《7.1行星的運(yùn)動(dòng)》課件與同步練習(xí)、導(dǎo)學(xué)案

第一節(jié)行星的運(yùn)動(dòng)第七章萬(wàn)有引力與宇宙航行知識(shí)與技能

1.掌握開(kāi)普勒三定律的內(nèi)容及簡(jiǎn)單應(yīng)用；學(xué)會(huì)處理行星運(yùn)動(dòng)的近似方法。

2.通過(guò)探究活動(dòng)培養(yǎng)觀察現(xiàn)象、分析結(jié)果及應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的能力。過(guò)程與方法

通過(guò)了解人們認(rèn)識(shí)行星運(yùn)動(dòng)的歷史過(guò)程，體會(huì)科學(xué)研究的一般思路與方法——質(zhì)疑、批判、猜測(cè)、觀察與實(shí)驗(yàn)。情感態(tài)度與價(jià)值觀

感悟科學(xué)家對(duì)科學(xué)的執(zhí)著和獻(xiàn)身精神，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是、敢于堅(jiān)持真理的科學(xué)態(tài)度和熱愛(ài)科學(xué)、勇于探索的的科學(xué)精神。太陽(yáng)系八大行星的運(yùn)動(dòng)模擬動(dòng)畫(huà)探究一：歷史的足跡

1、古人對(duì)天體運(yùn)動(dòng)存在哪些看法？2、什么是“地心說(shuō)”，什么是“日心說(shuō)”？3、哪種學(xué)說(shuō)占統(tǒng)治地位的時(shí)間較長(zhǎng)？4、兩種學(xué)說(shuō)爭(zhēng)論的結(jié)果是什么？1.古人對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的探索天圓地方遠(yuǎn)古140托勒密地心說(shuō)1543哥白尼日心說(shuō)1546第谷出生天才的觀察家

第谷·布拉赫

建立天文臺(tái)，把天體位置測(cè)量的誤差由10/減少到2/。第谷（丹麥）1.古人對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的探索天圓地方遠(yuǎn)古140托勒密地心說(shuō)1543哥白尼日心說(shuō)1546第谷出生1600開(kāi)普勒任第谷助手?jǐn)?shù)學(xué)天才

開(kāi)普勒（德國(guó)）

利用第谷提供的觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)行星軌道深入研究。第谷（丹麥）開(kāi)普勒（德國(guó)）↓畢生的精心觀測(cè)記錄↓8′的誤差

→

←行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律是勻速圓周運(yùn)動(dòng)?20年潛心研究↓1.古人對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的探索天圓地方遠(yuǎn)古140托勒密地心說(shuō)1543哥白尼日心說(shuō)1546第谷出生1600開(kāi)普勒任第谷助手1609開(kāi)普勒第一定律第二定律探究二

地球是不是繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)？冬半年快夏半年慢90天88天93天94天

如果地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，那四季的時(shí)間應(yīng)該有什么特點(diǎn)？

[做一做]

請(qǐng)畫(huà)一個(gè)橢圓。（1）長(zhǎng)軸為_(kāi)_____、短軸為_(kāi)_____、焦點(diǎn)為_(kāi)_______，半長(zhǎng)軸為_(kāi)_____________，半短軸為_(kāi)_____________。（2）如果半長(zhǎng)軸與半短軸相等，這個(gè)橢圓的形狀會(huì)變成___________，焦點(diǎn)的位置將位于_________。O點(diǎn)圓形ABCDF1和F2OA或OBOC或OD2、開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律模擬動(dòng)畫(huà)第一定律：所有的行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)處在所有橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。

RFF地球（軌道定律）2、開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律第二定律：對(duì)任意一個(gè)行星來(lái)說(shuō)，它與太陽(yáng)的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積。FF（面積定律）2、開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律FF

行星在遠(yuǎn)離太陽(yáng)的過(guò)程中速度如何變化？近日點(diǎn)速度快，遠(yuǎn)日點(diǎn)速度慢。春夏秋冬1、某行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的橢圓軌道如圖所示，F(xiàn)1和F2是橢圓軌道的兩個(gè)焦點(diǎn)，行星在A點(diǎn)的速率比在B點(diǎn)的大，則太陽(yáng)是位于(

