新教材同步備課2024春高中物理第7章萬有引力與宇宙航行1.行星的運(yùn)動(dòng)課件新人教版必修第二冊(cè)

第七章萬有引力與宇宙航行1．行星的運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)任務(wù)1．知道地心說和日心說的內(nèi)容及爭論的焦點(diǎn)。2．明確開普勒三大定律，能應(yīng)用三大定律分析問題。3．知道開普勒第三定律中的比值與行星的質(zhì)量無關(guān)，但與太陽的質(zhì)量有關(guān)。4．理解人們對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)過程是漫長且復(fù)雜的，真理是來之不易的。關(guān)鍵能力·情境探究達(dá)成01知識(shí)點(diǎn)一地心說和日心說開普勒定律知識(shí)點(diǎn)二開普勒定律的應(yīng)用1．地心說____是宇宙的中心，是靜止不動(dòng)的，太陽、月球以及其他星體都繞地球運(yùn)動(dòng)。2．日心說____是靜止不動(dòng)的，地球和其他行星都繞____運(yùn)動(dòng)。知識(shí)點(diǎn)一地心說和日心說開普勒定律地球太陽太陽

橢圓橢圓焦點(diǎn)面積相等半長軸的三次方周期的二次方火星沖日，是指火星位于日、地連線上，并且和地球位于太陽的同一側(cè)，火星沖日一般每兩年零兩個(gè)月左右發(fā)生一次，此時(shí)火星與地球的距離比平時(shí)近，因此探測火星的宇宙飛船每兩年多才發(fā)射一次，以節(jié)省燃料和節(jié)約時(shí)間?！締栴}】(1)地球繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道是橢圓，太陽所處的位置在哪里？(2)地球經(jīng)過近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)的速率在哪點(diǎn)較大？(3)已知地球的公轉(zhuǎn)周期是一年，由此計(jì)算火星的公轉(zhuǎn)周期還需要知道哪些數(shù)據(jù)？提示：(1)太陽的位置在其橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn)上。(2)由開普勒第二定律可知，在相等的時(shí)間內(nèi)，地球與太陽的連線掃過的面積相等，顯然相距較近時(shí)相等時(shí)間內(nèi)經(jīng)過的弧長較長，因此運(yùn)動(dòng)速率較大。(3)還需要知道地球、火星各自軌道的半長軸。1．開普勒第一定律解決了行星運(yùn)動(dòng)的軌道問題行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，如圖所示。不同行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的橢圓軌道是不同的，但所有軌道都有一個(gè)共同的焦點(diǎn)——太陽。開普勒第一定律又叫軌道定律。2．開普勒第二定律比較了某個(gè)行星在橢圓軌道上不同位置的速度大小問題(1)如圖所示，在相等的時(shí)間內(nèi)，面積SA＝SB，這說明離太陽越近，行星在相等時(shí)間內(nèi)經(jīng)過的弧長越長，即行星的速率越大；離太陽越遠(yuǎn)，行星的速率越小。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最近、最遠(yuǎn)的點(diǎn)。同一行星在近日點(diǎn)時(shí)速度最大，在遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)速度最小。

(2)該定律不僅適用于行星繞太陽的運(yùn)動(dòng)，也適用于衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動(dòng)，對(duì)于地球衛(wèi)星，常量k只與地球有關(guān)，而與衛(wèi)星無關(guān)，也就是說k值的大小由中心天體決定。【典例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(dòng)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D．相同時(shí)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√C

[太陽位于木星運(yùn)行軌道的一個(gè)焦點(diǎn)上，A錯(cuò)誤；火星與木星軌道不同，在運(yùn)行時(shí)速度不可能始終相等，B錯(cuò)誤；“在相等的時(shí)間內(nèi)，行星與太陽的連線掃過的面積相等”是對(duì)于同一顆行星而言的，不同的行星不具有可比性，D錯(cuò)誤；根據(jù)開普勒第三定律，對(duì)同一中心天體來說，行星軌道的半長軸的三次方與其公轉(zhuǎn)周期的平方的比值為一定值，C正確。]

[跟進(jìn)訓(xùn)練]1．下列說法中正確的是(

)A．太陽是宇宙的中心，地球、月球及其他行星都繞地球運(yùn)動(dòng)B．地球是繞太陽運(yùn)動(dòng)的一顆行星C．太陽是靜止不動(dòng)的，地球和其他行星都繞太陽運(yùn)動(dòng)D．地心說正確反映了天體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律B

