2021學(xué)年高中物理第三章萬有引力定律1天體運(yùn)動課件教科版必修2

1天體運(yùn)動第三章

萬有引力定律1天體運(yùn)動第三章萬有引力定律[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.了解地心說和日心說兩種學(xué)說的內(nèi)容.2.了解開普勒行星運(yùn)動三定律的內(nèi)容.3.了解人們對行星運(yùn)動的認(rèn)識過程是漫長復(fù)雜的，來之不易.[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.了解地心說和日心說兩種學(xué)說的內(nèi)容.內(nèi)容索引重點(diǎn)探究啟迪思維探究重點(diǎn)達(dá)標(biāo)檢測檢測評價達(dá)標(biāo)過關(guān)自主預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)新知夯實(shí)根底內(nèi)容索引重點(diǎn)探究達(dá)標(biāo)檢測自主預(yù)習(xí)自主預(yù)習(xí)自主預(yù)習(xí)一、兩種對立學(xué)說1.地心說

是宇宙的中心，是靜止不動的，太陽、月亮及其他行星都繞____運(yùn)動.2.日心說

是宇宙的中心，是靜止不動的，地球和其他行星都繞

運(yùn)動.地球地球太陽太陽一、兩種對立學(xué)說地球地球太陽太陽二、開普勒行星運(yùn)動定律1.第一定律：所有的行星圍繞太陽運(yùn)動的軌道都是，太陽處在____上.2.第二定律：從太陽到行星的連線在相等的時間內(nèi)掃過.3.第三定律：行星軌道與的比值是一個常量.其表達(dá)式為，其中r是橢圓軌道的半長軸，T是行星繞中心天體公轉(zhuǎn)的周期，k是一個與行星(填“有關(guān)〞或“無關(guān)〞)的常量.所有橢圓的一個焦點(diǎn)相等的面積橢圓半長軸的三次方公轉(zhuǎn)周期的二次方無關(guān)二、開普勒行星運(yùn)動定律所有橢圓的一個焦點(diǎn)相等的面積橢圓半長軸1.判斷以下說法的正誤.(1)太陽系中所有行星都繞太陽做勻速圓周運(yùn)動.()(2)太陽系中所有行星都繞太陽做橢圓運(yùn)動，且它們到太陽的距離各不一樣.()(3)圍繞太陽運(yùn)動的各行星的速率是不變的.()(4)開普勒第三定律公式＝k中的T表示行星自轉(zhuǎn)的周期.()(5)對同一恒星而言，行星軌道的半長軸越長，公轉(zhuǎn)周期越長.()即學(xué)即用

××√√答案×1.判斷以下說法的正誤.即學(xué)即用××√√答案×2.如圖1所示是行星m繞恒星M運(yùn)動情況的示意圖，以下說法正確的選項是A.速度最大點(diǎn)是B點(diǎn) B.速度最小點(diǎn)是C點(diǎn)C.m從A到B做減速運(yùn)動 D.m從B到A做減速運(yùn)動答案圖1√2.如圖1所示是行星m繞恒星M運(yùn)動情況的示意圖，以下說法正確重點(diǎn)探究重點(diǎn)探究一、對開普勒定律的理解1.開普勒第一定律解決了行星的軌道問題行星的軌道都是橢圓，如圖2所示.不同行星繞太陽運(yùn)動的橢圓軌道是不同的，太陽處在橢圓的一個焦點(diǎn)上，如圖3所示，即所有軌道都有一個共同的焦點(diǎn)——太陽.因此開普勒第一定律又叫軌道定律.圖2

圖3一、對開普勒定律的理解1.開普勒第一定律解決了行星的軌道問題2.開普勒第二定律解決了行星繞太陽運(yùn)動的速度大小問題(1)如圖4所示，如果時間間隔相等，由開普勒第二定律知，面積SA＝SB，可見離太陽越近，行星在相等時間內(nèi)經(jīng)過的弧長越長，即行星的速率越大.因此開普勒第二定律又叫面積定律.(2)近日點(diǎn)、遠(yuǎn)日點(diǎn)分別是行星距離太陽的最近點(diǎn)、最遠(yuǎn)點(diǎn).同一行星在近日點(diǎn)速度最大，在遠(yuǎn)日點(diǎn)速度最小.圖42.開普勒第二定律解決了行星繞太陽運(yùn)動的速度大小問題圖43.開普勒第三定律解決了行星公轉(zhuǎn)周期的長短問題(1)如圖5所示，由

