物理知識(shí)點(diǎn)高中物理《6.1行星的運(yùn)動(dòng)》教學(xué)設(shè)計(jì)(2)新人教版必修2【精品教案】

1、1 物理必修二6.2 太陽(yáng)與行星間的引力同步測(cè)試（1） 教學(xué)目標(biāo) 1.1. 知道地心說(shuō)和日心說(shuō)的基本內(nèi)容。 2.2. 學(xué)習(xí)開(kāi)普勒三大定律，能用三大定律解決問(wèn)題。 3.3. 了解人類對(duì)行星的認(rèn)識(shí)過(guò)程是漫長(zhǎng)復(fù)雜的，真是來(lái)之不易的。 五、開(kāi)普勒三大定律 師：德國(guó)的物理學(xué)家開(kāi)普勒繼承和總結(jié)了他的導(dǎo)師第 谷的全部觀測(cè)資料及觀測(cè)數(shù)據(jù)， 也 是以行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的模型來(lái)思考和計(jì)算的， 因?yàn)椴还苁恰暗匦恼f(shuō)”還是“日 心說(shuō)”，都把天體運(yùn)動(dòng)看得很神圣，認(rèn)為天體運(yùn)動(dòng)必然是最完美、最和諧的勻速圓周運(yùn) 動(dòng)。但結(jié)果總是與第谷的觀測(cè)數(shù)據(jù)有 8 8 的角度誤差. .當(dāng)時(shí)公認(rèn)的第谷的觀測(cè)誤差不超過(guò) 2 2 （第谷是一個(gè)

2、觀察天才，它通過(guò)對(duì) 780780 顆左右的恒星持續(xù)觀察，將觀測(cè)結(jié)果從前人 的 1010偏差減小到 2 2 ）開(kāi)普勒想，天體運(yùn)動(dòng)很可能不是勻速圓周運(yùn)動(dòng) . .在這個(gè)大膽思 路下，開(kāi)普勒又經(jīng)過(guò)四年多的刻苦計(jì)算，先后否定了 1919 種設(shè)想，最后終于計(jì)算出行星 是繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的，并且運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓，證明了哥白尼的“日心說(shuō)”是正確的 . .并總結(jié) 為行星運(yùn)動(dòng)三定律。 開(kāi)普勒第一定律：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。（橢 圓定律） 課本“做一做”，了解橢圓的特點(diǎn)。 可以用一條細(xì)繩和兩圖釘來(lái)畫(huà)橢圓如 圖所示，把白紙鎬在木板上，然后按上圖釘把 細(xì)繩的兩端系在圖釘上，用一枝鉛筆緊貼

3、著細(xì)繩滑動(dòng)，使繩始終保持張緊狀態(tài)鉛筆在 紙上畫(huà)出的軌跡就是橢圓，圖釘在紙上留下的痕跡叫做橢圓的焦點(diǎn). 想一想，橢圓上某點(diǎn)到兩個(gè)焦點(diǎn)的距離之和與橢圓上另一點(diǎn)到兩個(gè)焦點(diǎn)的距離之和有什 觀看動(dòng)畫(huà)：開(kāi)普勒第一定律2 【問(wèn)題】：這一定律說(shuō)明了行星運(yùn)動(dòng)軌跡的形狀，那不同的行星繞大陽(yáng)運(yùn)行時(shí)橢圓軌道相同 嗎？ 【解析】：不是。不同行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的橢圓軌道不一樣，但這些軌道有一個(gè)共同的焦 點(diǎn)，即太陽(yáng)所處的位置。 觀看動(dòng)畫(huà)：開(kāi)普勒第一定律 （雙行星） 【牢記】：不同行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的橢圓軌道不一樣，但這些軌道有一個(gè)共同的焦點(diǎn)，即太陽(yáng) 所處的位置。 近日點(diǎn) 遠(yuǎn)日點(diǎn) 春分 【補(bǔ)充】：因?yàn)榈剌S方向恒指向北極星方向， 在近

