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高中物理第一节 认识天体运动课文配套ppt课件
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这是一份高中物理第一节 认识天体运动课文配套ppt课件，共37页。PPT课件主要包含了托勒密，哥白尼，匀速圆周，三次方，公转周期的二次方，角速度，线速度，匀速圆周运动，轨道半径r，公转周期T等内容，欢迎下载使用。
一、从地心说到日心说1．填一填
2.判一判(1)地心说认为地球是宇宙的中心。( )(2)日心说认为太阳是静止不动的。 ( )(3)地心说是错误的，而日心说是正确的。 ( )(4)太阳每天东升西落，说明太阳围着地球转。 ( )
3．选一选 日心说能被人们所接受的原因是( )A．以地球为中心来研究天体的运动，符合人们的日常观感B．以太阳为中心，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变得简单了C．地球是围绕太阳运转的D．太阳总是从东面升起从西面落下解析：日心说被人们所接受的原因是，以太阳为中心，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变得简单了，选项B正确。答案：B
二、开普勒定律1．填一填(1)开普勒定律。
(2)行星运动的近似处理。
2.判一判(1)宇宙的中心是太阳，所有行星都在绕太阳做匀速圆周运动。 ( )(2)围绕太阳运动的行星的速率是一成不变的。 ( )(3)行星运动的轨道半长轴越长，行星的周期越长。 ( )3．想一想如图，根据开普勒第二定律分析行星在A、B两点的运行速度哪一点较大？提示：A点。
探究(一) 开普勒定律的理解[问题驱动]如图为太阳系的八大行星绕太阳的运动的示意简图，请探究以下问题：(1)行星的轨道是什么样的？提示：是椭圆。(2)太阳的位置有什么特点？提示：在所有行星运动椭圆轨道的一个共同焦点上。(3)行星在轨道上不同位置的速度大小有什么特点？提示：距离太阳越近，速率越大，反之越小。(4)不同的行星绕太阳运行的周期是否相同？提示：不同。
[重难释解]1．对开普勒第一定律的理解——确定行星运动的轨道(1)行星绕太阳运动的轨道严格来说不是圆而是椭圆，不同行星的轨道是不同的。(2)太阳不在椭圆的中心，而是在其中的一个焦点上，太阳的位置是所有行星轨道的一个共同焦点。(3)行星与太阳间的距离是不断变化的。
2．对开普勒第二定律的理解——确定行星运动的快慢(1)行星离太阳越近时速度越大，在近日点速度最大；行星靠近太阳时速度大。(2)行星离太阳越远时速度越小，在远日点速度最小；行星远离太阳时速度减小。(3)“行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等”是对同一颗行星来说的，不同的行星之间则无法比较。
3．对开普勒第三定律的理解——确定行星运动的周期(1)公式： ＝k，k是一个对所有行星都相同的物理量，由中心天体太阳决定，与行星无关。(2)椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越长；反之，则公转周期越短。[特别提醒] (1)开普勒第三定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于其他星系天体的运动。(2)对于不同的星系，由于中心天体不同，公式 ＝k中的k值不同。
[多选]关于卫星绕地球的运动，根据开普勒定律，我们可以推出的正确结论有 ( )A．所有人造地球卫星都在同一椭圆轨道上绕地球运动B．卫星绕地球运动的过程中，其速率与卫星到地心的距离有关，距离小时速率小C．卫星离地球越远，周期越大D．对于卫星绕地球运动的 值与月球绕地球运动的 值相同
解析：人造地球卫星在不同的椭圆轨道上绕地球运动，A项错误；由开普勒第二定律知：卫星离地心的距离越小，速率越大，B项错误；由开普勒第三定律知：卫星离地球越远，周期越大，C正确；卫星绕地球运动与月球绕地球运动的中心天体都是地球，卫星绕地球运动的 值与月球绕地球运动的 值相同，D正确。答案：CD
