高中物理 6.1《行星的運動》同步課件 新人教版必修2

1、第六章萬有引力與航天1行星的運動1_認(rèn)為地球是宇宙的中心，是靜止不動的，太陽、月亮以及其他行星都繞地球運動；_認(rèn)為太陽是靜止不動的，地球和其他行星都繞太陽運動地心說日心說2開普勒行星運動定律：橢圓焦點(1) 開普勒第一定律：所有行星繞太陽運動的軌道都是_，太陽處在橢圓的一個_上(2)開普勒第二定律：相等小大內(nèi)容：對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過_的面積開普勒第二定律表明：行星離太陽較遠(yuǎn)時速率較_，較近時速率較_半長軸的三次方(3)開普勒第三定律：內(nèi)容：所有行星的軌道的_跟它的_的比值都相等公轉(zhuǎn)周期的二次方公式：_.Ta32k3行星運動的近似處理：實際上行星的軌道與圓十分接近

2、，可以按圓軌道處理，這樣就可以說：圓心角速度(或線速度)勻速圓周(1)行星繞太陽運動的軌道接近圓，太陽處在_上(2)對某一行星來說，它繞太陽做圓周運動的_不變，即行星做_運動(3) 所有行星軌道半徑的_ 跟它的公轉(zhuǎn)周期的_的比值都相等三次方二次方4下列對天體運動規(guī)律的認(rèn)識，其中錯誤的是()A恒星的相互位置幾乎都是固定的，因此恒星是靜止的B月球繞地球運動，遵循類似于開普勒行星運動定律的規(guī)律AC地球繞太陽運動的軌道是橢圓，但較接近圓D木星與太陽的連線，在相等的時間內(nèi)掃過的面積相等知識點1開普勒第一定律日心說是真理嗎？日心說的提出，是科學(xué)與神權(quán)的一次“激烈碰撞”，經(jīng)過哥白尼、布魯諾、第谷、開普勒、伽

3、利略等一大批科學(xué)家的不懈努力，最終，科學(xué)戰(zhàn)勝了神權(quán)如今我們學(xué)習(xí)地心說與日心說時，往往會一味地認(rèn)為托勒密的地心說是錯誤的，哥白尼的日心說才是正確的，真的是這樣嗎？討論：(1)隨著科學(xué)的發(fā)展，人類最終認(rèn)識到地心說和日心說相比，_更先進日心說(2)現(xiàn)在看來，日心說也有其錯誤之處，其一是將天體的運動看成是_運動；其二是把_看成是宇宙的中心勻速圓周太陽1內(nèi)容：所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上2理解：圖 611 所示的是行星繞太陽運動的橢圓軌道，OA 和 OB是橢圓軌道的半長軸，若太陽位于橢圓軌道的焦點 F1 上，則點 A稱為近日點，點 B 稱為遠(yuǎn)日點圖 611【例 1】關(guān)于開普

4、勒第一定律，下列說法不正確的是()A它的發(fā)現(xiàn)是建立在天文學(xué)家第谷的觀測數(shù)據(jù)之上的B該定律中的“所有行星”是指除太陽外太陽系的所有天體C開普勒假設(shè)天體不是做勻速圓周運動是發(fā)現(xiàn)該定律的原因之一D開普勒執(zhí)著于計算和觀測數(shù)據(jù)之間的差別是發(fā)現(xiàn)該定律的原因之一解析：開普勒第一定律中的“所有行星”并不包括太陽系中行星的衛(wèi)星，例如月球答案：B【觸類旁通】1下列不屬于開普勒第一定律所具有的意義的是()A說明天體并不是完美地按照圓周軌道來運動的B反映了各行星的橢圓軌道的一個焦點都在同一位置上C證明了太陽是靜止的，靜止在橢圓軌道的焦點上D為日心說提供了有力的證據(jù)C解析：開普勒第一定律指出太陽處在行星運動橢圓軌道的一

5、個焦點上，是以太陽為參考系來描述行星運動的，并不是說太陽靜止知識點2開普勒第二定律經(jīng)過數(shù)十億年的演化，地球上現(xiàn)存的有記載的生物中，植物大約有 50 多萬種，動物大約有150 多萬種，而尚未被發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)存生物的種數(shù)可能是這總數(shù)的 3 倍之多，但現(xiàn)存生物的種數(shù)卻還不及地球上曾存在的生物種數(shù)的五十分之一地球上孕育出如此之多的形形色色的生物，可謂和季節(jié)變化不無關(guān)系，然而季節(jié)變化正是由于地球公轉(zhuǎn)使地表受太陽光照產(chǎn)生周期性差異而引起的當(dāng)?shù)厍蛭挥谶h(yuǎn)日點時，北半球處于夏季，南半球處于冬季；當(dāng)?shù)厍蛭挥诮拯c時，北半球處于冬季，南半球處于夏季討論：(1)季節(jié)變化是有周期性的，四季出現(xiàn)一次交替就是地球繞太陽公轉(zhuǎn)了_一

