什么是“日心说”？3、哪种学说占统治地位的时间较长？4、两种学说争论的结果是什么？1.古人对行星运动的探索天圆地方远古140托勒密地心说1543哥白尼日心说1546第谷出生天才的观察家

第谷·布拉赫

建立天文台，把天体位置测量的误差由10/减少到2/。第谷（丹麦）1.古人对行星运动的探索天圆地方远古140托勒密地心说1543哥白尼日心说1546第谷出生1600开普勒任第谷助手数学天才

开普勒（德国）

利用第谷提供的观测数据对行星轨道深入研究。第谷（丹麦）开普勒（德国）↓毕生的精心观测记录↓8′的误差

→

←行星运动规律是匀速圆周运动?20年潜心研究↓1.古人对行星运动的探索天圆地方远古140托勒密地心说1543哥白尼日心说1546第谷出生1600开普勒任第谷助手1609开普勒第一定律第二定律探究二

地球是不是绕太阳做匀速圆周运动？冬半年快夏半年慢90天88天93天94天

如果地球匀速圆周运动，那四季的时间应该有什么特点？[做一做]

请画一个椭圆。（1）长轴为______、短轴为______、焦点为________，半长轴为_________，半短轴为___________.（2）如果半长轴与半短轴相等，这个椭圆的形状会变成___________，焦点的位置将位于_________.O点圆形ABCDF1

和F2OA或OBOC或OD第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。

RFF地球（轨道定律）2、开普勒行星运动定律第二定律：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。FF（面积定律）2、开普勒行星运动定律FF

行星在远离太阳的过程中速度如何变化？近日点速度快，远日点速度慢．春夏秋冬1、某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示，F1和F2是椭圆轨道的两个焦点，行星在A点的速率比在B点的大，则太阳是位于(

)A．F2

B．A点C．

F1

D．B点练一练A

探究三：

寻找行星绕太阳运动的周期与距离关系行星水星金星地球火星木星土星公转周期T0.2410.61511.88111.86229.457到太阳距离

a0.3870.72311.5245.2039.539计算机运算分析T∝a1.5→T∝a3/2→T2∝a3→a3/T2=k1.古人对行星运动的探索天圆地方远古140托勒密地心说1543哥白尼日心说1546第谷出生1600开普勒任第谷助手1609开普勒第一定律第二定律1619开普勒第三定律第三定律：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。aFF地球表达式：a3T2=k半长轴

行星绕太阳公转的周期(周期定律)2、开普勒行星运动定律

探究四：

寻找比值K取决于什么因素？绕行天体中心天体半长轴（x106km）公转周期（天）k/（m3/s2）水星太阳57.91

87.97

金星108.94

224.71

地球149.60

365

同步卫星地球0.0424

1

月球0.3844

27.322

k是仅由中心天体决定,与绕行天体无关，在中心天体相同的系统里k相同。3.36×10181.02×1013K值计算器八大行星的中心天体都是太阳，K值相同！例如：2、木星的公转周期约为12年，地球到太阳的距离为1天文单位，则木星到太阳的距离约为（）A、2天文单位B、4天文单位

C、5.2天文单位D、12天文单位C练一练1、行星轨道是圆，太阳处在圆心；2、行星做匀速圆周运动；3、所有行星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。行星轨道半长轴a(106km)轨道半短轴b(106km)水星57.956.7金星108.2108.1地球149.6149.5火星227.9226.9木星778.3777.4土星1427.01424.8天王星2882.32879.1海王星4523.94523.8aFFR3、行星运动的近似处理一、地心说与日心说地球是中心→太阳是中心→宇宙无限（科学精神推动了认识发展）二、行星运动定律1、轨道定律：椭圆2、面积定律:3、周期定律：a3/T2=k（K是一个只与中心天体有关的物理量）小结三、行星运动的近似处理1、在太阳系中，有八大行星绕太阳运行，它们绕太阳运行一周所用的时间最短的是

，最长的是

。

水星海王星达标自测2、关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是(

)A．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C．离太阳越近的行星的运动周期越长D．所有行星轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等

D达标自测3、如图所示是行星m绕恒星M运动情况示意图，下列说法正确的是(

)A．速度最大点是A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

AC达标自测4、宇宙飞船围绕太阳在近似圆周的轨道上运动，若其轨道半径是地球轨道半径的9倍，则宇宙飞船绕太阳运行的周期是(

)A．3年 B．9年C．27年D．81年

C达标自测机械能守恒定律第八章

机械能守恒定律

理解机械能守恒定律，体会守恒观念对认识物理规律的重要性。新课标要求电影《挑战者号》中有一个片段，诺贝尔物理学奖得主，理查德·费曼将一个大铁球挂在铁链上做成单摆，演示了机械能的守恒。伽利略斜面实验追寻守恒量小球好像“记得”开始的高度，何种“东西”不变的？