(1)开普勒行星运动定律是对行星绕太阳运动规律的总结，它也适用于其他天体的运动。(2)要注意开普勒第二定律描述的是同一行星离中心天体的距离不同时的运动快慢规律，开普勒第三定律描述的是不同行星绕同一中心天体运动快慢的规律。
[素养训练]1．地球沿椭圆轨道绕太阳运行，月球沿椭圆轨道绕地球运行。下列说法正确的是( )A．地球位于月球运行轨道的中心B．地球在近日点的运行速度大于其在远日点的运行速度C．地球与月球公转周期平方之比等于它们轨道半长轴立方之比D．相同时间内，地球与太阳连线扫过的面积等于月球与地球连线扫过的面积
解析：根据开普勒第一定律知，地球位于月球椭圆运行轨道的一个焦点上，A错误；根据开普勒第二定律，地球和太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，所以地球在近日点的运行速度大于其在远日点的运行速度，B正确；根据开普勒第三定律知，所有行星轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等，但地球与月球不是绕同一个星球运动，不满足这一结论，C错误；根据开普勒第二定律知，对任意一个行星而言，太阳与行星的连线在相等时间内扫过的面积相等，但地球与月球不是绕同一个星球运动，不满足这一结论，D错误。答案：B
2．火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知 ( )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
3．理论和实践证明，开普勒行星运动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．公式中的T为天体的自转周期C．公式中的k值，只与中心天体有关，与绕中心天体公转的行星(或卫星)无关D．若已知月球与地球之间的距离，根据开普勒第三定律公式可求出地球与太阳之间的距离
解析：开普勒第三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，所以也适用于轨道是圆的运动，故A项错误；公式中的T是行星(或卫星)的公转周期，B项错误；公式中的k与中心天体有关，与绕中心天体公转的行星(或卫星)无关，故C项正确；月球绕地球运动，地球绕太阳运动，不是同一个中心天体，公式中的k与中心天体有关，已知月球与地球之间的距离，无法求出地球与太阳之间的距离，故D项错误。答案：C
探究(二) 开普勒定律的应用[问题驱动]八大行星绕太阳运动的有关数据。
[注] a是年的单位符号。偏心率e是椭圆扁平程度的量度，等于椭圆两焦点间的距离与长轴长度的比值。圆是椭圆的特例，偏心率为0。请思考：(1)行星离太阳越远，行星运行的周期越大还是越小？与行星的质量大小有关系吗？提示：行星离太阳越远，行星运行的周期越大，与行星的质量大小无关。(2)各行星 的大小有何关系？提示：由表中数据可以看出，各行星 的大小是相等的。(3)各行星椭圆轨道的偏心率e最大为0.206，说明什么问题？提示：各行星椭圆轨道的偏心率e最大为0.206，说明可以把各行星的运动近似看作匀速圆周运动来处理。
[重难释解](1)天体的运动可近似看成匀速圆周运动：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。(2)如果将天体运动视为圆周运动时，开普勒第三定律表述为：天体轨道半径r的三次方跟它的公转周期T的二次方的比值为常数，即 ＝k。据此可知，绕同一天体运动的多个天体，轨道半径r越大的天体，其周期越长。(3)天体的运动遵循牛顿运动定律及匀速圆周运动规律，与一般物体的运动在应用这两个规律上没有区别。(4)公式 ＝k，对于同一中心天体的不同行星k的数值相同，对于不同的中心天体的行星k的数值不同。
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。
开普勒第三定律的应用应用开普勒第三定律可分析行星的周期、半径，应用时可按以下步骤分析：(1)首先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成立。(2)明确题中给出的周期关系或半径关系。(3)根据开普勒第三定律列式求解。