6、周遠(yuǎn)近慢快(2)聯(lián)系季節(jié)特點可知，夏至日時地球在_ 日點附近，冬至日時地球在_日點附近(3)北半球處于夏季時，地球的公轉(zhuǎn)速度較_；北半球處于冬季時，地球的公轉(zhuǎn)速度較_1內(nèi)容：對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積(如圖 612 所示，陰影部分表示行星在相等時間內(nèi)掃過的面積)2理解：由于行星的軌道不是圓，因此行星與太陽的距離在不斷地變化這個定律告訴我們，當(dāng)行星離太陽較近時，運行的速度比較快，而離太陽較遠(yuǎn)時，運行的速度比較慢圖 612【例 2】我國發(fā)射的第一顆人造衛(wèi)星，其近地點高度 h1439 km，遠(yuǎn)地點高度 h22 384 km，求在近地點與遠(yuǎn)地點上，衛(wèi)星運動的速率之比

7、 v1v2.(已知 R地6 400 km，用 h1、h2、R地表示，不要求數(shù)值計算)【觸類旁通】2某行星沿橢圓軌道運行，遠(yuǎn)日點離太陽的距離為 a，近日點離太陽的距離為 b，過遠(yuǎn)日點時行星的速率為 va，則過近日點時的速率 vb 為()C解析：由開普勒第二定律可知，行星與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過的面積相等，取t 足夠短，所掃過的面積近似看知識點3開普勒第三定律2012 年6 月，各大洲相繼出現(xiàn)了本世紀(jì)第二次金星凌日的天文奇觀，而下一次出現(xiàn)將要等到2117 年早在1639 年12 月，英國天文學(xué)家耶利米霍羅克斯首次記錄到這一天文現(xiàn)象，該現(xiàn)象為太陽、金星與地球排成一條直線，在地球上我們會觀察到金

8、星如同一個小黑點在炙熱的太陽盤面上慢慢移動日地距離的測定被譽為“最崇高的天文問題”，1716 年英國著名天文學(xué)家哈雷提出了一種利用觀測金星凌日來計算日地距離的方法：先根據(jù)不同地點觀測到的金星凌日出現(xiàn)的視差計算出地球與金星的距離，再結(jié)合開普勒第三定律計算出日地距離由此算出的結(jié)果與現(xiàn)代天文學(xué)得出的數(shù)據(jù)非常接近，十八和十九世紀(jì)的天文學(xué)家正是通過這種方法算出日地距離的，該方法稱為時間計量法討論：(1)開普勒第三定律的表達(dá)式為_，其中 k 值對于金星和地球來說是_的，它是只和_有關(guān)的常量(2)已知金星和地球的公轉(zhuǎn)周期分別為 T1 和 T2，金星凌日時得到的金星與地球的距離為 r，試簡要分析如何利用時間計

9、量法測算日地距離 R.2ka3T相同太陽(中心天體)將觀測數(shù)據(jù)代入上式并解方程，即可求得日地距離 R.提示：由于金星凌日時，太陽、金星與地球在同一直線上，故此時金星到太陽的距離為 Rr.1內(nèi)容：所有行星的軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等2表達(dá)式：若用 a 代表橢圓軌道的半長軸的長度(如圖 613 所示)，a3T2圖 613T 代表公轉(zhuǎn)周期的大小，則開普勒第三定律的表達(dá)式為k3理解：(1)開普勒第三定律揭示了軌道和周期之間的關(guān)系，橢圓軌道半長軸越長的行星，其公轉(zhuǎn)周期越大；反之，半長軸越短，公轉(zhuǎn)周期越小(2)k 值是一個由被環(huán)繞的中心天體本身決定的常量，也就是說，在中心天體不

10、同的系統(tǒng)里 k 值是不同的，在中心天體相同的系統(tǒng)里 k 值是相同的【例3】哈雷彗星的環(huán)繞周期是 76 年，離太陽最近的距離是 8.91010 m，離太陽最遠(yuǎn)的距離尚未得知試根據(jù)開普勒定律估算這個最遠(yuǎn)距離是多少？(k3.3541018 m3/s2)行星金星地球火星木星公轉(zhuǎn)周期/年0.6151.01.8811.86【例 4】太陽系八大行星的公轉(zhuǎn)軌道可近似看做圓軌道地球與太陽之間的平均距離約為 1.5 億千米，結(jié)合下表可知，火星與太陽之間的平均距離約為(A.1.2 億千米)B2.3 億千米C4.6 億千米D6.9 億千米答案：B【觸類旁通】3哈雷彗星最近出現(xiàn)的時間是 1986 年，天文學(xué)家哈雷曾預(yù)言

11、，這顆彗星將每隔一定的時間就會出現(xiàn)請預(yù)測其下一次飛臨地球是哪一年？提供以下數(shù)據(jù)供參考：(1)地球的公轉(zhuǎn)軌道接近圓，哈雷彗星的運動軌跡是一個橢圓；(2)哈雷彗星軌道的半長軸 a約等于地球軌道半長軸 a 的18 倍解：設(shè)哈雷彗星繞太陽運動的周期為 T，地球的公轉(zhuǎn)周期為 T，根據(jù)開普勒第三定律有則哈雷彗星下次臨近地球的時間是1986 年76 年2062 年4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動的速度之比是多少？(設(shè)地球和水星繞太陽運動的軌道為圓)開普勒行星運動定律的應(yīng)用1開普勒行星運動定律不僅適用于太陽和太陽系行星之間的關(guān)系，還適用于宇宙其他恒星和行星與行星和衛(wèi)星，即一切被環(huán)繞的中心天體和環(huán)繞天體之間的關(guān)系，例如月球繞地球運動、人造衛(wèi)星繞火星運動等2在實際計算中，為了簡化問題，有時