伽利略曾研究过小球在斜面上的运动。他发现：无论斜面B比斜面A陡些或缓些，小球的速度最后总会在斜面上的某点变为0，这点距斜面底端的竖直高度与它出发时的高度基本相同。在小球的运动过程中，有哪些物理量是变化的？哪些是不变的？你能找出不变的量吗？能量角度：下滑时重力势能减少，动能增加；上滑时重力势能增加，动能减少。追寻守恒量科学方法：采用理想实验法，其核心是“可靠的事实”+“严密的逻辑推理”。理想斜面实验动能与重力势能的相互转化被压缩的弹簧弹射的过程绳上弹起的过程动能与弹性势能的相互转化1.重力势能、弹性势能与动能都是机械运动中的能量形式——机械能。2.通过重力或弹力做功，机械能可以从一种形式转化为另一种形式。动能与势能的相互转化动能与势能的相互转化是否存在某种定量的关系？公式推导情景11.举例推导动能定理：功能关系：光滑曲面联立变形：【结论】只有重力做功的系统内，动能与重力势能互相转化时总的机械能保持不变。x原长

21光滑平面2.举例推导动能定理：

功能关系：

联立变形：

【结论】只有弹力做功的系统内，动能与弹性势能互相转化时总的机械能保持不变。情景2公式推导定律理解在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。4.内容只有弹力做功的系统内忽略阻力，只有重力做功3.总结归纳需要设定零势能面定律理解定律理解判断下图中系统及单个物体的机械能是否守恒？定律理解【例1】如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是()A．甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，物体A的机械能守恒B．乙图中，物体B在大小等于摩擦力的拉力作用下沿斜面下滑时，机械能守恒C．丙图中，不计任何阻力时A加速下落、B加速上升的过程中，A、B组成的系统机械能守恒D．丁图中，不计空气阻力，小球由水平位置A处静止释放，运动到B处的过程中，机械能守恒BCDA与弹簧组成的系统机械能才守恒只有重力做功，其他力做功代数和为0AB组成的额系统内，只有动能与势能转化小球所受的拉力不做功，只有重力做功定律理解机械能守恒定律的应用1.机械能守恒定律常用的三种表达式(1)从不同状态看：Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2(或E1＝E2)此式表示系统两个状态的机械能总量相等.(2)从能的转化角度看：ΔEk＝－ΔEp此式表示系统动能的增加(减少)量等于势能的减少(增加)量.(3)从能的转移角度看：ΔEA增＝ΔEB减此式表示系统A部分机械能的增加量等于系统剩余部分，即B部分机械能的减少量.定律理解2.应用机械能守恒定律解题的一般步骤(1)根据题意选取研究对象；(2)明确研究对象的运动过程，分析研究对象在此过程中的受力情况，弄清各力做功的情况，判断机械能是否守恒.(3)恰当地选取参考平面，确定研究对象在此过程中的初态和末态的机械能.(4)根据机械能守恒定律的不同表达式列方程并求解.【例2】如图所示，把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆，摆长为l，最大偏角为θ。如果阻力可以忽略，小球运动到最低点时的速度大小是多少？【解】以小球为研究对象。设最低点O的重力势能为0，以小球最高点的状态作为初状态，以小球最低点的状态作为末状态。初状态的机械能：末状态的机械能：由机械能守恒定律得：需要设定零势能面得所求的速度大小：【例3】一条轻绳跨过定滑轮，绳的两端各系一个小球A和B，B球的质量是A球的质量的3倍。用手托住B球，当轻绳刚好被拉紧时，B球离地的高度是h，A球静止于地面，如图所示。现释放B球，当B球刚落地时，求A球的速度大小（定滑轮的质量及滑轮与轴间的摩擦均不计，重力加速度为g）。【动力学方法】【动能定理】【机械能守恒定律】①隔离法：对A：T-mg=ma对B:3mg-T=3ma联立得：

T=1.5mg②根据牛顿第二定律求出A球的加速度a=g/2③根据运动学公式求解A球速度v①由连接体问题的思路求出绳上的拉力：T=1.5mg②根据动能定理分析A球：

(T-mg)h=mv2/2根据系统机械能守恒：

3mgh=mgh+mv2/2+3mv2/2

思维导图随堂演练1.(2020·上饶市玉山一中高一下期中)关于机械能守恒的叙述，下列说法正确的是A.做匀速圆周运动的物体，机械能一定守恒B.物体所受的合力不等于零，机械能可能守恒C.物体做匀速直线运动，机械能一定守恒D.物体所受合力做功为零，机械能一定守恒2.(2020·山师大附中高一下学期期末)如图9是一个设计“过山车”的试验装置的原理示意图，斜面AB与竖直面内的圆形轨道在B点