＝k知橢圓軌道半長軸越長的行星，其公轉(zhuǎn)周期越長，因此開普勒第三定律也叫周期定律.常量k與行星無關(guān)，只與太陽有關(guān).(2)該定律也適用于衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動，其中常量k與衛(wèi)星無關(guān)，只與地球有關(guān)，也就是說k值大小由中心天體決定.圖53.開普勒第三定律解決了行星公轉(zhuǎn)周期的長短問題圖5例1火星和木星沿各自的橢圓軌道繞太陽運(yùn)行，根據(jù)開普勒行星運(yùn)動定律可知A.太陽位于木星運(yùn)行軌道的中心B.火星和木星繞太陽運(yùn)行速度的大小始終相等C.火星和木星公轉(zhuǎn)周期之比的平方等于它們軌道半長軸之比的立方D.一樣時間內(nèi)，火星與太陽連線掃過的面積等于木星與太陽連線掃過的面積解析√答案例1火星和木星沿各自的橢圓軌道繞太陽運(yùn)行，根據(jù)開普勒行星運(yùn)解析太陽位于木星運(yùn)行的橢圓軌道的一個焦點(diǎn)上，選項A錯誤.由于火星和木星沿各自的橢圓軌道繞太陽運(yùn)行，火星和木星繞太陽運(yùn)行的速度大小在變化，選項B錯誤.根據(jù)開普勒行星運(yùn)動定律可知，火星與木星公轉(zhuǎn)周期之比的平方等于它們軌道半長軸之比的立方，選項C正確.一樣時間內(nèi)，火星與太陽連線掃過的面積不等于木星與太陽連線掃過的面積，選項D錯誤.解析太陽位于木星運(yùn)行的橢圓軌道的一個焦點(diǎn)上，選項A錯誤.針對訓(xùn)練1(多項選擇)以下關(guān)于行星繞太陽運(yùn)動的說法正確的選項是A.太陽系中的八大行星有一個共同的軌道焦點(diǎn)B.太陽系中的八大行星的軌道有的是圓形，并不都是橢圓C.行星的運(yùn)動方向總是沿著軌道的切線方向D.行星的運(yùn)動方向總是與它和太陽的連線垂直解析√答案√針對訓(xùn)練1(多項選擇)以下關(guān)于行星繞太陽運(yùn)動的說法正確的選解析

太陽系中的八大行星繞太陽運(yùn)動的軌道都是橢圓，且太陽位于八大行星橢圓軌道的一個公共焦點(diǎn)上，選項A正確，B錯誤；行星的運(yùn)動是曲線運(yùn)動，運(yùn)動方向總是沿著軌道的切線方向，選項C正確；行星從近日點(diǎn)向遠(yuǎn)日點(diǎn)運(yùn)動時，行星的運(yùn)動方向和它與太陽連線的夾角大于90°，行星從遠(yuǎn)日點(diǎn)向近日點(diǎn)運(yùn)動時，行星的運(yùn)動方向和它與太陽連線的夾角小于90°，選項D錯誤.解析太陽系中的八大行星繞太陽運(yùn)動的軌道都是橢圓，且太陽位于由于大多數(shù)行星繞太陽運(yùn)動的軌道與圓十分接近，因此，在中學(xué)階段的研究中可以按圓周運(yùn)動處理，且是勻速圓周運(yùn)動，這時橢圓軌道的半長軸取圓軌道的半徑.二、開普勒定律的應(yīng)用由于大多數(shù)行星繞太陽運(yùn)動的軌道與圓十分接近，因此，在中學(xué)階段例21970年4月24日，我國發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星，其近地點(diǎn)高度是h1＝439km，遠(yuǎn)地點(diǎn)高度是h2＝2384km，那么近地點(diǎn)處衛(wèi)星的速率約為遠(yuǎn)地點(diǎn)處衛(wèi)星速率的多少倍？(地球的半徑R＝6400km)答案解析答案

