【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1.知道地心說和日心說的內(nèi)容及爭論的焦點。2.明確開普勒三大定律,能應(yīng)用三定律分析問題?！窘涣饔懻摗恳?、天體運動發(fā)展史問題1：我們經(jīng)?？吹教栕缘厍驏|方升起，又落到地球西方，也就是說，我們看到的現(xiàn)象似乎是太陽繞地球轉(zhuǎn)，這正是古代人們對天體運動存在的一種看法，你知道古代人們對天體運動的認識主要存在哪些觀點嗎？各觀點的代表人物又是誰？地心說：認為地球是靜止不動，太陽、月亮及其他行星都繞地球運動，地球是宇宙的中心。代表人物是古希臘學(xué)者托勒密。日心說：行星和地球繞太陽做勻速圓周運動，只有月球環(huán)繞地球運行。代表人物是波蘭天文學(xué)家哥白尼。問題2：“日心說”為什么能戰(zhàn)勝“地心說”？“日心說”之所以能夠戰(zhàn)勝“地心說”是因為好多“地心說”不能解析的現(xiàn)象“日心說”則能說明，也就是說，“日心說”比“地心說”更科學(xué)，更接近事實。例如：若地球不動，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)相同的，而事實上，每天白天的長短不同，冷暖不同。而“日心說”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。問題3：丹麥天文學(xué)家第谷對天文學(xué)做了怎樣的貢獻？到了17世紀初，伽利略發(fā)明了望遠鏡。1609年，他發(fā)現(xiàn)了圍繞木星轉(zhuǎn)動的“月球”，進一步表明地球不是所有天體運動的中心。第谷之前人們測量天體位置的誤差大約是10′，第谷把這個不確定性減小到2′。他的觀測結(jié)果為哥白尼的學(xué)說提供了關(guān)鍵性的支持。問題4：作為第谷的學(xué)生，德國天文學(xué)家開普勒對第谷的觀測數(shù)據(jù)進行了計算與研究，發(fā)現(xiàn)了什么問題？他是如何解決的？并總結(jié)出怎樣的規(guī)律？開普勒相信哥白尼的學(xué)說，他按行星繞太陽做勻速圓周運動的觀點來思考問題。但在對火星軌道的研究中，70余次嘗試所得的結(jié)果都與第谷的觀測數(shù)據(jù)有至少8′的偏差。他想這是因為行星的運動并非勻速圓周運動。他經(jīng)過多年的嘗試性計算，終于發(fā)現(xiàn)并先后于1609年和1619年發(fā)表了行星運動的三個定律。二、開普勒定律情境1：古人認為天體做的是最完美、最和諧的勻速圓周運動。開普勒他發(fā)現(xiàn)假設(shè)行星做勻速圓周運動，計算所得的數(shù)據(jù)與第谷的觀測數(shù)據(jù)不符，只有認為行星做橢圓運動，才能解釋這種差別。你知道什么是橢圓？橢圓有著怎樣的特點嗎？動手試試吧。問題：開普勒第一定律的內(nèi)容是什么?從哪個方面描述了行星繞太陽運動的規(guī)律？開普勒第一定律: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。軌道定律【交流討論】情境2：仔細觀察分析地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)的軌跡和運動參數(shù)，你能否判斷相同時間內(nèi)地球和太陽的連線與軌跡圍成的面積有什么關(guān)系？近日點速度近日點日地距離遠日點速度遠日點日地距離運動參數(shù)30.287km/s147,098,074.0km29.291km/s152,097,701.0km太陽衛(wèi)星【交流討論】問題1：在較短時間內(nèi)，日地連線和軌跡圍成的面積可看做什么形狀？問題2：試計算一秒內(nèi)該面積的大??？問題3：根據(jù)計算結(jié)果，你能得出什么結(jié)論？三角形面積相等問題4：如圖所示是地球繞太陽公轉(zhuǎn)時的示意圖，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運動的速度最大？提示：由開普勒第二定律可知，近日點，速度大，遠日點，速度小。冬至日地球繞太陽運動的速度最大開普勒第二定律：

對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過的面積相等。

開普勒第二定律告訴我們：當行星離太陽較近的時候，運行的速度較大，而離太陽較遠的時候速度較小。面積定律地球水星金星火星木星土星天王星周期/天365.2588224.7686.984263.21076030976軌道半徑/×107m149605791108202279472873142940287099上表是太陽系中各行星的運行參數(shù)觀察以上數(shù)據(jù)，你能觀察出數(shù)據(jù)之間有什么規(guī)律嗎？情境3：【交流討論】對于表格中復(fù)雜且看似無規(guī)律的數(shù)據(jù)如何進行簡化并探索其中的規(guī)律1、以地球的周期和半徑為基本單位，就可以得到較為簡化的數(shù)據(jù)地球水星金星火星木星土星天王星周期/天365.2588224.7686.984263.21076030976周期/地球年軌道半徑/107m149605791108202279472873142940287099軌道半徑/AU10.240.621.8811.6729.4684.8010.380.721.525.209.5819.182、對周期和半徑進行數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換，求lgT以及l(fā)gR地球水星金星火星木星土星天王星周期/地球年10.240.621.8811.6729.4684.80lgT軌道半徑/AU10.380.721.525.209.5819.18lgR0.62-0.210.271.071.52.0-0.42-0.140.180.7211.33、找尋lgT和lgR的規(guī)律關(guān)系地球水星金星火星木星土星天王星lgT-0.62-0.210.271.071.52.0lgR-0.42-0.140.180.7211.3lgT/lgR1.471.501.50

1.481.501.54數(shù)據(jù)表明，各行星圍繞太陽運動時3、找尋lgT和lgR的規(guī)律關(guān)系開普勒第三定律

：所有行星軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比都相等。若用a代表橢圓軌道的半長軸，T代表公轉(zhuǎn)周期。比值k是一個對所有行星都相同的常量。在中學(xué)階段，可以認為對某一行星來說，它繞太陽做圓周運動的角速度（或線速度）不變，即行星做勻速圓周運動。1.(多選）關(guān)于行星運動，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.太陽是宇宙的中心，地球是圍繞太陽運動的一顆行星C.宇宙每時每刻都是運動的，靜止是相對的D.無論是日心說還是地心說，在研究行星運動時都是有局限性的CD2.判斷題(1)宇宙的中心是太陽，所有行星都在繞太陽做勻速圓周運動(

)(2)開普勒定律僅適用于行星繞太陽的運動()(3)所有行星繞太陽運轉(zhuǎn)的周期都是相等的()(4)在中學(xué)階段可認為地球圍繞太陽做圓周運動()(5)行星的軌道半徑和公轉(zhuǎn)周期成正比()(6)公式

中的a可認為是行星的軌道半徑()(7)圍繞太陽運動的行星的速率是一成不變的()×××××√√3.如圖所示，某人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，其軌道半徑為月球繞地球運轉(zhuǎn)半徑的1/9，設(shè)月球繞地球運動的周期為27天，則此衛(wèi)星的運轉(zhuǎn)周期大約是（）A.1/9天

B.1/3天C.1天