高中1 行星的运动多媒体教学ppt课件

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1.了解人类对行星运动规律的认识历程,知道开普勒行星运动定律及其科学价值。(物理观念)2.知道行星绕太阳运动的原因,知道引力提供了行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力。(科学思维)3.认识到科学研究一般从最基本的观念开始,凭借对现象的观测、模型的构建以及模型与事实之间的相互作用,不断修正原有的观念和模型,使其逐步接近真实,获得物理规律。(科学探究)4.认识到相信自然的简单和谐是科学家研究的动力之一,尊重客观事实、坚持实事求是是科学研究的基本态度和社会责任。(科学态度与责任)
一、两种对立的学说1.地心说:地球是宇宙的中心,是静止不动的,太阳、月亮以及其他星体都绕地球运动。代表人物:托勒密。2.日心说:太阳是宇宙的中心,是静止不动的,地球和其他行星都绕太阳运动。代表人物:哥白尼。3.局限性:地心说和日心说都把天体的运动看得很神圣,认为天体的运动必然是最完美、最和谐的匀速圆周运动。
二、开普勒定律1.开普勒第一定律:所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上。2.开普勒第二定律:对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等。3.开普勒第三定律:所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等。其表达式为 =k,其中a是椭圆轨道的半长轴,T是公转周期,k是一个对所有行星都相同的常量。
想一想怎样用几何方法证明行星离太阳越近速度越大。
三、行星运动的一般处理方法行星的轨道与圆十分接近,中学阶段按圆轨道来处理,运动规律可描述为:1.行星绕太阳运动的轨道十分接近圆,太阳处在圆心。2.对某一行星来说,它绕太阳做圆周运动的角速度(或线速度大小)不变,即行星做匀速圆周运动。3.所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等,表
1.正误辨析,判断结果为错误的小题说明原因。(1)行星绕太阳运动一周的时间内,它离太阳的距离是不变的。(　　)答案 ×解析 行星绕太阳运动的轨道是椭圆,太阳在椭圆的一个焦点上,所以行星到太阳的距离是变化的。
(3)开普勒定律除适用于行星绕太阳的运动外,还适用于其他天体绕中心天体的运动。(　　)答案 √
答案 ×解析 常量k与行星无关,与中心天体的质量有关。
2.如图所示,椭圆为地球绕太阳运动的轨道,A、B分别为地球绕太阳运动的近日点和远日点,地球经过这两点时的速率分别为vA和vB;阴影部分为地球与太阳的连线在相等时间内扫过的面积,分别用SA和SB表示,则vA　　　　　vB、SA　　　　　SB。(均选填“>”“=”或“<”) 
下图为行星绕太阳转动的示意图,观察各行星的运动轨迹,它们是规则的圆形吗?它们绕太阳一周的时间分别为,水星约88天、金星225天、地球约365天、火星约687天、木星约11.9年、土星约29.7年、天王星约84.3年、海王星约165.2年,据此猜测行星绕太阳运动的周期与它们到太阳的距离有什么样的定性关系?
要点提示 行星的运动轨迹不是规则的圆形,是椭圆;离太阳越远的行星绕太阳运动一周的时间越长。
补充说明:(1)行星的轨道都是椭圆,不同行星轨道的半长轴不同,即各行星的椭圆轨道不同,但太阳是所有椭圆轨道的共同焦点。(2)近日点、远日点分别是行星距离太阳的最近点、最远点,同一行星在轨道上离太阳越近时,速度越大,在近日点速度最大,在远日点速度最小。
(3)公式 =k不只适用于太阳,还适用于所有的行星绕着恒星的运动,也适用于卫星绕着行星的运动,其中的k只与中心天体有关,与环绕天体没有关系。(4)公式 =k,对于同一中心天体来说,k的数值相同;对于不同的中心天体来说,k的数值不同。
例1火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行,根据开普勒定律可知(　　)A.太阳位于木星运行轨道的中心B.火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等C.火星与木星公转周期之比的二次方等于它们轨道半长轴之比的三次方D.相同时间内,火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积
答案 C解析 根据开普勒行星运动定律,火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行时,太阳位于椭圆的一个焦点上,选项A错误;行星绕太阳运行的轨道不同,周期不同,运行速度大小也不同,选项B错误;由开普勒第三定律知,选项C正确;火星与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等,木星与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等,但这两个面积不相等,选项D错误。
规律方法 行星绕太阳运动时,太阳位于椭圆的一个焦点上。行星靠近太阳的过程中,速度增加,在近日点速度最大;行星远离太阳的时候,速度减小,在远日点速度最小。行星轨道半长轴的三次方与周期的二次方之比是一个常量。
变式训练1如图所示是行星m绕恒星M运动情况的示意图,下列说法正确的是(　　)A.速度最大点是B点B.速度最小点是C点C.m从A到B做减速运动D.m从B到A做减速运动
答案 C解析 由开普勒第二定律可知,在近日点行星运动速度最大,在远日点行星运动速度最小,因此A、B错误;行星由A向B运动的过程中,其速度减小,故C正确,D错误。
如图所示是火星和地球绕太阳运转的轨道示意图,观察图中地球、火星的位置,请思考:
(1)地球和火星,谁的公转周期更长?(2)根据地球的公转周期计算火星的公转周期还需要知道什么数据?
要点提示 (1)根据开普勒第三定律,因为火星的轨道半径更大,所以火星的公转周期更长。(2)根据 =k,要计算火星周期,除了要知道地球的公转周期,还要知道地球和火星绕太阳公转的轨道半径。
1.行星运动的近似处理行星绕太阳运动的轨道十分接近圆,太阳处在圆心,行星绕太阳做匀速圆周运动。2.开普勒第三定律的应用
例2如图所示,飞船沿半径为R的圆周绕地球运动,其周期为T,地球半径为R0。若飞船要返回地面,可在轨道上某点A处将速率降到适当的数值,从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运行,椭圆与地球表面在B点相切,求飞船由A点到B点所需要的时间。
1.(多选)根据德国天文学家开普勒的行星运动三定律,下列说法正确的是(　　)A.所有行星都绕太阳做匀速圆周运动,太阳处在圆心上B.所有行星都绕太阳做椭圆轨道运动,太阳处在椭圆的一个焦点上C.离太阳较远的行星,围绕太阳转一周的时间长D.地球绕太阳运动的速率是不变的
解析 所有行星都绕太阳做椭圆轨道运动,太阳处在椭圆的一个焦点上,选项A错误,B正确;由 =k知,选项C正确;地球绕太阳做椭圆轨道运动,靠近太阳时,速率变大,远离太阳时,速率变小,选项D错误。
2.理论和实践证明,开普勒定律不仅适用于太阳系中的天体运动,而且对一切天体(包括卫星绕行星的运动)都适用。对于开普勒第三定律的公式 =k,下列说法正确的是(　　)A.公式只适用于轨道是椭圆的运动B.式中的k值,对于所有星系中的中心天体都相等C.式中的k值,只与中心天体有关,与绕中心天体旋转的行星(或卫星)无关D.若已知月球与地球之间的距离,根据公式可求出地球与太阳之间的距离
解析 行星和卫星的轨道可以近似为圆,公式 =k也适用,故选项A错误。比例系数k是一个由中心天体决定而与行星无关的常量,但在不同的星系中,k值不同,故选项B错误,C正确。月球绕地球转动的k值与地球绕太阳转动的k值不同,故选项D错误。