1.28倍例21970年4月24日，我國發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星，其近地解析設(shè)一段很短的時間為Δt，近地點(diǎn)在B點(diǎn)，當(dāng)Δt很小時，衛(wèi)星和地球的連線掃過的面積可按三角形面積進(jìn)展計算，如下圖，即、都可視為線段.由開普勒第二定律得SABCF＝SMPNF，即解析設(shè)一段很短的時間為Δt，近地點(diǎn)在B點(diǎn)，當(dāng)Δt很小時，衛(wèi)例3長期以來，“卡戎星(Charon)〞被認(rèn)為是冥王星唯一的衛(wèi)星，它的公轉(zhuǎn)軌道半徑r1＝19600km，公轉(zhuǎn)周期T1＝6.39天.后來，天文學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了兩顆冥王星的小衛(wèi)星，其中一顆的公轉(zhuǎn)半徑r2＝48000km，那么它的公轉(zhuǎn)周期T2最接近于A.15天 B.25天 C.35天 D.45天答案解析√例3長期以來，“卡戎星(Charon)〞被認(rèn)為是冥王星唯一開普勒第三定律提醒的是不同行星運(yùn)動快慢的規(guī)律，應(yīng)用時要注意以下兩個問題：(1)首先判斷兩個行星的中心天體是否一樣，只有對同一個中心天體開普勒第三定律才成立.(2)明確題中給出的周期關(guān)系或半徑關(guān)系之后，根據(jù)開普勒第三定律列式求解.總結(jié)提升開普勒第三定律提醒的是不同行星運(yùn)動快慢的規(guī)律，應(yīng)用時要注意以針對訓(xùn)練2木星和地球都繞太陽公轉(zhuǎn)，木星的公轉(zhuǎn)周期約為12年，地球與太陽的距離為1天文單位，那么木星與太陽的距離約為A.2天文單位 B.5.2天文單位C.10天文單位 D.12天文單位答案解析√針對訓(xùn)練2木星和地球都繞太陽公轉(zhuǎn)，木星的公轉(zhuǎn)周期約為12年達(dá)標(biāo)檢測達(dá)標(biāo)檢測1.(對開普勒第三定律的認(rèn)識)(多項選擇)關(guān)于開普勒行星運(yùn)動定律的表達(dá)式＝k，以下理解正確的選項是A.k是一個與行星無關(guān)的常量B.r代表行星的球體半徑C.T代表行星運(yùn)動的自轉(zhuǎn)周期D.T代表行星繞中心天體運(yùn)動的公轉(zhuǎn)周期√解析

開普勒第三定律中的公式

＝k，k是一個與行星無關(guān)的常量，與中心天體有關(guān)，選項A正確；r代表行星繞中心天體運(yùn)動的橢圓軌道的半長軸，選項B錯誤；T代表行星繞中心天體運(yùn)動的公轉(zhuǎn)周期，選項C錯誤，D正確.答案解析123√1.(對開普勒第三定律的認(rèn)識)(多項選擇)關(guān)于開普勒行星運(yùn)動2.(開普勒第二定律的應(yīng)用)某行星沿橢圓軌道運(yùn)動，遠(yuǎn)日點(diǎn)離太陽的距離為a，近日點(diǎn)離太陽的距離為b，過遠(yuǎn)日點(diǎn)時行星的速率為va，那么過近日點(diǎn)時的速率為√答案解析1232.(開普勒第二定律的應(yīng)用)某行星沿橢圓軌道運(yùn)動，遠(yuǎn)日點(diǎn)離太123123解析

根據(jù)開普勒第三定律，有

解得R錢＝

故C正確.3.(開普勒第三定律的應(yīng)用)1980年10月14日，中國科學(xué)院紫金山天文臺發(fā)現(xiàn)了一顆繞太陽運(yùn)行的小行星，2001年12月21日，經(jīng)國際小行星中心和國際小行星命名委員會批準(zhǔn)，將這顆小行星命名為“錢學(xué)森星〞，以表彰這位“兩彈一星〞的功臣對我國科技事業(yè)做出的卓越奉獻(xiàn).假設(shè)將地球和“錢學(xué)森星〞繞太陽的運(yùn)動都看做勻速圓周運(yùn)動，它們的運(yùn)行軌道如圖6所示.“錢學(xué)森星〞繞太陽運(yùn)行一周的時間約為3.4年，設(shè)地球繞太陽運(yùn)行的軌道半徑為R，那么“錢學(xué)森星〞繞太陽運(yùn)行的軌道半徑約為√圖6答案解析123解析根據(jù)開普勒第三定律，有1天體運(yùn)動第三章

萬有引力定律1天體運(yùn)動第三章萬有引力定律[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.了解地心說和日心說兩種學(xué)說的內(nèi)容.2.了解開普勒行星運(yùn)動三定律的內(nèi)容.3.了解人們對行星運(yùn)動的認(rèn)識過程是漫長復(fù)雜的，來之不易.[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.了解地心說和日心說兩種學(xué)說的內(nèi)容.內(nèi)容索引重點(diǎn)探究啟迪思維探究重點(diǎn)達(dá)標(biāo)檢測檢測評價達(dá)標(biāo)過關(guān)自主預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)新知夯實(shí)根底內(nèi)容索引重點(diǎn)探究達(dá)標(biāo)檢測自主預(yù)習(xí)自主預(yù)習(xí)自主預(yù)習(xí)一、兩種對立學(xué)說1.地心說

