物理教科必修2第3章第一節(jié)

1、必修必修2 2 第三章第一節(jié)第三章第一節(jié)天體運動天體運動炫目的星云漂亮的流星奇妙的撞擊火紅的太陽課標(biāo)定位課標(biāo)定位應(yīng)用：應(yīng)用：1.運用開普勒定律解釋有關(guān)現(xiàn)象運用開普勒定律解釋有關(guān)現(xiàn)象2對行星運動運用圓周運動知識求解對行星運動運用圓周運動知識求解理解：理解：1.描述行星運動的規(guī)律描述行星運動的規(guī)律開普勒三開普勒三定律定律2開普勒定律的近似處理開普勒定律的近似處理認識：認識：1.地心說和日心說的基本內(nèi)容地心說和日心說的基本內(nèi)容2所有行星繞太陽運動的軌道均為橢圓，太所有行星繞太陽運動的軌道均為橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上陽處在橢圓的一個焦點上課前自主學(xué)案課前自主學(xué)案一、日心說一、日心說1地心說地心說

2、托勒密認為，托勒密認為，_是宇宙的中心，是靜止是宇宙的中心，是靜止不動的，其他天體圍繞不動的，其他天體圍繞_轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動2日心說日心說哥白尼認為，地球和別的行星一樣，圍繞哥白尼認為，地球和別的行星一樣，圍繞_運動，運動，_固定在這個體系的中心固定在這個體系的中心地球地球地球地球太陽太陽太陽太陽行星運動的認識：行星運動的認識：托托 勒勒 密密地地心心說說 地球是宇宙的中心地球是宇宙的中心, ,并且靜止不動并且靜止不動, ,一切一切行星圍繞地球運動。行星圍繞地球運動。行星運動的認識：行星運動的認識：哥白尼哥白尼日日心心說說 太陽是宇宙的中心太陽是宇宙的中心, ,并且靜止不動并且靜止不動, ,一切一切行

3、星都圍繞太陽運動。行星都圍繞太陽運動。 真理最終戰(zhàn)勝了謬誤：真理最終戰(zhàn)勝了謬誤： “日心說日心說”之所以能夠戰(zhàn)勝之所以能夠戰(zhàn)勝“地心說地心說”是因為好多是因為好多“地心說地心說”不能解釋的現(xiàn)象不能解釋的現(xiàn)象“日心說日心說”則能說明，就是說則能說明，就是說“日心說日心說”比比“地心說地心說”更科學(xué)、更接近事實。例如：若更科學(xué)、更接近事實。例如：若地球不運動，晝夜交替是太陽繞地球運動形成的，那么每地球不運動，晝夜交替是太陽繞地球運動形成的，那么每天的情況就應(yīng)是相同，事實上，每天白天的長短不同，冷天的情況就應(yīng)是相同，事實上，每天白天的長短不同，冷暖不同，而暖不同，而“日心說日心說”則能說明這種情況；

4、白晝是地球自則能說明這種情況；白晝是地球自轉(zhuǎn)形成的，而四季是地球繞太陽公轉(zhuǎn)形成的。轉(zhuǎn)形成的，而四季是地球繞太陽公轉(zhuǎn)形成的。“日心說日心說”也并不是絕對正確的：也并不是絕對正確的： “日心說日心說”也并不是絕對正確的，因為太陽只是太也并不是絕對正確的，因為太陽只是太陽系的一個中心天體，而太陽系只是宇宙中眾多星系之陽系的一個中心天體，而太陽系只是宇宙中眾多星系之一，所以太陽并不是宇宙的中心，也不是靜止不動的。一，所以太陽并不是宇宙的中心，也不是靜止不動的?！叭招恼f日心說”，只是比，只是比“地心說地心說”更準確一些罷了。更準確一些罷了。哥白尼開辟了科學(xué)的新時代，哥白尼開辟了科學(xué)的新時代，使古代科學(xué)走

