2019_2020學(xué)年高中物理第3章1天體運(yùn)動(dòng)教案教科版必修2.docx

1天體運(yùn)動(dòng)學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)(教師用書獨(dú)具)1.了解地心說(shuō)和日心說(shuō)的內(nèi)容2理解開普勒行星運(yùn)動(dòng)三定律的內(nèi)容(重點(diǎn))3掌握行星運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用(重點(diǎn)、難點(diǎn))4了解人們對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)過(guò)程漫長(zhǎng)復(fù)雜，培養(yǎng)熱愛科學(xué)，獻(xiàn)身真理的精神.一、日心說(shuō)1地心說(shuō)：古希臘學(xué)者托勒密在他的著作天文學(xué)大成中構(gòu)建了地心說(shuō)該學(xué)說(shuō)認(rèn)為：宇宙以地球?yàn)橹行?，它是靜止不動(dòng)的，太陽(yáng)、月亮以及其他行星都繞地球運(yùn)動(dòng)2日心說(shuō)：波蘭天文學(xué)家哥白尼在他的著作天球運(yùn)行論中提出了日心說(shuō)他認(rèn)為太陽(yáng)是宇宙的中心，地球和其他行星都繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)二、開普勒行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律開普勒三定律定律內(nèi)容圖示開普勒第一定律所有的行星繞太陽(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)上開普勒第二定律太陽(yáng)到行星的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等開普勒第三定律行星繞太陽(yáng)運(yùn)行軌道半長(zhǎng)軸r的立方與其公轉(zhuǎn)周期T的二次方成正比，公式：k1思考判斷(正確的打“”，錯(cuò)誤的打“”)(1)宇宙的中心是太陽(yáng)，所有行星都在繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)()(2)造成天體每天東升西落的原因是天體不轉(zhuǎn)動(dòng)，只是地球每天自西向東自轉(zhuǎn)一周()(3)日心說(shuō)比地心說(shuō)更科學(xué)()(4)圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的行星的速率是一成不變的()(5)開普勒定律僅適用于行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)()(6)行星軌道的半長(zhǎng)軸越長(zhǎng)，行星的周期越長(zhǎng)()【提示】(1)(2)(3)(4)(5)(6)2日心說(shuō)的代表人物是()A托勒密B哥白尼C布魯諾 D第谷B日心說(shuō)的代表人物是哥白尼，布魯諾是宣傳日心說(shuō)的代表人物3關(guān)于開普勒對(duì)于行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓B所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是圓C所有行星的軌道半長(zhǎng)軸的二次方跟公轉(zhuǎn)周期的三次方的比值都相同D所有行星的公轉(zhuǎn)周期與行星的軌道半徑成正比A由開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，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；由開普勒第三定律知所有行星的軌道半長(zhǎng)軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤4.據(jù)報(bào)道，美國(guó)計(jì)劃于2021年開始每年送15 000名游客上太空旅游如圖所示，當(dāng)航天器圍繞地球做橢圓運(yùn)行時(shí)，近地點(diǎn)A的速率_(選填“大于”“小于”或“等于”)遠(yuǎn)地點(diǎn)B的速率解析根據(jù)開普勒第二定律：對(duì)于每一個(gè)行星而言，太陽(yáng)和行星的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積，由此可得知近地點(diǎn)A的速率大于遠(yuǎn)地點(diǎn)B的速率答案大于對(duì)開普勒定律的理解1從空間分布上認(rèn)識(shí)：行星的軌道都是橢圓，不同行星軌道的半長(zhǎng)軸不同，即各行星的橢圓軌道大小不同，但所有軌道都有一個(gè)共同的焦點(diǎn)，太陽(yáng)在此焦點(diǎn)上如圖所示因此開普勒第一定律又叫焦點(diǎn)定律2對(duì)速度大小的認(rèn)識(shí)(1)如圖所示，如果時(shí)間間隔相等，即t2t1t4t3，由開普勒第二定律，面積SASB，可見離太陽(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(2)近日點(diǎn)、遠(yuǎn)日點(diǎn)分別是行星距離太陽(yáng)的最近點(diǎn)、最遠(yuǎn)點(diǎn)，所以同一行星在近日點(diǎn)速度最大，在遠(yuǎn)日點(diǎn)速度最小3對(duì)周期長(zhǎng)短的認(rèn)識(shí)(1)行星公轉(zhuǎn)周期跟軌道半長(zhǎng)軸有關(guān)，橢圓軌道半長(zhǎng)軸越長(zhǎng)的行星，其公轉(zhuǎn)周期越長(zhǎng)；反之，其公轉(zhuǎn)周期越短(2)該定律不僅適用于行星，也適用于其他天體例如，繞某一行星運(yùn)動(dòng)的不同衛(wèi)星(3)研究行星時(shí)，常數(shù)k與行星無(wú)關(guān)，只與太陽(yáng)有關(guān)研究其他天體時(shí)，常數(shù)k只與其中心天體有關(guān)【例1】(1)如圖是火星沖日年份示意圖，觀察圖中地球、火星的位置，思考地球和火星誰(shuí)的公轉(zhuǎn)周期更長(zhǎng)(2)根據(jù)地球的公轉(zhuǎn)周期計(jì)算火星的公轉(zhuǎn)周期還需要知道什么數(shù)據(jù)？