物理必修21.行星的运动图片ppt课件

这是一份物理必修21.行星的运动图片ppt课件，共47页。PPT课件主要包含了行星的运动，两种学说的对立，静止不动，开普勒行星运动定律，相等的时间，面积相等，半长轴，公转周期，开普勒定律的理解，答案ACD等内容，欢迎下载使用。

①物理观念：能了解万有引力定律的内涵，会计算人造卫星的环绕速度， 知道第二宇宙速度和第三宇宙速度；能用万有引力定律解释一些天体运动问题．形成与万有引力定律相关的运动与相互作用的观念．
②科学思维：能将一些熟悉的天体运动抽象成匀速圆周运动模型；能分析简单的天体运动问题，通过推理获得结论；能用与万有引力定律相关的理论解释一些天体运动现象；通过构建模型，利用万有引力与圆周运动的理论知识，推算行星运动的相关参量及中心天体的相关物理量．同时知道牛顿力学的局限性，初步了解相对论时空观．
③科学探究：知道卡文迪许实验的重要性，并能提出问题；能体会卡文迪许扭秤实验方案设计的巧妙之处，能感受到科学定律的预测作用；能认识到测定物理常量在科学研究中的重要性；能与同学交流．④科学态度与责任：能认识发现万有引力定律的过程及重要意义，认识科学定律对人类探索未知世界的作用；知道科学包含大胆的想象和创新；有探索太空、了解太空的兴趣，能为牛顿力学对航天技术发展的重大贡献而感到振奋．
本章内容是应用牛顿运动定律研究曲线运动．牛顿运用其运动定律研究天体运动并结合开普勒定律建立了伟大的万有引力定律．牛顿运动定律和万有引力定律构成了牛顿力学的核心内容．
本章重点①开普勒三定律；②万有引力定律及其应用；③第一宇宙速度；④天体质量及密度的计算；⑤人造卫星的运行．本章难点①天体运行时各物理量与运动半径的关系；②对三个宇宙速度的理解；③人造卫星的变轨；④双星问题．
预习导学 | 新知领悟
1．地心说认为________是宇宙的中心，是________的，太阳、月球以及其他星球都绕________运动．代表人物是古希腊天文学家托勒密．2．日心说认为__________是静止不动的，地球和其他行星都绕________运动．代表人物是16世纪波兰天文学家哥白尼．
太阳是宇宙的中心吗？　
根据开普勒行星运动定律，行星绕太阳运动的轨道是椭圆，如图所示．思考以下问题：(1)行星运动过程中，行星和太阳之间的距离是否变化？(2)行星离太阳最近时和离太阳最远时的运动速度的大小是否相同？【答案】(1)不断变化．　(2)不同，离太阳较近时速度较大．
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如图是行星绕太阳运动的轨道示意图，回答以下问题：
【答案】1.开普勒第一定律说明了不同的行星绕太阳运行时椭圆轨道不同，太阳处在椭圆的一个焦点上，各行星绕太阳运行的轨道半长轴是不同的，存在近日点和远日点．2．根据开普勒第二定律可知，绕太阳运动的行星与太阳的连线，在相等时间内扫过的面积相等，因此行星在近日点的速率最大，在远日点的速率最小，即行星从近日点到远日点的过程中做减速运动，从远日点到近日点的过程中做加速运动．3．k值只与中心天体有关，与绕中心天体运行的行星(或卫星)无关，例如，卫星绕地球运行的k值与行星绕太阳运行的k值不同，常数k不是个普适常量．
2．开普勒行星运动定律是总结行星运动的观测结果而得到的规律．它们中的每一条都是经验定律，都是从观测行星运动所取得的资料中总结出来的．3．开普勒三定律是对行星绕太阳运动的总结，实践表明开普勒三定律也适用于其他天体的运动，如月球绕地球的运动，卫星(或人造卫星)绕行星的运动．
精练1　假设某飞船沿半径为R的圆周绕地球运行，其周期为T，地球半径为R0.该飞船要返回地面时，可在轨道上A点将速率降到适当数值，从而沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆与地球表面的B点相切，如图所示．求该飞船由A点运动到B点所需的时间．
变式1　卫星发射进入预定轨道时往往需要进行多次轨道调整．如图所示，某次发射任务中先将卫星送至近地圆轨道，然后卫星从圆轨道上A点加速，控制卫星进入椭圆轨道，最后在B点进入距地高为6R的预定圆形高轨道运动，其中A、B分别是两个圆轨道与椭圆轨道相切之处．已知卫星从A点到B点所需的时间为t0，地球半径为R.假定卫星在两个圆轨道上稳定运行时均做匀速圆周运动，求卫星在高轨道上运行时的周期．
如图，太阳系中行星绕太阳的运动可以近似看成是圆周运动．那么，请回答以下问题：
应用开普勒定律研究天体运动
问题怎么表达开普勒三定律？【答案】
精练2　(多选)太阳系中的第二大行星——土星，它的卫星众多，目前已发现数十颗．下表是有关土卫五和土卫六两颗卫星的一些参数，则两卫星相比较，下列判断正确的是(　　)A．土卫五的公转周期较小B．土卫六的转动角速度较大C．土卫六的向心加速度小D．土卫五的公转速度较大
变式2　太阳系八大行星绕太阳运动的轨道可粗略地认为是圆，各行星的半径、日星距离和质量如表所示：
由表中所列数据可以估算海王星公转的周期最接近于(　　)A．1 050年B．165年C．35年D．15年【答案】B
(1)开普勒定律不仅适用于行星，也适用于卫星或其他天体运动．(2)将两颗卫星的运动看作圆周运动，应用圆周运动规律和开普勒第三定律相结合，就可以分析此类题型.
地球绕太阳运行和二十四节气地球上的二十四节气是我们的祖先通过长期的生活劳动经验总结出来的，并且在相当长的时间内，有力地推进了农业生产的发展，方便了人们的生活，是物理知识应用于生产和生活的典型实例．
专练　二十四节气中的春分和秋分均为太阳直射赤道，春分为太阳从南回归线回到赤道，秋分则为太阳从北回归线回到赤道．某年3月20日为春分，9月23日为秋分，可以推算从春分到秋分为187天，而从秋分到春分则为179天．关于上述自然现象，下列说法正确的是(设两段时间内地球公转的轨迹长度相等)(　　)A．从春分到秋分地球离太阳变远B．从秋分到春分地球离太阳变远C．夏天地球离太阳近D．冬天地球离太阳远
【答案】A【解析】由开普勒第二定律可知，地球与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等．两段时间内地球公转的轨迹长度相等，从春分到秋分地球运动的时间长，则可知地球离太阳距离较远．夏至时地球离太阳最远，A正确．
课堂小练 | 素养达成
1．发现“所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆”的规律的科学家是(　　)A．第谷B．开普勒C．牛顿D．卡文迪许【答案】B【解析】由物理学史知B正确．
2．下列关于行星绕太阳运动的说法中，正确的是(　　)A．所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动B．行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处C．离太阳越近的行星的运动周期越长D．所有行星的轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都相等【答案】D
【解析】所有行星都沿着不同的椭圆轨道绕太阳运动，A错误；行星绕太阳运动时太阳位于行星椭圆轨道的一个焦点处，B错误；根据开普勒第三定律可知，离太阳越近的行星的运动周期越短，C错误；根据开普勒第三定律可知，所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等，D正确．
4．为了探测引力波，“天琴计划”预计发射地球卫星P，其轨道半径约为地球半径的16倍．另一地球卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍．P与Q的周期之比约为(　　)A．2∶1B．4∶1C．8∶1D．16∶1【答案】C