[素养训练]1．如图是行星绕太阳运行的示意图，下列说法正确的是( )A．速率最大点是B点B．速率最小点是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，速率最大，B点为远日点，速率最小，故选项A、B错误；行星由A点到B点的过程中，离太阳的距离越来越远，所以行星的速率越来越小，故选项C正确，D错误。答案：C
2．木星的公转周期约为12年，如把地球到太阳的距离作为1天文单位，则木星到太阳的距离约为( )A．2天文单位 B．4天文单位C．5.2天文单位 D．12天文单位答案：C
3．太阳系八大行星绕太阳运行的轨迹可粗略地视为圆，下表是各星球的半径和轨道半径。
从表中所列数据可以估算出海王星的公转周期最接近于 ( )A．80年 B．120年C．165年 D．200年
一、培养创新意识和创新思维火星冲日是指火星位于日、地连线上，并且和地球位于太阳的同一侧，火星冲日一般每两年零两个月左右发生一次，此时火星与地球的距离比平时近，因此探测火星的宇宙飞船每两年多才发射一次，以节省燃料和节约时间。如图所示是火星冲日的年份示意图(2012—2025年)。
结合上述情景，回答下列问题：(1)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？(2)如果将地球、火星的轨道近似看成圆轨道，它们的公转周期分别为T1、T2，请写出相邻两次火星冲日的时间t的表达式？
二、注重学以致用和思维建模1．二十四节气中的“春分”与“秋分”时，太阳均直射赤道，“春分”为太阳直射点从南回归线回到赤道，“秋分”则为太阳直射点从北回归线回到赤道。2020年3月20日为“春分”，9月22日为“秋分”，可以推算从“春分”到“秋分”为186天，而从“秋分”到“春分”则为180天。设以上两个时间段内地球公转的轨迹长度相等，如图所示，关于上述自然现象，下列说法正确的是 ( )A．从“春分”到“秋分”，地球离太阳远B．从“秋分”到“春分”，地球离太阳远C．夏天地球离太阳近D．冬天地球离太阳远
解析：两个时间段内地球公转的轨迹长度相等，由v＝ 可知时间长，说明速率小，依据开普勒第二定律，速度小就说明离太阳远，故A正确，B错误；我国是北半球，我国的冬季时候地球离太阳近，而夏季时候离太阳远，故C、D错误。答案：A
一、从地心说到日心说1．填一填
2.判一判(1)地心说认为地球是宇宙的中心。( )(2)日心说认为太阳是静止不动的。 ( )(3)地心说是错误的，而日心说是正确的。 ( )(4)太阳每天东升西落，说明太阳围着地球转。 ( )
3．选一选 日心说能被人们所接受的原因是( )A．以地球为中心来研究天体的运动，符合人们的日常观感B．以太阳为中心，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变得简单了C．地球是围绕太阳运转的D．太阳总是从东面升起从西面落下解析：日心说被人们所接受的原因是，以太阳为中心，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变得简单了，选项B正确。答案：B
二、开普勒定律1．填一填(1)开普勒定律。
(2)行星运动的近似处理。
2.判一判(1)宇宙的中心是太阳，所有行星都在绕太阳做匀速圆周运动。 ( )(2)围绕太阳运动的行星的速率是一成不变的。 ( )(3)行星运动的轨道半长轴越长，行星的周期越长。 ( )3．想一想如图，根据开普勒第二定律分析行星在A、B两点的运行速度哪一点较大？提示：A点。
探究(一) 开普勒定律的理解[问题驱动]如图为太阳系的八大行星绕太阳的运动的示意简图，请探究以下问题：(1)行星的轨道是什么样的？提示：是椭圆。(2)太阳的位置有什么特点？提示：在所有行星运动椭圆轨道的一个共同焦点上。(3)行星在轨道上不同位置的速度大小有什么特点？提示：距离太阳越近，速率越大，反之越小。(4)不同的行星绕太阳运行的周期是否相同？提示：不同。
[重难释解]1．对开普勒第一定律的理解——确定行星运动的轨道(1)行星绕太阳运动的轨道严格来说不是圆而是椭圆，不同行星的轨道是不同的。(2)太阳不在椭圆的中心，而是在其中的一个焦点上，太阳的位置是所有行星轨道的一个共同焦点。(3)行星与太阳间的距离是不断变化的。