是宇宙的中心，是靜止不動的，太陽、月亮及其他行星都繞____運(yùn)動.2.日心說

是宇宙的中心，是靜止不動的，地球和其他行星都繞

運(yùn)動.地球地球太陽太陽一、兩種對立學(xué)說地球地球太陽太陽二、開普勒行星運(yùn)動定律1.第一定律：所有的行星圍繞太陽運(yùn)動的軌道都是，太陽處在____上.2.第二定律：從太陽到行星的連線在相等的時間內(nèi)掃過.3.第三定律：行星軌道與的比值是一個常量.其表達(dá)式為，其中r是橢圓軌道的半長軸，T是行星繞中心天體公轉(zhuǎn)的周期，k是一個與行星(填“有關(guān)〞或“無關(guān)〞)的常量.所有橢圓的一個焦點(diǎn)相等的面積橢圓半長軸的三次方公轉(zhuǎn)周期的二次方無關(guān)二、開普勒行星運(yùn)動定律所有橢圓的一個焦點(diǎn)相等的面積橢圓半長軸1.判斷以下說法的正誤.(1)太陽系中所有行星都繞太陽做勻速圓周運(yùn)動.()(2)太陽系中所有行星都繞太陽做橢圓運(yùn)動，且它們到太陽的距離各不一樣.()(3)圍繞太陽運(yùn)動的各行星的速率是不變的.()(4)開普勒第三定律公式＝k中的T表示行星自轉(zhuǎn)的周期.()(5)對同一恒星而言，行星軌道的半長軸越長，公轉(zhuǎn)周期越長.()即學(xué)即用

××√√答案×1.判斷以下說法的正誤.即學(xué)即用××√√答案×2.如圖1所示是行星m繞恒星M運(yùn)動情況的示意圖，以下說法正確的選項是A.速度最大點(diǎn)是B點(diǎn) B.速度最小點(diǎn)是C點(diǎn)C.m從A到B做減速運(yùn)動 D.m從B到A做減速運(yùn)動答案圖1√2.如圖1所示是行星m繞恒星M運(yùn)動情況的示意圖，以下說法正確重點(diǎn)探究重點(diǎn)探究一、對開普勒定律的理解1.開普勒第一定律解決了行星的軌道問題行星的軌道都是橢圓，如圖2所示.不同行星繞太陽運(yùn)動的橢圓軌道是不同的，太陽處在橢圓的一個焦點(diǎn)上，如圖3所示，即所有軌道都有一個共同的焦點(diǎn)——太陽.因此開普勒第一定律又叫軌道定律.圖2

圖3一、對開普勒定律的理解1.開普勒第一定律解決了行星的軌道問題2.開普勒第二定律解決了行星繞太陽運(yùn)動的速度大小問題(1)如圖4所示，如果時間間隔相等，由開普勒第二定律知，面積SA＝SB，可見離太陽越近，行星在相等時間內(nèi)經(jīng)過的弧長越長，即行星的速率越大.因此開普勒第二定律又叫面積定律.(2)近日點(diǎn)、遠(yuǎn)日點(diǎn)分別是行星距離太陽的最近點(diǎn)、最遠(yuǎn)點(diǎn).同一行星在近日點(diǎn)速度最大，在遠(yuǎn)日點(diǎn)速度最小.圖42.開普勒第二定律解決了行星繞太陽運(yùn)動的速度大小問題圖43.開普勒第三定律解決了行星公轉(zhuǎn)周期的長短問題(1)如圖5所示，由

＝k知橢圓軌道半長軸越長的行星，其公轉(zhuǎn)周期越長，因此開普勒第三定律也叫周期定律.常量k與行星無關(guān)，只與太陽有關(guān).(2)該定律也適用于衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動，其中常量k與衛(wèi)星無關(guān)，只與地球有關(guān)，也就是說k值大小由中心天體決定.圖53.開普勒第三定律解決了行星公轉(zhuǎn)周期的長短問題圖5例1火星和木星沿各自的橢圓軌道繞太陽運(yùn)行，根據(jù)開普勒行星運(yùn)動定律可知A.太陽位于木星運(yùn)行軌道的中心B.火星和木星繞太陽運(yùn)行速度的大小始終相等C.火星和木星公轉(zhuǎn)周期之比的平方等于它們軌道半長軸之比的立方D.一樣時間內(nèi)，火星與太陽連線掃過的面積等于木星與太陽連線掃過的面積解析√答案例1火星和木星沿各自的橢圓軌道繞太陽運(yùn)行，根據(jù)開普勒行星運(yùn)解析太陽位于木星運(yùn)行的橢圓軌道的一個焦點(diǎn)上，選項A錯誤.由于火星和木星沿各自的橢圓軌道繞太陽運(yùn)行，火星和木星繞太陽運(yùn)行的速度大小在變化，選項B錯誤.根據(jù)開普勒行星運(yùn)動定律可知，火星與木星公轉(zhuǎn)周期之比的平方等于它們軌道半長軸之比的立方，選項C正確.一樣時間內(nèi)，火星與太陽連線掃過的面積不等于木星與太陽連線掃過的面積，選項D錯誤.解析太陽位于木星運(yùn)行的橢圓軌道的一個焦點(diǎn)上，選項A錯誤.針對訓(xùn)練1(多項選擇)以下關(guān)于行星繞太陽運(yùn)動的說法正確的選項是A.太陽系中的八大行星有一個共同的軌道焦點(diǎn)B.太陽系中的八大行星的軌道有的是圓形，并不都是橢圓C.行星的運(yùn)動方向總是沿著軌道的切線方向D.行星的運(yùn)動方向總是與它和太陽的連線垂直解析√答案√針對訓(xùn)練1(多項選擇)以下關(guān)于行星繞太陽運(yùn)動的說法正確的選解析