5、向了近代的牛頓力學(xué)。使古代科學(xué)走向了近代的牛頓力學(xué)。二、開普勒行星運動定律二、開普勒行星運動定律定律定律內(nèi)容內(nèi)容公式或圖示公式或圖示開普勒第開普勒第一定律一定律所有的行星圍繞太陽運所有的行星圍繞太陽運動的軌道都動的軌道都是是_，太陽處在所太陽處在所有有_的的一一個個_上上開普勒第開普勒第二定律二定律從太陽到行星的連線從太陽到行星的連線在在_內(nèi)內(nèi)掃掃過過_橢圓橢圓橢圓橢圓焦點焦點相等的時間相等的時間相等的面積相等的面積半長軸半長軸公轉(zhuǎn)周期公轉(zhuǎn)周期一個常量一個常量無關(guān)無關(guān)思考感悟思考感悟行星繞太陽在橢圓軌道上運行，行星距太陽較近行星繞太陽在橢圓軌道上運行，行星距太陽較近處與距太陽較遠處相比較，運動

6、速率何處較大？處與距太陽較遠處相比較，運動速率何處較大？提示：提示：由開普勒第二定律可知，由于在相等的時由開普勒第二定律可知，由于在相等的時間內(nèi)，行星與太陽的連線掃過相等的面積，顯然間內(nèi)，行星與太陽的連線掃過相等的面積，顯然相距較近時相等時間內(nèi)經(jīng)過的弧長必須較長，因相距較近時相等時間內(nèi)經(jīng)過的弧長必須較長，因此運動速率較大此運動速率較大核心要點突破核心要點突破一、對開普勒行星運動定律的認識一、對開普勒行星運動定律的認識1從空間分布認識從空間分布認識圖圖311行星的軌道都是橢圓，所有橢圓有一個共同的焦行星的軌道都是橢圓，所有橢圓有一個共同的焦點，太陽就在此焦點上點，太陽就在此焦點上因此第一定律又叫

7、橢圓軌道定律，如圖因此第一定律又叫橢圓軌道定律，如圖311所所示示意義：第一定律告訴我們，盡管各行星的軌道大意義：第一定律告訴我們，盡管各行星的軌道大小不同，但它們的共同規(guī)律是：所有行星都沿橢小不同，但它們的共同規(guī)律是：所有行星都沿橢圓軌道繞太陽運動，太陽則位于所有橢圓的一個圓軌道繞太陽運動，太陽則位于所有橢圓的一個公共焦點上否定了行星圓形軌道的說法，建立公共焦點上否定了行星圓形軌道的說法，建立了正確的軌道理論，給出了太陽準確的位置了正確的軌道理論，給出了太陽準確的位置2從速度大小認識從速度大小認識行星靠近太陽時速度增大，遠離太陽時速行星靠近太陽時速度增大，遠離太陽時速度減小近日點速度最大，遠

8、日點速度最度減小近日點速度最大，遠日點速度最小第二定律又叫面積定律，如圖小第二定律又叫面積定律，如圖312所示所示.圖圖312圖圖313特別提醒：特別提醒：(1)行星繞太陽的運動不是勻速圓行星繞太陽的運動不是勻速圓周運動，所以行星的速度方向并不總是垂直周運動，所以行星的速度方向并不總是垂直于行星和太陽的連線，但行星繞太陽運動一于行星和太陽的連線，但行星繞太陽運動一周的時間仍為一個周期，此周期不能用勻速周的時間仍為一個周期，此周期不能用勻速圓周運動求解，而應(yīng)根據(jù)開普勒定律對不同圓周運動求解，而應(yīng)根據(jù)開普勒定律對不同運動應(yīng)用其相應(yīng)的運動規(guī)律去判斷和求解；運動應(yīng)用其相應(yīng)的運動規(guī)律去判斷和求解；做橢圓

9、運動的衛(wèi)星可用此規(guī)律求解做橢圓運動的衛(wèi)星可用此規(guī)律求解(2)在同在同一天體系統(tǒng)中，如果已知某一一天體系統(tǒng)中，如果已知某一“行星行星”的公的公轉(zhuǎn)周期而求其軌道半徑時，可通過另一已知轉(zhuǎn)周期而求其軌道半徑時，可通過另一已知軌道半徑和周期的軌道半徑和周期的“行星行星”利用開普勒第三利用開普勒第三定律解答定律解答三、天體運動的規(guī)律及分析方法三、天體運動的規(guī)律及分析方法1天體雖做橢圓運動，但它們的軌道一般天體雖做橢圓運動，但它們的軌道一般接近圓中學(xué)階段我們在處理天體運動問接近圓中學(xué)階段我們在處理天體運動問題時，為簡化運算，一般把天體的運動當(dāng)題時，為簡化運算，一般把天體的運動當(dāng)做圓周運動來研究，并且把它們視