2．对开普勒第二定律的理解——确定行星运动的快慢(1)行星离太阳越近时速度越大，在近日点速度最大；行星靠近太阳时速度大。(2)行星离太阳越远时速度越小，在远日点速度最小；行星远离太阳时速度减小。(3)“行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等”是对同一颗行星来说的，不同的行星之间则无法比较。
3．对开普勒第三定律的理解——确定行星运动的周期(1)公式： ＝k，k是一个对所有行星都相同的物理量，由中心天体太阳决定，与行星无关。(2)椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越长；反之，则公转周期越短。[特别提醒] (1)开普勒第三定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于其他星系天体的运动。(2)对于不同的星系，由于中心天体不同，公式 ＝k中的k值不同。
[多选]关于卫星绕地球的运动，根据开普勒定律，我们可以推出的正确结论有 ( )A．所有人造地球卫星都在同一椭圆轨道上绕地球运动B．卫星绕地球运动的过程中，其速率与卫星到地心的距离有关，距离小时速率小C．卫星离地球越远，周期越大D．对于卫星绕地球运动的 值与月球绕地球运动的 值相同
解析：人造地球卫星在不同的椭圆轨道上绕地球运动，A项错误；由开普勒第二定律知：卫星离地心的距离越小，速率越大，B项错误；由开普勒第三定律知：卫星离地球越远，周期越大，C正确；卫星绕地球运动与月球绕地球运动的中心天体都是地球，卫星绕地球运动的 值与月球绕地球运动的 值相同，D正确。答案：CD
(1)开普勒行星运动定律是对行星绕太阳运动规律的总结，它也适用于其他天体的运动。(2)要注意开普勒第二定律描述的是同一行星离中心天体的距离不同时的运动快慢规律，开普勒第三定律描述的是不同行星绕同一中心天体运动快慢的规律。
[素养训练]1．地球沿椭圆轨道绕太阳运行，月球沿椭圆轨道绕地球运行。下列说法正确的是( )A．地球位于月球运行轨道的中心B．地球在近日点的运行速度大于其在远日点的运行速度C．地球与月球公转周期平方之比等于它们轨道半长轴立方之比D．相同时间内，地球与太阳连线扫过的面积等于月球与地球连线扫过的面积
解析：根据开普勒第一定律知，地球位于月球椭圆运行轨道的一个焦点上，A错误；根据开普勒第二定律，地球和太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，所以地球在近日点的运行速度大于其在远日点的运行速度，B正确；根据开普勒第三定律知，所有行星轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等，但地球与月球不是绕同一个星球运动，不满足这一结论，C错误；根据开普勒第二定律知，对任意一个行星而言，太阳与行星的连线在相等时间内扫过的面积相等，但地球与月球不是绕同一个星球运动，不满足这一结论，D错误。答案：B
2．火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知 ( )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
3．理论和实践证明，开普勒行星运动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．公式中的T为天体的自转周期C．公式中的k值，只与中心天体有关，与绕中心天体公转的行星(或卫星)无关D．若已知月球与地球之间的距离，根据开普勒第三定律公式可求出地球与太阳之间的距离
解析：开普勒第三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，所以也适用于轨道是圆的运动，故A项错误；公式中的T是行星(或卫星)的公转周期，B项错误；公式中的k与中心天体有关，与绕中心天体公转的行星(或卫星)无关，故C项正确；月球绕地球运动，地球绕太阳运动，不是同一个中心天体，公式中的k与中心天体有关，已知月球与地球之间的距离，无法求出地球与太阳之间的距离，故D项错误。答案：C