太陽系中的八大行星繞太陽運(yùn)動的軌道都是橢圓，且太陽位于八大行星橢圓軌道的一個公共焦點(diǎn)上，選項A正確，B錯誤；行星的運(yùn)動是曲線運(yùn)動，運(yùn)動方向總是沿著軌道的切線方向，選項C正確；行星從近日點(diǎn)向遠(yuǎn)日點(diǎn)運(yùn)動時，行星的運(yùn)動方向和它與太陽連線的夾角大于90°，行星從遠(yuǎn)日點(diǎn)向近日點(diǎn)運(yùn)動時，行星的運(yùn)動方向和它與太陽連線的夾角小于90°，選項D錯誤.解析太陽系中的八大行星繞太陽運(yùn)動的軌道都是橢圓，且太陽位于由于大多數(shù)行星繞太陽運(yùn)動的軌道與圓十分接近，因此，在中學(xué)階段的研究中可以按圓周運(yùn)動處理，且是勻速圓周運(yùn)動，這時橢圓軌道的半長軸取圓軌道的半徑.二、開普勒定律的應(yīng)用由于大多數(shù)行星繞太陽運(yùn)動的軌道與圓十分接近，因此，在中學(xué)階段例21970年4月24日，我國發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星，其近地點(diǎn)高度是h1＝439km，遠(yuǎn)地點(diǎn)高度是h2＝2384km，那么近地點(diǎn)處衛(wèi)星的速率約為遠(yuǎn)地點(diǎn)處衛(wèi)星速率的多少倍？(地球的半徑R＝6400km)答案解析答案

1.28倍例21970年4月24日，我國發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星，其近地解析設(shè)一段很短的時間為Δt，近地點(diǎn)在B點(diǎn)，當(dāng)Δt很小時，衛(wèi)星和地球的連線掃過的面積可按三角形面積進(jìn)展計算，如下圖，即、都可視為線段.由開普勒第二定律得SABCF＝SMPNF，即解析設(shè)一段很短的時間為Δt，近地點(diǎn)在B點(diǎn)，當(dāng)Δt很小時，衛(wèi)例3長期以來，“卡戎星(Charon)〞被認(rèn)為是冥王星唯一的衛(wèi)星，它的公轉(zhuǎn)軌道半徑r1＝19600km，公轉(zhuǎn)周期T1＝6.39天.后來，天文學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了兩顆冥王星的小衛(wèi)星，其中一顆的公轉(zhuǎn)半徑r2＝48000km，那么它的公轉(zhuǎn)周期T2最接近于A.15天 B.25天 C.35天 D.45天答案解析√例3長期以來，“卡戎星(Charon)〞被認(rèn)為是冥王星唯一開普勒第三定律提醒的是不同行星運(yùn)動快慢的規(guī)律，應(yīng)用時要注意以下兩個問題：(1)首先判斷兩個行星的中心天體是否一樣，只有對同一個中心天體開普勒第三定律才成立.(2)明確題中給出的周期關(guān)系或半徑關(guān)系之后，根據(jù)開普勒第三定律列式求解.總結(jié)提升開普勒第三定律提醒的是不同行星運(yùn)動快慢的規(guī)律，應(yīng)用時要注意以針對訓(xùn)練2木星和地球都繞太陽公轉(zhuǎn)，木星的公轉(zhuǎn)周期約為12年，地球與太陽的距離為1天文單位，那么木星與太陽的距離約為A.2天文單位 B.5.2天文單位C.10天文單位 D.12天文單位