高中物理人教版 (2019)必修 第二册1 行星的运动课文内容ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册1 行星的运动课文内容ppt课件，共51页。PPT课件主要包含了行星的运动，目标体系构建，课前预习反馈，知识点1，地心说与日心说，匀速圆周，知识点2，开普勒行星运动定律，半长轴，公转周期等内容，欢迎下载使用。
〔情 境 导 入〕日出日落，斗转星移，神秘的宇宙壮丽璀璨……
当我们远古的祖先惊叹星空的玄妙时，他们就开始试图破译日月星辰等天文现象的奥秘……到了17世纪，牛顿以他伟大的工作把天空中的现象与地面上的现象统一起来，成功地解释了天体运动的规律。本章我们将学习对人类智慧影响极为深远、在天体运动中起着决定作用的万有引力定律，并了解它的发现历程和在人类开拓太空中的作用。
行星的轨道与圆十分接近，在中学阶段的研究中我们可按圆轨道处理。这样就可以说：1．行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在_______ 。2．行星绕太阳做___________运动。
『判一判』(1)地球是整个宇宙的中心，其他天体都绕地球运动。(　　)(2)同一行星沿椭圆轨道绕太阳运动，靠近太阳时速度增大，远离太阳时速度减小。(　　)(3)太阳系中所有行星都绕太阳做椭圆运动，且它们到太阳的距离都相同。(　　)(4)行星轨道的半长轴越长，行星的周期越长。(　　)
『选一选』(2021·河北石家庄市石家庄二中高一月考)在物理学发展历史中，许多物理学家做出了卓越贡献。以下关于物理学家所作科学贡献的叙述中，正确的是(　　)A．地心说认为地球是宇宙的中心，是静止不动的B．伽利略提出了“日心说”C．牛顿提出了“日心说”D．哥白尼发现了行星运动三大定律解析：地心说认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，A正确；哥白尼提出了“日心说”，B、C错误；开普勒发现了行星运动三定律，D错误。
『想一想』可以用一条细绳和两只图钉来画椭圆。如图，把白纸铺在木板上，然后按上图钉。把细绳的两端系在图钉上，用一支铅笔紧贴着细绳滑动，使绳始终保持张紧状态。铅笔在纸上画出的轨迹就是椭圆，图钉在纸上留下的痕迹叫作椭圆的焦点。保持绳长不变，当两焦点不断靠近时，椭圆形状如何变化？焦点重合时，半长轴转变为什么？答案：当两焦点不断靠近时，椭圆的形状越来越圆；当两焦点重合时，椭圆变为圆，半长轴转变为圆的半径。
如图所示是地球绕太阳公转及四季的示意图，由图可知地球在春分日、夏至日、秋分日和冬至日四天中哪一天绕太阳运动的速度最大？哪一天绕太阳运动的速度最小？
提示：冬至日，夏至日。由图可知，冬至日地球在近日点附近，夏至日在远日点附近，由开普勒第二定律可知，冬至日地球绕太阳运动的速度最大，夏至日地球绕太阳运动的速度最小。
1．开普勒第一定律解决了行星的轨道问题(1)不同行星绕太阳运行的轨道是不同的，但是它们都是椭圆，多数行星的轨道都接近于圆，因此称之为轨道定律。(2)所有轨道都有一个共同的焦点——太阳。
2．开普勒第二定律解决了行星绕太阳运动的速度大小问题(1)如图所示，如果时间间隔相等，由开普勒第二定律可知，阴影部分面积相等，可见离太阳越近，行星所经过的弧长越长，速率越大，因此称之为面积定律。(2)近日点速率大，远日点速率小；由远日点向近日点做加速运动，由近日点向远日点做减速运动。
(2)该定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕地球的运动，常数k只与地球有关，也就是说k值大小由中心天体决定。4．开普勒第二定律与开普勒第三定律的区别：前者揭示的是同一行星在距太阳不同距离时的运动快慢的规律，后者揭示的是不同行星绕同一中心天体运动快慢的规律。
如图所示，火星和地球都在围绕太阳旋转，其运行轨道是椭圆，根据开普勒行星运动定律可知(　　)A．火星绕太阳运动过程中，速率不变B．火星绕太阳运行一周的时间比地球的长C．地球靠近太阳的过程中，运行速率将减小D．火星远离太阳的过程中，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积逐渐增大
解析：根据开普勒第二定律：对每一个行星而言，行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，行星在此椭圆轨道上运动的速度大小不断变化，故A、D错误；由于火星的半长轴比较大，所以火星绕太阳运行一周的时间比地球的长，故B正确；行星由远日点向近日点运动时，其速率将增大，故C错误。