[太陽是太陽系的中心，地球、月球及其他行星都繞太陽運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；地球是繞太陽運(yùn)動(dòng)的一顆行星，還有水星、金星等，故B正確；靜止是相對(duì)的，太陽在宇宙系中也是運(yùn)動(dòng)的，故C錯(cuò)誤；日心說正確反映了天體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，地心說是錯(cuò)的，故D錯(cuò)誤。]√2．北京冬奧會(huì)開幕式24節(jié)氣倒計(jì)時(shí)驚艷全球，如圖所示是地球沿橢圓軌道繞太陽運(yùn)行時(shí)所處的不同位置對(duì)應(yīng)的節(jié)氣，下列說法正確的是(

)

√C

[由開普勒第二定律可知地球與太陽的連線在單位時(shí)間內(nèi)掃過的面積都相等，故A錯(cuò)誤；地球經(jīng)歷春夏秋冬，由題圖可知是逆時(shí)針方向運(yùn)行，冬至為近日點(diǎn)，運(yùn)行速度最大，夏至為遠(yuǎn)日點(diǎn)，運(yùn)行速度最小，所以從冬至到春分的運(yùn)行時(shí)間小于從春分到夏至的運(yùn)行時(shí)間，故B錯(cuò)誤；根據(jù)開普勒第一定律可知，太陽既在地球公轉(zhuǎn)軌道的焦點(diǎn)上，也在火星公轉(zhuǎn)軌道的焦點(diǎn)上，故C正確；由開普勒第三定律可知地球和火星對(duì)應(yīng)的k值是相同的，故D錯(cuò)誤。]

知識(shí)點(diǎn)二開普勒定律的應(yīng)用圓心勻速圓周軌道半徑r公轉(zhuǎn)周期T地球的公轉(zhuǎn)軌道接近圓，但彗星的運(yùn)動(dòng)軌道則是一個(gè)非常扁的橢圓，天文學(xué)家哈雷曾經(jīng)在1682年詳細(xì)觀測過一顆彗星，他算出這顆彗星軌道的半長軸約等于地球軌道半徑的18倍，并預(yù)言這顆彗星將每隔一定時(shí)間就會(huì)出現(xiàn)，哈雷的預(yù)言得到證實(shí)，該彗星被命名為哈雷彗星。【問題】(1)哈雷彗星最近出現(xiàn)的時(shí)間是1986年，能否估算它下次飛近地球是哪一年？(2)地球、火星的軌道可近似看成圓軌道，開普勒第三定律還適用嗎？

√

角度2

開普勒第三定律的應(yīng)用【典例3】地球到太陽的距離為水星到太陽距離的2.6倍，那么地球和水星繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的線速度之比為多少？[思路點(diǎn)撥]由開普勒第三定律先求出周期之比，然后由圓周運(yùn)動(dòng)有關(guān)公式計(jì)算。

√√

√學(xué)習(xí)效果·隨堂評(píng)估自測021．(多選)下列說法正確的是(

)A．太陽系中的八大行星有一個(gè)共同的軌道焦點(diǎn)B．行星的運(yùn)動(dòng)方向總是沿著軌道的切線方向C．行星的運(yùn)動(dòng)方向總是與它和太陽的連線垂直D．太陽是靜止不動(dòng)的1234√√AB

[太陽系中八大行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，而太陽位于八大行星橢圓軌道的一個(gè)共同焦點(diǎn)上，故A正確；行星的運(yùn)動(dòng)軌道為橢圓，即行星做曲線運(yùn)動(dòng)，速度方向沿軌道的切線方向，故B正確；橢圓上某點(diǎn)的切線并不一定垂直于此點(diǎn)與太陽的連線，故C錯(cuò)誤；太陽并非靜止，它圍繞銀河系的中心不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤。]12342．下列關(guān)于開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的說法中，正確的是(

)A．所有行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，太陽處于圓心位置B．在相同時(shí)間內(nèi)，行星A與太陽的連線掃過的面積等于行星B與太陽的連線掃過的面積C．所有行星軌道半徑與公轉(zhuǎn)周期的比值都相等D．任意一行星繞太陽公轉(zhuǎn)時(shí)，離太陽越近，線速度越大1234√D

[由開普勒第一定律可知，所有行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道為橢圓，太陽處于橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn)上，A錯(cuò)誤；由開普勒第二定律可知，在相同時(shí)間內(nèi)，不是同一個(gè)行星，掃過的面積不相等，B錯(cuò)誤；由開普勒第三定律可知，所有行星軌道的半長軸的三次方與公轉(zhuǎn)周期的二次方的比都相等，C錯(cuò)誤；由開普勒第二定律