4、日點(diǎn)時(shí)，太陽(yáng)直射南回歸線（冬至） ，在 遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)，太陽(yáng)直射北回歸線（夏至） 。在春分和秋分時(shí)候太陽(yáng)直射赤道。所以春夏比秋冬 時(shí)間長(zhǎng)，但因?yàn)榈厍蜍壍澜咏趫A，所以相差不了幾天 。 F普勒第二定舉對(duì)任意一星來(lái)說(shuō)，它與太陽(yáng)的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等飽面 （面題定律 觀看動(dòng)畫(huà)開(kāi)普勒第二定律秋分 近日點(diǎn) 遠(yuǎn)日3 【問(wèn)題】：行星沿著橢圓軌道運(yùn)行，太陽(yáng)位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上，則行星在遠(yuǎn)日點(diǎn)的速 率與在近日點(diǎn)的速率誰(shuí)大？ 【解析】：根據(jù)相等時(shí)間的面積相等可知近日點(diǎn)速率大于遠(yuǎn)日點(diǎn)速率 。 【牢記】：行星在近日點(diǎn)的速率大于遠(yuǎn)日點(diǎn)的速率。 開(kāi)普勒第三定律：所有行星的橢圓軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相

5、等.（周期定律） 3 若用 a a 表示橢圓半長(zhǎng)軸，T T 代表公轉(zhuǎn)周期，則開(kāi)普勒第三定律告訴我們： 勺=k T2 觀看動(dòng)畫(huà)：開(kāi)普勒第三定律 a3 【問(wèn)題】：公式 Z =kZ =k 中的比例系數(shù) k k 可能與誰(shuí)有關(guān)？ T2 【解析】：開(kāi)普勒第三定律知：所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期二次方的 比值是一個(gè)常數(shù) k k,可以猜想，這個(gè)“ k k” 一定與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的物體有關(guān)因?yàn)槌?shù) k k 對(duì)于 所有行星都相同，而各行星是不一樣的，故跟行星無(wú)關(guān)，而在運(yùn)動(dòng)系中除了行星就是中 心天體太陽(yáng)，故這一常數(shù)“ k k 一定與中心天體太陽(yáng)有關(guān) 【牢記】：k k 與中心天體（太陽(yáng)）有關(guān) 例 1 1、我

6、們假設(shè)地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)時(shí)的軌道半長(zhǎng)軸為為 a地，公轉(zhuǎn)周期為T(mén)地，火星繞太陽(yáng)運(yùn) 動(dòng)的軌道半徑為a火，公轉(zhuǎn)周期為T(mén)火，那這些物理量之間應(yīng)該滿足怎樣的關(guān)系? 3 3 r地日 火日 丁 廠=k（吊量） |地日 I火日 六、太陽(yáng)系 師：我們現(xiàn)在來(lái)了解一下太陽(yáng)系的各行星及其運(yùn)行情況。 師：自從冥王星于 20062006 年 8 8 月 2424 日被國(guó)際天文聯(lián)會(huì)取消其行星地位，降為“矮行星” 4 后，從此太陽(yáng)系由“九大行星”變?yōu)椤鞍舜笮行恰Ｎ覀兿葋?lái)看一些圖片。5 6 7 7 觀看動(dòng)畫(huà)：九大行星運(yùn)行圖；九大行星 七、開(kāi)普勒三大定律的近似處理 師：從剛才的研究我們發(fā)現(xiàn)，太陽(yáng)系行星的軌道與圓十分接近，所以在中學(xué)階

7、段的研究 中我們按圓軌道處理。這樣，開(kāi)普勒三大定律就可以說(shuō)成 【牢記】： 行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)軌道是圓，太陽(yáng)處在圓心上。 對(duì)某一行星來(lái)說(shuō)，它繞 太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度（或線速度）不變，即行星做勻速圓周 運(yùn)動(dòng)。 所有行星的軌道半徑的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等。若用 R R 代表軌道半 【參考資料】：給出太陽(yáng)系九大行星平均軌道半徑和周期的數(shù)值，供課后驗(yàn)證。 炯系九煒iffl平軸道半徑和I a) a) 開(kāi) 普勒定律不僅適用于 行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)它適用于所有的天體運(yùn)動(dòng)。只不過(guò)對(duì)于不同 徑，T T 代表公轉(zhuǎn)周期，開(kāi)普勒第三定律可以用公式表示為: R3 = =k ,kk ,k 與太陽(yáng)有關(guān)。 行星

