全优课堂·物理·必修第二册(人教版) 课件 第7章 1万有引力与宇宙航行

第七章万有引力与宇宙航行①物理观念：能了解万有引力定律的内涵，会计算人造卫星的环绕速度，

知道第二宇宙速度和第三宇宙速度；能用万有引力定律解释一些天体运动问题．形成与万有引力定律相关的运动与相互作用的观念．②科学思维：能将一些熟悉的天体运动抽象成匀速圆周运动模型；能分析简单的天体运动问题，通过推理获得结论；能用与万有引力定律相关的理论解释一些天体运动现象；通过构建模型，利用万有引力与圆周运动的理论知识，推算行星运动的相关参量及中心天体的相关物理量．同时知道牛顿力学的局限性，初步了解相对论时空观．③科学探究：知道卡文迪什实验的重要性，并能提出问题；能体会卡文迪什扭秤实验方案设计的巧妙之处，能感受到科学定律的预测作用；能认识到测定物理常量在科学研究中的重要性；能与同学交流．④科学态度与责任：能认识发现万有引力定律的过程及重要意义，认识科学定律对人类探索未知世界的作用；知道科学包含大胆的想象和创新；有探索太空、了解太空的兴趣，能为牛顿力学对航天技术发展的重大贡献而感到振奋．本章重点①开普勒三定律；②万有引力定律及其应用；③第一宇宙速度；④天体质量及密度的计算；⑤人造卫星的运行．本章难点①天体运行时各物理量与运动半径的关系；②对三个宇宙速度的理解；③人造卫星的变轨；④双星问题．1行星的运动

1.知道天体运动中的地心说和日心说两种观点．2.知道开普勒三个定律的内容．3.学会应用开普勒定律分析天体运动问题．课前·自主预习1．地心说认为______是宇宙的中心，是__________的，太阳、月球以及其他星球都绕________运动．代表人物是古希腊天文学家托勒密．2．日心说认为__________是静止不动的，地球和其他行星都绕________运动．代表人物是16世纪波兰天文学家哥白尼．两种学说的对立地球静止不动地球太阳太阳开普勒行星运动定律定律内容公式或图示开普勒第一定律(轨道定律)所有行星绕太阳运动的轨道都是________，太阳处在椭圆的一个______上开普勒第二定律(面积定律)对任意一个行星来说，它与太阳的连线在____________内扫过的___________椭圆焦点相等的时间面积相等定律内容公式或图示开普勒第三定律(周期定律)所有行星轨道的____________的三次方跟它的_________的二次方的比值都______公式：______＝k，k是一个对所有行星都______的常量半长轴公转周期相等相同课堂·重难探究开普勒定律的理解2．开普勒行星运动定律是总结行星运动的观测结果而得到的规律．它们中的每一条都是经验定律，都是从观测行星运动所取得的资料中总结出来的．3．开普勒三定律是对行星绕太阳运动的总结，实践表明开普勒三定律也适用于其他天体的运动，如月球绕地球的运动，卫星(或人造卫星)绕行星的运动．例1

(多选)(2023年广州培英中学期中)关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是 (

)A．若图中两阴影部分行星运动时间相等，则右侧面积大于左侧面积B．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【答案】BC变式1

(2024年长沙名校联考)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人们的注意．智慧的头脑开始探索星体运动的奥秘，其中德国天文学家开普勒做出了卓绝的贡献，发现了行星运动的三大定律，下列关于这三大定律的说法正确的是 (

)A．太阳系中所有行星的公转周期与行星的轨道半长轴的三次方成正比B．太阳系中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C．木星、地球和太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等D．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的中心【答案】B1．为了简化运算，一般把天体运动当成匀速圆周运动来研究，此时椭圆的半长轴近似为圆周的半径．开普勒行星定律的应用A．k与a和T均无关 B．k与a3成正比C．k与T2的成反比 D．k是一个与行星质量有关的常量【答案】A变式2

(2024年广西测试)我国酒泉卫星发射中心在2022年将“夸父一号”卫星送入半径为r1的晨昏轨道；2023年又将“星池一号A星”送入半径为r2的晨昏轨道(r1>r2)，“夸父一号”与“星池一号A星”在绕地球运行中，周期之比为 (

)A．1∶1

B．r1∶r2【答案】C(1)开普勒定律不仅适用于行星，也适用于卫星或其他天体运动．(2)将两颗卫星的运动看作圆周运动，应用圆周运动规律和开普勒第三定律相结合，就可以分析此类题型．小练·随堂巩固1．下列说法不正确的是 (

)A．托勒密和哥白尼都建立了物理模型来分析行星运动，对后人产生了深远影响B．第谷经过二十年观察，详细记录了行星的位置和时间C．开普勒通过分析第谷的数据，得出了行星运动的规律D．开普勒分析伽利略的实验数据，得出行星运动规律【答案】D【解析】托勒密和哥白尼都建立了物理模型来分析行星运动，对后人产生了深远影响，A不符合题意；第谷经过二十年观察，详细记录了行星的位置和时间，B不符合题意；开普勒通过分析第谷的数据，得出了行星运动的规律，D符合题意，C不符合题意．故选D.2．(2023年广州科学城中学期中)开普勒定律指出，行星绕太阳运行的轨道都是椭圆．太阳与这些椭圆的关系是 (

)A．太阳处在所有椭圆的中心上B．在相等时间内，太阳与每一颗行星的连线扫过相等的面积C．所有行星轨道半长轴的三次方与公转周期二次方的比值都相等，且该比值与太阳无关D．所有行星轨道半长轴的三次方与公转周期二次方的比值都相等，且该比值与行星无关【答案】D【解析】根据开普勒第一定律，所有行星绕太阳的轨道都是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上，不是椭圆的中心，A错误；根据开普勒第二定律，行星和太阳的连线在相等的时间间隔内扫过相等的面积，此定律针对的是同一椭圆轨道，B错误；根据开普勒第三定律，所有行星轨道半长轴的三次方与公转周期二次方的比值都相等，此比值由中心天体太阳决定，与环绕天体行星无关，C错误，D正确．3．(2024年西安期中)如图所示，是行星m绕恒星M运动情况的示意图，下列说法正确的是 (

)A．速度最大的点是B点B．速度最小的点是C点C．行星

m从A到B做减速运动D．行星

m从B到A做减速运动【答案】C【解析】由开普勒第二定律知vAaAM＝vBaBM，又椭圆轨道上aAM最小，aBM最大，故vA最大，vB最小，即“近恒星M的点”处v最大，“远恒星M的点”处v最小，C正确．4．(2024年江门一中检测)2022年9月11日晚，月亮与木星相伴出现在夜空，上演了星月争辉的浪漫天象．关于天体运动，下列说法正确的是 (

)A．木星与月亮均绕地球转动B．地球和木星绕太阳运动的半长轴立方与周期平方之比不相同C．月亮绕地球和木星绕太阳的半长轴立方与周期平方之比不相同D．木星运行的方向始终与它和太阳的连线垂直【答案】C【解析】木星绕太阳转动，月亮绕地球转动，A错误；地球和木星均绕太阳转动，根据开普勒第三定律，地球和木星绕太阳运动的半长轴立方与周期平方之比相同，B错误；木星绕太阳转动，月亮绕地球转动，两者中心天体不同，则月亮绕地球和木星绕太阳的半长轴立方与周期平方之比不相同，C正确；木星绕太阳沿椭圆轨道运动，则木星运行的方向不是始终与它和太