粤教版 (2019)必修 第二册第一节 认识天体运动集体备课课件ppt

这是一份粤教版 (2019)必修 第二册第一节 认识天体运动集体备课课件ppt，共39页。PPT课件主要包含了第一节认识天体运动，课前·自主预习，地心说和日心说，静止不动，开普勒定律，相等的时间，面积相等，半长轴，公转周期，课堂·重难探究等内容，欢迎下载使用。
①物理观念：了解开普勒三大定律和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；能分析一些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，体会万有引力定律等知识在航天科技中发挥的巨大作用．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；有了解太空、探索太空的兴趣，能为万有引力定律对航天技术发展的巨大贡献而感到振奋．
本章重点　①开普勒三大定律；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．
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？【答案】不是．
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，行星与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．
对开普勒行星运动定律的理解
2．开普勒行星运动定律是总结行星运动的观测结果结合严密的数学推理得到的定律．它们中的每一条都是经验定律．3．开普勒行星运动定律是对行星绕太阳运动的总结，实践表明开普勒行星运动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．
例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，从而变为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．
【解析】飞船沿半径为R的圆周绕地球运行时，其半长轴r＝R.飞船沿椭圆轨道运行时，其周期记为T′，轨道半长轴
B．围绕地球运行的卫星不适用该规律C．T表示行星运动的公转周期D．k是一个与中心天体质量有关的量
【答案】CD　【解析】公式中的T表示行星绕中心天体运动的公转周期，k是一个与中心天体质量有关的量，C、D正确；开普勒第三定律成立的条件是指同一个中心天体，式子中的k值才相等，A错误；围绕地球运行的所有卫星，中心天体均为地球，同样适用该规律，B错误．
1．为了简化运算，一般把天体运动当成匀速圆周运动来研究，此时椭圆的半长轴近似为圆周的半径．
应用开普勒定律研究天体运动
例2　如图所示，某卫星绕行星沿椭圆轨道运行，图中S1、S2两部分阴影面积大小相等．则下列关于卫星运动的说法正确的是(　　)A．卫星在b点的速率等于在d的速率B．卫星在b点的速率小于在d的速率C．卫星从a到b的运行时间大于从c到d的运行时间D．卫星从a到b的运行时间等于从c到d的运行时间【答案】D　
【解析】卫星绕行星沿椭圆轨道运行，根据开普勒第二定律，在b点时离行星近，在d点时离行星远，则卫星在b点的速率大于在d的速率，A、B错误；根据开普勒第二定律知，S1、S2两部分阴影面积大小相等，则卫星从a到b的运行时间等于从c到d的时间，C错误，D正确．
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，就可以分析此题．
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．
例3　如图所示为地球绕太阳运动的示意图及春分、夏至、秋分、冬至时地球所在的位置．
(1)太阳是否在轨道平面的中心？夏至、冬至时地球到太阳的距离是否相同？(2)一年之内秋、冬两季比春、夏两季为什么要少几天？
【答案】(1)不是　不相同　(2)秋、冬两季比春、夏两季地球运动得快【解析】(1)地球绕太阳的轨道是一个椭圆，太阳处于椭圆的一个焦点上，因此太阳不是在轨道平面的中心．由图可知，冬至离太阳的距离近，夏至离太阳的距离远，因此冬至和夏至到太阳的距离不相等．(2)由于在秋冬两季，地球处于近日点附近，根据开普勒第二定律，在相同的时间里面扫过相同的面积，因此，在秋冬两季，地球运动得较快，而在夏季，地球运动得较慢，因此秋、冬两季比春、夏两季要少几天．
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，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平方的比值都相等【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平方的比值都相等，D正确．
3．下列叙述正确的是(　　)A．加速度恒定的运动不可能是曲线运动B．物体做圆周运动，所受的合力一定指向圆心C．平抛运动的速度方向与加速度方向的夹角一定越来越小【答案】C　
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∶1　　B．4∶1　　　　C．8∶1　　D．16∶1【答案】C