)A．F2

B．A點(diǎn)C．F1

D．B點(diǎn)練一練A

探究三：

尋找行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期與距離關(guān)系行星水星金星地球火星木星土星公轉(zhuǎn)周期T0.2410.61511.88111.86229.457到太陽(yáng)距離

a0.3870.72311.5245.2039.539計(jì)算機(jī)運(yùn)算分析T∝a1.5→T∝a3/2→T2∝a3→a3/T2=k1.古人對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的探索天圓地方遠(yuǎn)古140托勒密地心說(shuō)1543哥白尼日心說(shuō)1546第谷出生1600開(kāi)普勒任第谷助手1609開(kāi)普勒第一定律第二定律1619開(kāi)普勒第三定律第三定律：所有行星軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值相等。aFF地球表達(dá)式：a3T2=k半長(zhǎng)軸

行星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的周期(周期定律)2、開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律

探究四：

尋找比值K取決于什么因素？繞行天體中心天體半長(zhǎng)軸（x106km）公轉(zhuǎn)周期（天）k/（m3/s2）水星太陽(yáng)57.91

87.97

金星108.94

224.71

地球149.60

365

同步衛(wèi)星地球0.0424

1

月球0.3844

27.322

k是僅由中心天體決定，與繞行天體無(wú)關(guān)，在中心天體相同的系統(tǒng)里k相同。3.36×10181.02×1013K值計(jì)算器八大行星的中心天體都是太陽(yáng)，K值相同！例如：2、木星的公轉(zhuǎn)周期約為12年，地球到太陽(yáng)的距離為1天文單位，則木星到太陽(yáng)的距離約為（）A、2天文單位B、4天文單位

C、5.2天文單位D、12天文單位C練一練1、行星軌道是圓，太陽(yáng)處在圓心；2、行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；3、所有行星軌道半徑的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。行星軌道半長(zhǎng)軸a(106km)軌道半短軸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、行星運(yùn)動(dòng)的近似處理一、地心說(shuō)與日心說(shuō)地球是中心→太陽(yáng)是中心→宇宙無(wú)限（科學(xué)精神推動(dòng)了認(rèn)識(shí)發(fā)展）二、行星運(yùn)動(dòng)定律1、軌道定律：橢圓2、面積定律:3、周期定律：a3/T2=k（K是一個(gè)只與中心天體有關(guān)的物理量）小結(jié)三、行星運(yùn)動(dòng)的近似處理1、在太陽(yáng)系中，有八大行星繞太陽(yáng)運(yùn)行，它們繞太陽(yáng)運(yùn)行一周所用的時(shí)間最短的是

，最長(zhǎng)的是

__

。

水星海王星達(dá)標(biāo)自測(cè)2、關(guān)于行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的下列說(shuō)法中正確的是(

)A．所有行星都在同一橢圓軌道上繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)B．行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)時(shí)太陽(yáng)位于行星軌道的中心處C．離太陽(yáng)越近的行星的運(yùn)動(dòng)周期越長(zhǎng)D．所有行星軌道半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等

D達(dá)標(biāo)自測(cè)3、如圖所示是行星m繞恒星M運(yùn)動(dòng)情況示意圖，下列說(shuō)法正確的是(

)A．速度最大點(diǎn)是A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(dòng)D．m從B到A做減速運(yùn)動(dòng)

AC達(dá)標(biāo)自測(cè)4、宇宙飛船圍繞太陽(yáng)在近似圓周的軌道上運(yùn)動(dòng)，若其軌道半徑是地球軌道半徑的9倍，則宇宙飛船繞太陽(yáng)運(yùn)行的周期是(

)A．3年 B．9年C．27年D．81年

C達(dá)標(biāo)自測(cè)謝謝《1行星的運(yùn)動(dòng)》分層練習(xí)第七章

萬(wàn)有引力與宇宙航行梳理教材夯實(shí)基礎(chǔ)011.地心說(shuō)(1)

是宇宙的中心，是靜止不動(dòng)的；(2)太陽(yáng)、月亮以及其他行星都繞

運(yùn)動(dòng)；(3)地心說(shuō)的代表人物是古希臘科學(xué)家

.2.日心說(shuō)(1)

是宇宙的中心，是靜止不動(dòng)的，地球和其他行星都繞太陽(yáng)做

；(2)日心說(shuō)的代表人物是

.兩種對(duì)立的學(xué)說(shuō)一地球地球托勒密太陽(yáng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)哥白尼3.局限性(1)古人都把天體的運(yùn)動(dòng)看得很神圣，認(rèn)為天體的運(yùn)動(dòng)必然是最完美、最和諧的

