【物理】行星的運動課件-2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊

7.1行星的運動學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解人類對行星運動規(guī)律的認(rèn)識過程.2.初步理解開普勒行星運動定律，了解k值的大小只與中心天體有關(guān).3.知道天普勒行星運動定律的科學(xué)價值.考試要求必考a浩瀚宇宙，天體運行．開普勒描述了行星的運動規(guī)律，許多科學(xué)家對運動的原因也提出各種猜想，如圖所示．開普勒第一定律：所有行星繞太陽的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上。開普勒行星運動規(guī)律焦點太陽焦點●開普勒第二定律：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。開普勒行星運動規(guī)律遠(yuǎn)處速度慢近處速度快開普勒第三定律：所有行星的橢圓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。表達式：a3T2=k半長軸行星繞太陽公轉(zhuǎn)的周期探究2：行星半長軸(x106km)公轉(zhuǎn)周期(天)K值水星5787.973.36×1018金星1082253.35×1018地球1493653.31×1018火星2286873.36×1018木星7784333土星142610759天王星286930686海王星449560188同步衛(wèi)星0.04241月球0.384427.322結(jié)論k值與中心天體有關(guān)，而與環(huán)繞天體無關(guān)

觀察九大行星圖思考2、金星與地球都在繞太陽運轉(zhuǎn),那么金星上的一天肯定比24小時短嗎?1、冥王星離太陽“最遠(yuǎn)”，繞太陽運動的公轉(zhuǎn)周期最長，對嗎？實際上行星繞太陽的運動很接近圓，在中學(xué)階段，可近似看成圓來處理問題，那么開普勒三定律的形式又如何？1、多數(shù)行星繞太陽運動的軌道十分接近圓，太陽處在圓心；2、對某一行星來說，它繞太陽做圓周運動的角速度（或線速度大?。┎蛔?，即行星做勻速圓周運動；3、所有行星軌道半徑的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等?！纠?】下列說法正確的是()A.地球是宇宙的中心，太陽、月亮及其他行星都繞地球運動B.太陽是靜止不動的，地球和其他行星繞太陽轉(zhuǎn)動C.地球是繞太陽運動的一顆行星D.日心說和地心說都是正確的C【解析】地球和太陽都不是宇宙的中心，地球在繞太陽公轉(zhuǎn)，是太陽系中的一顆行星，C對。地心說是錯誤的，日心說也是不正確的，太陽也只是浩瀚宇宙中的一顆恒星。選C?！驹u析】與地心說相比，日心說在天文學(xué)上的應(yīng)用更廣泛、更合理些。它們都沒有認(rèn)識到天體運動遵循的規(guī)律與地面上物體運動的規(guī)律是相同的，但都是人類對宇宙的積極的探索性認(rèn)識。1關(guān)于天體的運動以下說法正確的是（）A.天體的運動毫無規(guī)律，無法研究B.天體的運動是最完美的、和諧的勻速圓周運動C.太陽從東邊升起，從西邊落下，所以太陽繞地球運動D.太陽系中所有行星都圍繞太陽運動D【例2】某行星繞太陽運行的橢圓軌道如圖6-1-4所示，太陽在橢圓軌道的一個焦點上。A、B兩點是橢圓焦點連線與橢圓軌道的交點。已知A、B到焦點F的距離分別是a和b，則行星在A、B兩點處速率的比值是多少？圖6-1-4【解析】設(shè)在很短的時間t內(nèi)，行星在A點附近由m運動到n；而在遠(yuǎn)日點B附近，行星在相同的時間t內(nèi)從d運動到c。由開普勒第二定律，行星與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過的面積相等，即SmFn＝ScFd。因為時間t很短，所以弧nm與弧cd可近似地認(rèn)為是直線，而橢圓扇形nFm和cFd可以認(rèn)為是三角形，所以avAt/2=bvBt/2，vA/vB=b/a?！敬鸢浮縝/a【評析】由幾何上的關(guān)系利用近似也可以來處理天體的有關(guān)問題。2地球繞太陽運動的軌道是一橢圓，當(dāng)?shù)厍驈慕拯c到遠(yuǎn)日點運動時，地球運動的速度大小(地球運動中受到太陽的引力方向在地球與太陽的連線上，并且可以認(rèn)為這時地球只受到太陽的吸引力)()A.不斷增大B.逐漸減小C.大小不變D.沒有具體數(shù)值，無法判斷B【例3】飛船沿半徑為R的圓周繞地球運動，其周期為T，如圖6-1-5所示，如果飛船要返回地面，可在軌道上某一點A處將速率降低到適當(dāng)值，從而使飛船沿著以地心為焦點的橢圓軌道運行，橢圓與地球表面在B點相切，已知地球半徑為r，求飛船由A點運動到B點所需的時間。圖6-1-5【解析】飛船沿橢圓軌道返回地面，由題圖可知，當(dāng)飛船由A點運動到B點時所需的時間剛好是半個周期，設(shè)飛船沿橢圓軌道運動的周期為T′，沿圓軌道運動的周期為T，圓軌道的半徑為R，地球半徑為r，則橢圓的半長軸為(R+r)/2。根據(jù)開普勒第三定律有所以飛船由A點運動到B點的時間為。【答案】【評析】解答此題應(yīng)把握以下三點：（1）飛船在不同軌道上的周期不同。（2）確定橢圓軌道半長軸的大小。（3）應(yīng)用開普勒第三定律列方程。關(guān)于開普勒行星運動的公式，以下理解正確的是()A.k是一個與行星無關(guān)的量B.若地球繞太陽運轉(zhuǎn)軌道的半長軸為a地，周期為

T地；若月球繞地球運轉(zhuǎn)軌道的半長軸為a月，周期為T月，則C.T表示行星的自轉(zhuǎn)周期D.T表示行星的公轉(zhuǎn)周期AD31.(對開普勒定律的認(rèn)識)關(guān)于行星繞太陽運動，下列說法正確的是A.行星在橢圓軌道上繞太陽運動的過程中，其速度與行星和太陽之間的距離有關(guān)，距離小時速度小，距離大時速度大B.所有行星都在橢圓軌道上繞太陽運動，太陽在橢圓軌道的一個焦點上C.所有行星繞太陽運動的周期都是相等的D.所有行星的公轉(zhuǎn)周期與行星的軌道半徑成正比√解析答案123解析由開普勒第二定律知行星離太陽距離小時速度大，距離大時速度小，A錯誤；由開普勒第一定律知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，B正確；由開普勒第三定律知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，C、D錯誤.1232.(開普勒第三定律的理解)關(guān)于太陽系八大行星的運動，以下說法正確的是A.行星軌道的半長軸越長，自轉(zhuǎn)周期就越大B.行星軌道的半長軸越長，公轉(zhuǎn)周期就越小C.水星的半長軸最短，公轉(zhuǎn)周期最大D.海王星離太陽“最遠(yuǎn)”，繞太陽運動的公轉(zhuǎn)周期最大解析答案√123解析行星的自轉(zhuǎn)周期與其軌道半長軸無關(guān)，A錯誤；由＝k知，行星軌道的半長軸越長，公轉(zhuǎn)周期就越大，行星軌道的半長軸越短，公轉(zhuǎn)周期就越小，B、C錯誤，D正確.1233.(開普勒第三定律的應(yīng)用)某行星繞太陽運行的橢圓軌道如圖6所示，F(xiàn)1和F2是橢圓軌道的兩個焦點，行星在A點的速率比在B點的大，則太陽位于A.F2 B.A C.F1 D.B答案解析根據(jù)開普勒第二定律：太陽和行星的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積，因為行星在A點的速率比在B點的速