8、平均軌道半徑（米） 周期（秒） 水星 5.79 冥 1010 7.60 x 10fi 金星 1.08 XIQH LM x 107 地球 l.xio11 3.16 xio7 火星 2.28 x IQH 5.94 X 107 木1 7.7x1011 3.74 x 10S 土星 143 x 1 即 9.30 x 103 天王星 W x 1012 266 X io? 海王星 4.5Cx1012 5.20 x 109 員王星 刃 x 1013 Wx 109 . 18 k k 水=3.36 =3.36 X 1010 K K 金=3.35 =3.35 X 101018 18 K K 地=3.31 =3.31

9、 X 1010 K K 火=3.36 =3.36 X 101018 擴(kuò) 展 及 注 意: 7 8 3 R3 的，因?yàn)樗鼈兊闹行奶祗w一樣， 均是太陽(yáng)。但月球繞地球運(yùn)動(dòng)的 2與地球繞太陽(yáng)的 T2 T2的中心天體, R3 2二k中的 k k 值不一樣。 T2 如金星繞太陽(yáng)的 與地球是一樣 9 是不一樣的，因?yàn)樗鼈兊淖阋蕴祗w不一樣。 b b） 開(kāi)普勒定律是根據(jù)行星運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)察結(jié)果而總結(jié)歸納出來(lái)的規(guī)律它們 每一條 都是經(jīng)驗(yàn)定律，都是從行星運(yùn)動(dòng)所取得的資料中總結(jié)出來(lái)的規(guī)律開(kāi)普勒定律只涉及運(yùn) 動(dòng)學(xué)、幾何學(xué)方面的內(nèi)容，不涉及力學(xué)原因。 c c） 開(kāi)普勒關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)的確切描述，不僅使人們?cè)诮鉀Q行星的運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題上有

10、了 依據(jù)，更澄清了人們對(duì)天體運(yùn) 動(dòng)神秘、模糊的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也推動(dòng)了對(duì)天體動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的 研究. 例 2 2、下列說(shuō)法中正確的是（ABCDABCD A.A. 大多數(shù)人造地球衛(wèi)星的軌道都是橢圓，地球處在這些橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上 B.B. 人造地球衛(wèi) 星在橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)速度是不斷變化的； 在近日點(diǎn)附近速率大， 遠(yuǎn)地點(diǎn) 附近速率??；衛(wèi)星與地心的連線，在相等時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等 C.C. 大多數(shù)人造地球衛(wèi)星的軌道，跟月亮繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道，都可以近似看做為圓，這些 圓的圓心在地心處 D.D. 月亮和人 造地球衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)，跟行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，遵循相同的規(guī)律 例 3 3、關(guān)于開(kāi)普勒定律，下列說(shuō)法正確的是（ ABC

11、 ABC ） A.A. 開(kāi)普勒定律是根據(jù)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)不斷的、對(duì)行星位置觀測(cè)記錄的大量數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算分 析后獲得的結(jié)論 B.B. 根據(jù)開(kāi)普勒第二定律，行星在橢圓軌道上繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，其速度隨行星與太陽(yáng) 之間距離的變化而變化，距離小時(shí)速度大，距離大時(shí)速度小 C.C. 行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道，可以近似看做為圓，即可以認(rèn)為行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng) D.D. 開(kāi)普勒定律，只適用于太陽(yáng)系，對(duì)其他恒星系不適用；行星的衛(wèi)星（包括人造衛(wèi)星） 繞行星的運(yùn)動(dòng)，是不遵循開(kāi)普勒定律的 例 4 4、地球繞太陽(yáng)的運(yùn)行軌道是橢圓，因而地球與太陽(yáng)之間的距離隨季節(jié)變化。冬至這天地 球離太陽(yáng)最近，夏至最遠(yuǎn)。下列關(guān)于地球在這兩天繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)速度大小的說(shuō)法中，正確 的是 （B B ） A.A. 地球公轉(zhuǎn)速度是不變的 B.B. 冬至這天地球公轉(zhuǎn)速度大 C.C. 夏至這天地球公轉(zhuǎn)速度大 D.D. 無(wú)法確定 例 5 5、關(guān)于行星的運(yùn)動(dòng)說(shuō)法正確的是（BDBD A A、 行星半長(zhǎng)軸越長(zhǎng)，自轉(zhuǎn)周期越大 B B、 行星半長(zhǎng)