運(yùn)動(dòng).(2)開(kāi)普勒研究了

的行星觀測(cè)記錄，發(fā)現(xiàn)如果假設(shè)行星的運(yùn)動(dòng)是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，計(jì)算所得的數(shù)據(jù)與觀測(cè)數(shù)據(jù)

(填“不符”或“相符”).勻速圓周第谷不符1.第一定律：所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是

，太陽(yáng)處在

上.2.第二定律：對(duì)任意一個(gè)行星來(lái)說(shuō)，它與太陽(yáng)的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的______

.3.第三定律：所有行星軌道的

跟它的

的比都相等.其表達(dá)式為

＝k，其中a是橢圓軌道的半長(zhǎng)軸，T是公轉(zhuǎn)周期，k是一個(gè)對(duì)所有行星

的常量.開(kāi)普勒定律二橢圓橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)面積相等半長(zhǎng)軸的三次方公轉(zhuǎn)周期的二次方都相同1.行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道十分接近圓，太陽(yáng)處在

.2.行星繞太陽(yáng)做

運(yùn)動(dòng).3.所有行星

的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期T的二次方的

，即

＝k.行星運(yùn)動(dòng)的近似處理三圓心勻速圓周軌道半徑r比值都相等即學(xué)即用1.判斷下列說(shuō)法的正誤.(1)同一行星沿橢圓軌道繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，靠近太陽(yáng)時(shí)速度增大，遠(yuǎn)離太陽(yáng)時(shí)速度減小.(

)(2)行星軌道的半長(zhǎng)軸越長(zhǎng)，行星的周期越長(zhǎng).(

)(3)開(kāi)普勒定律僅適用于行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng).(

)(4)開(kāi)普勒第三定律中的常數(shù)k與行星無(wú)關(guān)，與太陽(yáng)也無(wú)關(guān).(

)√√××2.如圖1所示，橢圓為地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道，A、B分別為地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)，地球經(jīng)過(guò)這兩點(diǎn)時(shí)的速率分別為vA和vB；陰影部分為地球與太陽(yáng)的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積，分別用SA和SB表示，則vA_____vB、SA______SB.(均選填“>”“＝”或“<”)圖1>＝探究重點(diǎn)提升素養(yǎng)02開(kāi)普勒定律的理解一1.開(kāi)普勒第一定律解決了行星運(yùn)動(dòng)的軌道問(wèn)題行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道都是橢圓，如圖2所示.不同行星繞太陽(yáng)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(yáng).開(kāi)普勒第一定律又叫軌道定律.圖22.開(kāi)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(wèn)題(1)如圖3所示，在相等的時(shí)間內(nèi)，面積SA＝SB，這說(shuō)明離太陽(yáng)越近，行星在相等時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)的弧長(zhǎng)越長(zhǎng)，即行星的速率越大.開(kāi)普勒第二定律又叫面積定律.圖3(2)近日點(diǎn)、遠(yuǎn)日點(diǎn)分別是行星距離太陽(yáng)最近、最遠(yuǎn)的點(diǎn).同一行星在近日點(diǎn)速度最大，在遠(yuǎn)日點(diǎn)速度最小.3.開(kāi)普勒第三定律比較了不同行星周期的長(zhǎng)短問(wèn)題(1)如圖4所示，由

＝k知橢圓軌道半長(zhǎng)軸越長(zhǎng)的行星，其公轉(zhuǎn)周期越長(zhǎng).比值k是一個(gè)對(duì)所有行星都相同的常量.開(kāi)普勒第三定律也叫周期定律.圖4(2)該定律不僅適用于行星繞太陽(yáng)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(wú)關(guān)，也就是說(shuō)k值大小由中心天體決定.例1