(1)“在相等的时间内，行星与太阳连线扫过的面积相等”是对于同一颗行星而言的，对不同行星则不成立。
1．(2021·江苏苏州中学高一月考)如图是行星绕太阳运行的示意图，下列说法正确的是(　　)A．行星速率最大时在B点B．行星速率最小时在C点C．行星从A点运动到B点做减速运动D．行星从A点运动到B点做加速运动
解析：由开普勒第二定律知行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等，A点为近日点，行星的运行速率最大，B点为远日点，行星的运行速率最小，A、B错误；行星由A点到B点的过程中，离太阳越来越远，所以行星的速率越来越小，C正确，D错误。
如图所示是火星冲日的年份示意图，请思考：(1)观察图中地球、火星的位置，地球和火星谁的公转周期更长？(2)已知地球的公转周期是一年，由此计算火星的公转周期还需要知道哪些数据？(3)地球、火星的轨道可近似看成圆轨道，开普勒第三定律还适用吗？
提示：(1)由题图可知，地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离，根据开普勒第三定律可得：火星的公转周期更长一些；(2)还需要知道地球、火星各自轨道的半长轴；
1．模型构建天体虽做椭圆运动，但它们的轨道一般接近圆。中学阶段我们在处理天体运动问题时，为简化运算，一般把天体的运动当作圆周运动来研究，并且把它们视为做匀速圆周运动，椭圆的半长轴即为圆半径。
3．适用规律天体的运动遵循牛顿运动定律及匀速圆周运动规律，它的运动与一般物体的运动在应用这两规律上没有区别。
飞船沿半径为R的圆周绕地球运动，其周期为T。如果飞船要返回地面，可在轨道上某点A处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在B点相切，如图所示。如果地球半径为R0，求飞船由A点运动到B点所需要的时间。
[一题多变]上例中，飞船在半径为R的圆周轨道与椭圆轨道上运行时的周期之比为多少？
开普勒第三定律的应用方法1．应用开普勒第三定律求解涉及椭圆轨道、运动周期相关问题的步骤：(1)判断两个行星的中心天体是否相同，只有对同一个中心天体开普勒第三定律才能适用；(2)明确题中给出的周期或半径关系；(3)根据开普勒第三定律列式求解。2．如果将椭圆轨道近似按圆形轨道处理，那么开普勒第三定律中椭圆的半长轴近似为圆的半径。
2．太阳系有八大行星，八大行星离太阳的远近不同，绕太阳运转的周期也不相同。下列反映公转周期与行星轨道半长轴的关系图像中正确的是(　　)
易错点：对开普勒行星运动定律理解不透彻而出错刘军同学认为尽管太阳系里所有的行星和行星的卫星运行的轨道各不相同，但其椭圆轨道半长轴a的三次方跟它公转周期T的二次方之比等于同一个常量k。你认为对吗？答案：不对。
1．(2022·全国浙江省新昌中学高一)2021年4月28日，国际行星防御大会召开，我国代表介绍了正在论证的小行星探测任务。关于开普勒行星运动定律，下列说法中正确的是(　　)A．牛顿发现万有引力定律后，开普勒整理牛顿的观测数据后，发现了行星运动的规律B．此定律不仅适用于行星绕太阳运动，也适用于宇宙中其他卫星绕行星的运动
解析：在开普勒发现了行星的运行规律后，牛顿才发现万有引力定律，开普勒整理第谷的观测数据后，发现了行星运动的规律，A错误；开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳运动，还适用于宇宙中其他卫星绕行星的运动，B正确；公式中的k值由中心天体决定，只要是中心天体一样，k值一样，C错误；由开普勒第二定律可知，日星连线相同时间内扫过面积相等，行星绕太阳在椭圆轨道上运动时，线速度大小在变化，越靠近太阳，线速度越大，反之，则越小，D错误。
2．(2022·河北高一月考)开普勒被誉为“天空的立法者”、关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是(　　)A．太阳系的行星绕太阳做匀速圆周运动B．同一行星在绕太阳运动时近日点速度小于远日点速度C．绕太阳运行的多颗行星中离太阳越远的行星公转周期越大D．地球在宇宙中的地位独特，太阳和其他行星都围绕着它做圆周运动
3．(2022·宁夏银川高一期中)1980年10月14日，中国科学院紫金山天文台发现了一颗绕太阳运行的小行星，2001年12月21日，经国际小行星中心和国际小行星命名委员会批准，将这颗小行星命名为“钱学森星”，若将地球和“钱学森星”绕太阳的运动都看作匀速圆周运动，它们的运行轨道如图所示。已知“钱学森星”绕太阳运行一周的时间约为3.4年，设地球绕太阳运行的轨道半径为R，则“钱学森”星绕太阳运行的轨道半径约为(　　)