【物理】行星的运动 课件-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

7.1行星的运动1.知道地心说和日心说的内容及争论的焦点。2.明确开普勒三大定律,能应用三定律分析问题。【交流讨论】一、天体运动发展史问题1：我们经常看到太阳自地球东方升起，又落到地球西方，也就是说，我们看到的现象似乎是太阳绕地球转，这正是古代人们对天体运动存在的一种看法，你知道古代人们对天体运动的认识主要存在哪些观点吗？各观点的代表人物又是谁？地心说：认为地球是静止不动，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动，地球是宇宙的中心。代表人物是古希腊学者托勒密。日心说：行星和地球绕太阳做匀速圆周运动，只有月球环绕地球运行。代表人物是波兰天文学家哥白尼。问题2：“日心说”为什么能战胜“地心说”？“日心说”之所以能够战胜“地心说”是因为好多“地心说”不能解析的现象“日心说”则能说明，也就是说，“日心说”比“地心说”更科学，更接近事实。例如：若地球不动，昼夜交替是太阳绕地球运动形成的。那么，每天的情况就应相同的，而事实上，每天白天的长短不同，冷暖不同。而“日心说”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。问题3：丹麦天文学家第谷对天文学做了怎样的贡献？到了17世纪初，伽利略发明了望远镜。1609年，他发现了围绕木星转动的“月球”，进一步表明地球不是所有天体运动的中心。第谷之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。问题4：作为第谷的学生，德国天文学家开普勒对第谷的观测数据进行了计算与研究，发现了什么问题？他是如何解决的？并总结出怎样的规律？开普勒相信哥白尼的学说，他按行星绕太阳做匀速圆周运动的观点来思考问题。但在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′的偏差。他想这是因为行星的运动并非匀速圆周运动。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。二、开普勒定律情境1：古人认为天体做的是最完美、最和谐的匀速圆周运动。开普勒他发现假设行星做匀速圆周运动，计算所得的数据与第谷的观测数据不符，只有认为行星做椭圆运动，才能解释这种差别。你知道什么是椭圆？椭圆有着怎样的特点吗？动手试试吧。问题：开普勒第一定律的内容是什么?从哪个方面描述了行星绕太阳运动的规律？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。轨道定律【交流讨论】情境2：仔细观察分析地球围绕太阳公转的轨迹和运动参数，你能否判断相同时间内地球和太阳的连线与轨迹围成的面积有什么关系？近日点速度近日点日地距离远日点速度远日点日地距离运动参数30.287km/s147,098,074.0km29.291km/s152,097,701.0km太阳卫星【交流讨论】问题1：在较短时间内，日地连线和轨迹围成的面积可看做什么形状？问题2：试计算一秒内该面积的大小？问题3：根据计算结果，你能得出什么结论？三角形面积相等问题4：如图所示是地球绕太阳公转时的示意图，由图可知地球在春分日、夏至日、秋分日和冬至日四天中哪天绕太阳运动的速度最大？提示：由开普勒第二定律可知，近日点，速度大，远日点，速度小。冬至日地球绕太阳运动的速度最大开普勒第二定律：

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的面积相等。

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速度较小。面积定律地球水星金星火星木星土星天王星周期/天365.2588224.7686.984263.21076030976轨道半径/×107m149605791108202279472873142940287099上表是太阳系中各行星的运行参数观察以上数据，你能观察出数据之间有什么规律吗？情境3：【交流讨论】对于表格中复杂且看似无规律的数据如何进行简化并探索其中的规律1、以地球的周期和半径为基本单位，就可以得到较为简化的数据地球水星金星火星木星土星天王星周期/天365.2588224.7686.984263.21076030976周期/地球年轨道半径/107m149605791108202279472873142940287099轨道半径/AU10.240.621.8811.6729.4684.8010.380.721.525.209.5819.182、对周期和半径进行数学转换，求lgT以及lgR地球水星金星火星木星土星天王星周期/地球年10.240.621.8811.6729.4684.80lgT轨道半径/AU10.380.721.525.209.5819.18lgR0.62-0.210.271.071.52.0-0.42-0.140.180.7211.33、找寻lgT和lgR的规律关系地球水星金星火星木星土星天王星lgT-0.62-0.210.271.071.52.0lgR-0.42-0.140.180.7211.3lgT/lgR1.471.501.50

1.481.501.54数据表明，各行星围绕太阳运动时3、找寻lgT和lgR的规律关系开普勒第三定律

：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。若用a代表椭圆轨道的半长轴，T代表公转周期。比值k是一个对所有行星都相同的常量。在中学阶段，可以认为对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（或线速度）不变，即行星做匀速圆周运动。1.(多选）关于行星运动，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，地球是围绕太阳运动的一颗行星C.宇宙每时每刻都是运动的，静止是相对的D.无论是日心说还是地心说，在研究行星运动时都是有局限性的CD2.判断题(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)开普勒定律仅适用于行星绕太阳的运动()(3)所有行星绕太阳运转的周期都是相等的()(4)在中学阶段可认为地球围绕太阳做圆周运动()(5)行星的轨道半径和公转周期成正比()(6)公式

中的a可认为是行星的轨道半径()(7)围绕太阳运动的行星的速率是一成不变的()×××××√√3.如图所示，某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为月球绕地球运转半径的1/9，设月球绕地球运动的周期为27天，则此卫星的运转周期大约是（）A.1/9天

B.1/3天C.1天