火星和木星沿各自的橢圓軌道繞太陽(yáng)運(yùn)行，根據(jù)開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律可知A.太陽(yáng)位于木星運(yùn)行軌道的中心B.火星繞太陽(yáng)運(yùn)行速度的大小始終相等C.火星和木星公轉(zhuǎn)周期之比的二次方等于它們軌道半長(zhǎng)軸之比的三次方D.相同時(shí)間內(nèi)，火星與太陽(yáng)連線掃過(guò)的面積等于木星與太陽(yáng)連線掃過(guò)的面積解析根據(jù)開(kāi)普勒第一定律可知，太陽(yáng)位于木星運(yùn)行橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn)上，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由于火星沿橢圓軌道繞太陽(yáng)運(yùn)行，由開(kāi)普勒第二定律知，火星繞太陽(yáng)運(yùn)行的速度大小在不斷變化，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)開(kāi)普勒第三定律可知，火星與木星公轉(zhuǎn)周期之比的二次方等于它們軌道半長(zhǎng)軸之比的三次方，選項(xiàng)C正確；相同時(shí)間內(nèi)，火星與太陽(yáng)連線掃過(guò)的面積不等于木星與太陽(yáng)連線掃過(guò)的面積，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.√針對(duì)訓(xùn)練1如圖5所示，B為繞地球做橢圓軌道運(yùn)行的衛(wèi)星，橢圓的半長(zhǎng)軸為a，運(yùn)行周期為TB；C為繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，圓周的半徑為r，運(yùn)行周期為TC.下列說(shuō)法或關(guān)系式正確的是A.地球位于B衛(wèi)星軌道的一個(gè)焦點(diǎn)上，位于C衛(wèi)星軌道的圓心上B.B衛(wèi)星和C衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的速度大小均不變圖5√解析由開(kāi)普勒第一定律可知，選項(xiàng)A正確；由開(kāi)普勒第二定律可知，B衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)速度大小在不斷變化，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；開(kāi)普勒定律的應(yīng)用二1.當(dāng)比較一個(gè)行星在橢圓軌道不同位置的速度大小時(shí)，選用開(kāi)普勒第二定律；當(dāng)比較或計(jì)算兩個(gè)行星的周期問(wèn)題時(shí)，選用開(kāi)普勒第三定律.2.由于大多數(shù)行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道與圓十分接近，因此，在中學(xué)階段的研究中我們可以按圓軌道處理，且把行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)看作是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，這時(shí)橢圓軌道的半長(zhǎng)軸取圓軌道的半徑.例2

某行星沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，遠(yuǎn)日點(diǎn)離太陽(yáng)的距離為a，近日點(diǎn)離太陽(yáng)的距離為b，過(guò)遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)行星的速率為va，則過(guò)近日點(diǎn)時(shí)行星的速率為√例3

長(zhǎng)期以來(lái)，“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.2006年3月，天文學(xué)家又發(fā)現(xiàn)兩顆冥王星的小衛(wèi)星，其中一顆的公轉(zhuǎn)半徑r2＝48000km，則它的公轉(zhuǎn)周期T2最接近A.15天

B.25天

C.35天

D.45天√針對(duì)訓(xùn)練2木星和地球都繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，木星的公轉(zhuǎn)周期約為12年，地球與太陽(yáng)的距離為1天文單位，則木星與太陽(yáng)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√隨堂演練逐點(diǎn)落實(shí)031.(對(duì)開(kāi)普勒定律的認(rèn)識(shí))關(guān)于開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律，下列說(shuō)法正確的是A.所有的行星都繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)B.對(duì)任意一個(gè)行星，它與太陽(yáng)的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積C.在

＝k中，k是與太陽(yáng)無(wú)關(guān)的常量D.開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律僅適用于行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)√1234解析根據(jù)開(kāi)普勒第一定律知，所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上，故A錯(cuò)誤；由開(kāi)普勒第二定律知，對(duì)任意一個(gè)行星，它與太陽(yáng)的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等，故B正確；在

＝k中，k是與太陽(yáng)有關(guān)的常量，故C錯(cuò)誤；1234開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律不僅適用于行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，還適用于宇宙中衛(wèi)星繞行星的運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤.2.(開(kāi)普勒第二定律的應(yīng)用)如圖6所示是行星m繞太陽(yáng)M運(yùn)行情況的示意圖，A點(diǎn)是遠(yuǎn)日點(diǎn)，B點(diǎn)是近日點(diǎn)，CD是橢圓軌道的短軸.下列說(shuō)法中正確的是A.行星運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)速度最大B.行星運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)或D點(diǎn)時(shí)速度最小C.行星從C點(diǎn)順時(shí)針運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中做加速運(yùn)動(dòng)D.行星從B點(diǎn)順時(shí)針運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)的時(shí)間與從A點(diǎn)順時(shí)針運(yùn)動(dòng)到

C點(diǎn)的時(shí)間相等解析由開(kāi)普勒第二定律知，行星