2023學(xué)年完整公開(kāi)課版《行星的運(yùn)動(dòng)》

行星的運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解地心說(shuō)和日心說(shuō)兩種學(xué)說(shuō)的內(nèi)容。2.理解開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)三定律的內(nèi)容。3.了解人們對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)過(guò)程是漫長(zhǎng)復(fù)雜的,真理是來(lái)之不易的。一、兩種對(duì)立的學(xué)說(shuō)1.地心說(shuō):_____是宇宙的中心,是靜止不動(dòng)的,太陽(yáng)、月亮以及其他行星都繞_____運(yùn)動(dòng)。2.日心說(shuō):_____是宇宙的中心,是靜止不動(dòng)的,地球和其他行星都繞_____運(yùn)動(dòng)。3.局限性: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)。但計(jì)算所得數(shù)據(jù)和丹麥天文學(xué)家_____的觀測(cè)數(shù)據(jù)不符。地球地球太陽(yáng)太陽(yáng)勻速圓周第谷【自我思悟】1.太陽(yáng)每天都是東升西落,這一現(xiàn)象是否說(shuō)明太陽(yáng)是繞著地球轉(zhuǎn)的?為什么?提示:否。太陽(yáng)是太陽(yáng)系的中心,地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn),由于地球同時(shí)還在自轉(zhuǎn),所以造成了太陽(yáng)東升西落的現(xiàn)象。2.日心說(shuō)具有什么樣的局限性?提示:日心說(shuō)在證明地球和其他行星是圍繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)的同時(shí),也有缺陷:太陽(yáng)并非宇宙中心,而是太陽(yáng)系的中心;地球和其他行星的運(yùn)行軌道是橢圓而不是圓。二、開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律定律內(nèi)容公式或圖示開(kāi)普勒第一定律所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是_____,太陽(yáng)處在_____的一個(gè)_____上開(kāi)普勒第二定律對(duì)任意一個(gè)行星來(lái)說(shuō),它與太陽(yáng)的連線(xiàn)在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)___________橢圓橢圓焦點(diǎn)相等的面積定律內(nèi)容公式或圖示開(kāi)普勒第三定律所有行星的軌道的_______的三次方跟它的_________的二次方的比值都相等公式:=k,k是一個(gè)與行星_____的常量半長(zhǎng)軸公轉(zhuǎn)周期無(wú)關(guān)【自我思悟】1.圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的行星的速率是一成不變的嗎?提示:不是。根據(jù)開(kāi)普勒第二定律,行星離太陽(yáng)近時(shí)運(yùn)動(dòng)速率大,離太陽(yáng)遠(yuǎn)時(shí)運(yùn)動(dòng)速率小。2.行星軌道的半長(zhǎng)軸越長(zhǎng),行星的運(yùn)行周期越長(zhǎng)嗎?提示:根據(jù)開(kāi)普勒第三定律,行星的半長(zhǎng)軸的三次方與它的公轉(zhuǎn)周期的二次方成正比,故半長(zhǎng)軸越長(zhǎng),行星的運(yùn)行周期越長(zhǎng)。三、行星運(yùn)動(dòng)的一般處理方法行星的軌道與圓十分接近,在中學(xué)階段的研究中我們按圓軌道處理,即:定律近似處理開(kāi)普勒第一定律行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道十分接近圓,太陽(yáng)處在_____開(kāi)普勒第二定律對(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(xiàn)速度大小)_____,即行星做_________運(yùn)動(dòng)開(kāi)普勒第三定律所有行星_________的三次方跟它的_________的二次方的比值都相等,表達(dá)式為圓心不變勻速圓周軌道半徑公轉(zhuǎn)周期【自我思悟】1.勻速圓周運(yùn)動(dòng)有什么樣的特點(diǎn)?提示:勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度大小、角速度和周期均保持不變。2.行星的軌道與圓十分接近,在中學(xué)階段的研究中我們通常按圓軌道處理,這樣做有什么好處?提示:圓周運(yùn)動(dòng)要比橢圓運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)單得多,將行星的軌道按圓軌道處理可以將問(wèn)題大大簡(jiǎn)化。一、對(duì)開(kāi)普勒三定律的理解定律認(rèn)識(shí)角度理解開(kāi)普勒第一定律對(duì)空間分布的認(rèn)識(shí)各行星的橢圓軌道盡管大小不同,但是太陽(yáng)是所有軌道的一個(gè)共同焦點(diǎn),所以又稱(chēng)焦點(diǎn)定律不同行星的軌道是不同的,可能相差很大行星的橢圓軌道很接近圓,半長(zhǎng)軸與半短軸接近定律認(rèn)識(shí)角度理解開(kāi)普勒第二定律對(duì)速度大小的認(rèn)識(shí)該定律又叫面積定律,反映了同一行星沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)靠近太陽(yáng)時(shí)速度增大,沿橢圓軌道遠(yuǎn)離太陽(yáng)時(shí)速度減小近日點(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),所以近日點(diǎn)速度最大,遠(yuǎn)日點(diǎn)速度最小定律認(rèn)識(shí)角度理解開(kāi)普勒第三定律對(duì)周期長(zhǎng)短的認(rèn)識(shí)反映了行星公轉(zhuǎn)周期跟軌道半長(zhǎng)軸之間的依賴(lài)關(guān)系。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與其中心天體有關(guān)【微思考】(1)如圖所示是地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)時(shí)的示意圖,由圖可知地球在春分日、夏至日、秋分日和冬至日四天中哪天繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的速度最大?提示:冬至日。由圖可知,冬至日地球在近日點(diǎn)附近,由開(kāi)普勒第二定律可知,冬至日地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的速度最大。(2)如圖所示是“金星凌日”的