人教版（2019）高中物理必修第二册第七章第1节《行星的运动》课件

行星的运动 万有引力与宇宙航行讲课人：小明老师第七章PART万有引力与宇宙航行自远古以来，当人们仰望星空时，天空中壮丽璀璨的景象便吸引了他们的注意。智慧的头脑开始探索星体运动的奥秘。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行的规律。时至今日，数千颗人造地球卫星正在按照万有引力定律为它们“设定”的轨道绕地球运转着。牛顿发现的万有引力定律取得了如此辉煌的成就，以至于阿波罗8号从月球返航的途中，当地面控制中心问及“是谁在驾驶”的时候，宇航员回答：“我想现在是牛顿在驾驶。TARGET学习目标新课引入人类认知自然的过程从亚里士多德到埃拉托色尼，再到阿里斯塔克，人们终于走出了天圆地方，知道了天的高度、地的厚度。人类认知自然的过程人类认知自然的过程——地心说地心说认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月球以及其他星体都绕地球运动。它符合人们的直接经验。地心说的不足随着人们对天体运动的不断研究，发现“地心说”所描述的天体的运动不仅复杂而且问题很多。如果把地球从天体运动的中心位置移到一个普通的、绕太阳运动的行星的位置，换一个角度来考虑天体的运动，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变得简单了。人类认知自然的过程——日心说日心说则认为太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动。日心说的不足“日心说”相对“地心说”能更完美地解释天体的运动，但它并没有在天文测算的精确度上有多大的提高。 其后，许多天文学家对天体运动进行不断的探索、完善，建立了最初的天体运动理论。近代早期最重要的观测工作是由丹麦的第谷进行的。观测大师——第谷哥白尼之后，第谷连续20年对行星的位置进行了较仔细的测量，大大提高了测量的精确程度。在第谷之前，人们测量天体位置的误差大约是10ˊ，第谷把这个不确定性减小到2ˊ。得出行星绕太阳做匀速圆周运动的模型。问题与思考古人都把天体的运动看的很神圣，认为天体的运动必然是最完美、最和谐的匀速圆周运动。行星的运动果真如此吗？时代的天才——开普勒德国的物理学家开普勒继承和总结了他的导师第谷的全部观测资料及数据，他得到的结果与第谷的观察数据相差8ˊ，而当时第谷公认的误差为2ˊ。开普勒经过20年的研究和四年多的刻苦计算，先后否定了19种设想，最后终于计算出行星绕太阳运动的轨迹为椭圆，并总结为行星运动三大定律。开普勒定律开普勒第一定律：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。①开普勒第一定律说明了不同的行星绕太阳运动时椭圆轨道不同,太阳处在这些椭圆的一个焦点上,各行星绕太阳运动的轨道半长轴是不同的,存在近日点和远日点,②开普勒第一定律否认了行星绕太阳运动的轨道为圆形的说法,建立了正确的轨道理论,给出了太阳的准确位置.做一做绘制椭圆可以用一条细绳和两只图钉来画椭圆。如图 7.1-1，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？开普勒定律开普勒第二定律：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。①反映了同一行星沿椭圆轨道运动,相同时间内,行星离太阳越近,行星所经过的弧长越长,运行的速度越大,反之,速度越小.②)行星在近日点的速度最大,在远日点的速度最小,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.学以致用春夏两季（186天）比秋冬两季（179天）要长。开普勒定律开普勒第三定律：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。   你能猜出k可能跟谁有关吗?行星？太阳？数据与规律3.36×10183.36×10183.36×10183.36×10183.36×10183.36×10183.37×10183.37×10181.03×10131.03×1013结论：开普勒第三定律也适用于太阳系以外的其他环绕系统， 不同的环绕系统，k值不同。k值与环绕天体无关，由中心天体决定。行星运动的近似处理方法实际上，行星的轨道与圆十分接近（图 7.1-3），在中学阶段的研究中我们可按圆轨道处理。行星运动的近似处理方法行星绕太阳运动的轨道近似为圆，太阳处于圆心。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。。所有行星轨道半径的三次方与它的公转周期的二次方的比值都相等，即练习与应用1. 地球公转轨道的半径在天文学上常用来作为长度单位，叫作天文单位，用来量度太阳系内天体与太阳的距离。（这只是个粗略的说法。在天文学中，“天文单位”有严格的定义，用符号AU表示。）已知火星公转的轨道半径是1.5 AU，根据开普勒第三定律，火星公转的周期是多少个地球日？2. 开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动。如果一颗人造地球卫星沿椭圆轨道运动，它在离地球最近的位置（近地点）和最远的位置（远地点），哪点的速度比较大？练习与应用3. 在力学中，有的问题是根据物体的运动探究它受的力，有的问题则是根据物体所受的力推测它的运动。这一节的讨论属于哪一种情况？你能从过去学过的内容或做过的练习中各找出一个例子吗？