探究(二) 开普勒定律的应用[问题驱动]八大行星绕太阳运动的有关数据。
[注] a是年的单位符号。偏心率e是椭圆扁平程度的量度，等于椭圆两焦点间的距离与长轴长度的比值。圆是椭圆的特例，偏心率为0。请思考：(1)行星离太阳越远，行星运行的周期越大还是越小？与行星的质量大小有关系吗？提示：行星离太阳越远，行星运行的周期越大，与行星的质量大小无关。(2)各行星 的大小有何关系？提示：由表中数据可以看出，各行星 的大小是相等的。(3)各行星椭圆轨道的偏心率e最大为0.206，说明什么问题？提示：各行星椭圆轨道的偏心率e最大为0.206，说明可以把各行星的运动近似看作匀速圆周运动来处理。
[重难释解](1)天体的运动可近似看成匀速圆周运动：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。(2)如果将天体运动视为圆周运动时，开普勒第三定律表述为：天体轨道半径r的三次方跟它的公转周期T的二次方的比值为常数，即 ＝k。据此可知，绕同一天体运动的多个天体，轨道半径r越大的天体，其周期越长。(3)天体的运动遵循牛顿运动定律及匀速圆周运动规律，与一般物体的运动在应用这两个规律上没有区别。(4)公式 ＝k，对于同一中心天体的不同行星k的数值相同，对于不同的中心天体的行星k的数值不同。
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。
开普勒第三定律的应用应用开普勒第三定律可分析行星的周期、半径，应用时可按以下步骤分析：(1)首先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成立。(2)明确题中给出的周期关系或半径关系。(3)根据开普勒第三定律列式求解。
[素养训练]1．如图是行星绕太阳运行的示意图，下列说法正确的是( )A．速率最大点是B点B．速率最小点是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，速率最大，B点为远日点，速率最小，故选项A、B错误；行星由A点到B点的过程中，离太阳的距离越来越远，所以行星的速率越来越小，故选项C正确，D错误。答案：C
2．木星的公转周期约为12年，如把地球到太阳的距离作为1天文单位，则木星到太阳的距离约为( )A．2天文单位 B．4天文单位C．5.2天文单位 D．12天文单位答案：C
3．太阳系八大行星绕太阳运行的轨迹可粗略地视为圆，下表是各星球的半径和轨道半径。
从表中所列数据可以估算出海王星的公转周期最接近于 ( )A．80年 B．120年C．165年 D．200年
一、培养创新意识和创新思维火星冲日是指火星位于日、地连线上，并且和地球位于太阳的同一侧，火星冲日一般每两年零两个月左右发生一次，此时火星与地球的距离比平时近，因此探测火星的宇宙飞船每两年多才发射一次，以节省燃料和节约时间。如图所示是火星冲日的年份示意图(2012—2025年)。
结合上述情景，回答下列问题：(1)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？(2)如果将地球、火星的轨道近似看成圆轨道，它们的公转周期分别为T1、T2，请写出相邻两次火星冲日的时间t的表达式？
二、注重学以致用和思维建模1．二十四节气中的“春分”与“秋分”时，太阳均直射赤道，“春分”为太阳直射点从南回归线回到赤道，“秋分”则为太阳直射点从北回归线回到赤道。2020年3月20日为“春分”，9月22日为“秋分”，可以推算从“春分”到“秋分”为186天，而从“秋分”到“春分”则为180天。设以上两个时间段内地球公转的轨迹长度相等，如图所示，关于上述自然现象，下列说法正确的是 ( )A．从“春分”到“秋分”，地球离太阳远B．从“秋分”到“春分”，地球离太阳远C．夏天地球离太阳近D．冬天地球离太阳远
解析：两个时间段内地球公转的轨迹长度相等，由v＝ 可知时间长，说明速率小，依据开普勒第二定律，速度小就说明离太阳远，故A正确，B错误；我国是北半球，我国的冬季时候地球离太阳近，而夏季时候离太阳远，故C、D错误。答案：A
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