10、為做勻做圓周運動來研究，并且把它們視為做勻速圓周運動，橢圓的半長軸即為圓半徑速圓周運動，橢圓的半長軸即為圓半徑課堂互動講練課堂互動講練對開普勒行星運動定律的理解對開普勒行星運動定律的理解 關(guān)于行星繞太陽運動的下列說法中正確的關(guān)于行星繞太陽運動的下列說法中正確的是是()A所有行星都在同一橢圓軌道上繞太陽運動所有行星都在同一橢圓軌道上繞太陽運動B行星繞太陽運動時太陽位于行星軌道的中心處行星繞太陽運動時太陽位于行星軌道的中心處C離太陽越近的行星的運動周期越長離太陽越近的行星的運動周期越長D所有行星的軌道半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期所有行星的軌道半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等的二次方的比值都

11、相等【思路點撥思路點撥】太陽系中行星運動的軌道、速率太陽系中行星運動的軌道、速率及周期遵循開普勒三定律及周期遵循開普勒三定律【精講精析精講精析】不同的行星，有不同的橢圓軌道不同的行星，有不同的橢圓軌道，太陽在橢圓軌道的一個焦點上，故，太陽在橢圓軌道的一個焦點上，故A、B錯誤；錯誤；由開普勒第三定律知，所有行星的軌道半長軸的由開普勒第三定律知，所有行星的軌道半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，半長三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，半長軸越大，其公轉(zhuǎn)周期越長，故軸越大，其公轉(zhuǎn)周期越長，故C錯誤，錯誤，D正確正確【答案答案】D【方法總結(jié)方法總結(jié)】(1)行星繞太陽運行的軌道行星繞太陽運行

12、的軌道為橢圓軌道，太陽在所有橢圓軌道的公共為橢圓軌道，太陽在所有橢圓軌道的公共焦點上焦點上(2)行星運動定律雖是由太陽系中行星的運行星運動定律雖是由太陽系中行星的運動總結(jié)出來的，但該定律同樣適用于其他動總結(jié)出來的，但該定律同樣適用于其他天體系統(tǒng)天體系統(tǒng)開普勒行星運動定律的應(yīng)用開普勒行星運動定律的應(yīng)用 飛船沿半徑為飛船沿半徑為R的圓周軌道繞地球運動，其的圓周軌道繞地球運動，其周期為周期為T.如果飛船要返回地面，可在軌道上的某如果飛船要返回地面，可在軌道上的某一點一點A處，將速率降低到適當(dāng)數(shù)值，從而使飛船沿處，將速率降低到適當(dāng)數(shù)值，從而使飛船沿著以地心為焦點的橢圓軌道運動，橢圓和地球表著以地心為焦

13、點的橢圓軌道運動，橢圓和地球表面在面在B點相切，如圖點相切，如圖314所示所示. 如果地球半徑為如果地球半徑為R0，求飛船由，求飛船由A點到點到B點所需要的時間點所需要的時間圖圖314【思路點撥思路點撥】開普勒第三定律雖然是根開普勒第三定律雖然是根據(jù)行星繞太陽的運動總結(jié)出來的，但也適據(jù)行星繞太陽的運動總結(jié)出來的，但也適用于衛(wèi)星、飛船等繞行星的運動飛船繞用于衛(wèi)星、飛船等繞行星的運動飛船繞地球做圓周運動的半長軸即為圓的半徑地球做圓周運動的半長軸即為圓的半徑【方法總結(jié)方法總結(jié)】涉及與橢圓軌道運動周期涉及與橢圓軌道運動周期相關(guān)的問題，常用開普勒第三定律求解，相關(guān)的問題，常用開普勒第三定律求解，但該定律只能用在