解析(1)由題圖可知，地球到太陽(yáng)的距離小于火星到太陽(yáng)的距離，根據(jù)開普勒第三定律可得：火星的公轉(zhuǎn)周期更長(zhǎng)一些(2)根據(jù)k，要計(jì)算火星的公轉(zhuǎn)周期還要知道火星軌道半徑與地球軌道半徑的比值答案見解析應(yīng)用開普勒定律注意的問題(1)定律的性質(zhì)：開普勒定律是總結(jié)行星運(yùn)動(dòng)的觀察結(jié)果而總結(jié)出來(lái)的規(guī)律它們每一條都是經(jīng)驗(yàn)定律，都是從觀察行星運(yùn)動(dòng)所取得的資料中總結(jié)出來(lái)的(2)對(duì)速度的認(rèn)識(shí)：當(dāng)行星在近日點(diǎn)時(shí)，速度最大由近日點(diǎn)向遠(yuǎn)日點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，速度逐漸減小，在遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)速度最小1.如圖所示是行星m繞恒星M運(yùn)動(dòng)情況的示意圖，下列說(shuō)法正確的是()A速度最大點(diǎn)是B點(diǎn)B速度最小點(diǎn)是C點(diǎn)Cm從A到B做減速運(yùn)動(dòng)Dm從B到A做減速運(yùn)動(dòng)C由開普勒第二定律可知，近日點(diǎn)時(shí)行星運(yùn)行速度最大，因此A、B錯(cuò)誤；行星由A向B運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，行星與恒星的連線變長(zhǎng)，其速度減小，故C正確，D錯(cuò)誤開普勒第三定律的應(yīng)用在處理天體運(yùn)動(dòng)時(shí)，開普勒第三定律表述為：天體軌道半徑r的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期T的二次方的比值為常數(shù)，即k，據(jù)此可知，繞同一天體運(yùn)動(dòng)的多個(gè)天體，運(yùn)動(dòng)半徑越大的天體，其周期越長(zhǎng)特別提醒：開普勒定律不僅適用于行星，也適用于衛(wèi)星，只不過(guò)此時(shí)k，比值k是由中心天體所決定的另一恒量，與環(huán)繞天體無(wú)關(guān)【例2】如圖所示，某人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑為月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)半徑的，設(shè)月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期為27天，則此衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)周期大約是()A.天B.天C1天 D9天思路點(diǎn)撥：人造地球衛(wèi)星和月球都圍繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，滿足開普勒第三定律C由于r衛(wèi)r月，T月27天，由開普勒第三定律，可得T衛(wèi)1天，故選項(xiàng)C正確開普勒第三定律的應(yīng)用應(yīng)用開普勒第三定律可分析行星的周期、半徑，應(yīng)用時(shí)可按以下步驟分析：(1)首先判斷兩個(gè)行星的中心天體是否相同，只有對(duì)同一個(gè)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(3)根據(jù)開普勒第三定律列式求解2土星直徑為119 300 km，是太陽(yáng)系統(tǒng)中第二大行星，自轉(zhuǎn)周期只需10 h 39 min，公轉(zhuǎn)周期為29.4年，距離太陽(yáng)1.432109 km.土星最引人注目的是繞著其赤道的巨大光環(huán)在地球上人們只需要一架小型望遠(yuǎn)鏡就能清楚地看到光環(huán)，環(huán)的外沿直徑約為274 000 km.請(qǐng)由上面提供的信息，估算地球距太陽(yáng)有多遠(yuǎn)(保留3位有效數(shù)字)解析根據(jù)開普勒第三定律有：k，k只與太陽(yáng)質(zhì)量有關(guān)則，其中T為公轉(zhuǎn)周期，R為行星到太陽(yáng)的距離代入數(shù)值得：得R地1.501011 m1.50108 km.答案約1.50108 km1(多選)下列說(shuō)法中正確的是()A地球是宇宙的中心，太陽(yáng)、月球及其他行星都繞地球運(yùn)動(dòng)B太陽(yáng)是靜止不動(dòng)的，地球和其他行星都繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)C地球是繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的一顆行星D日心說(shuō)和地心說(shuō)都是錯(cuò)誤的CD地心說(shuō)和日心說(shuō)都不完善，太陽(yáng)、地球等天體都是運(yùn)動(dòng)的，不可能靜止，B錯(cuò)誤，D正確；地球是繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的一顆普通行星，并非宇宙的中心天體，A錯(cuò)誤，C正確2關(guān)于太陽(yáng)系中各行星的軌道，以下說(shuō)法中不正確的是()A所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓B有的行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道是圓C不同行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的橢圓軌道的半長(zhǎng)軸是不同的D不同的行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道各不相同B八大行星的軌道都是橢圓，A對(duì)、B錯(cuò)不同行星離太陽(yáng)遠(yuǎn)近不同，軌道不同，半長(zhǎng)軸也就不同，C對(duì)、D對(duì)3.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)位于()AF2BACF1 DBA根據(jù)開普勒第二定律：太陽(yáng)和行星的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相同的面積，因?yàn)樾行窃贏點(diǎn)的速率比在B點(diǎn)的速率大，所以太陽(yáng)和行星的連線必然是行星與F2的連線，故太陽(yáng)位于F2.4宇宙飛船進(jìn)入一個(gè)圍繞太陽(yáng)的近乎圓形的軌道上運(yùn)動(dòng)，如果軌道半徑是地球軌道半徑的9倍，那么宇宙飛船繞太陽(yáng)運(yùn)行的周期是()A3年 B9年C27年 D81年C根據(jù)開普勒第三定律，得T船27年5.飛船沿半徑為R的圓周軌道繞地球運(yùn)動(dòng)，其周期為T.如果飛