高中物理人教版 (2019)必修 第二册1 行星的运动精品ppt课件

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1.了解地心说和日心说,知道开普勒行星运动三定律的内容。(物理观念)2.掌握行星运动定律的应用。(科学思维)3.了解人们对行星运动的认识过程漫长复杂,真理来之不易。(科学态度与责任)
基础落实·必备知识全过关
重难探究·能力素养全提升
学以致用·随堂检测全达标
一、地心说与日心说1.地心说:　　　　是宇宙的中心,是　　　　　　　　的,太阳、月球以及其他星体都绕　　　　运动。 
2.日心说:　　　　是静止不动的,地球和其他行星都绕　　　　运动。 
3.局限性:都把天体的运动看得很神圣,认为天体的运动必然是最完美、最和谐的　　　　　　　　　,而与丹麦天文学家　　　　的观测数据不符。 
情境链接不同行星都在各自的轨道上绕太阳运行,行星运行的轨道有怎样的特点?行星绕太阳运行的周期与距离太阳的远近是否存在某种关系?
提示 行星运行的轨道为椭圆,行星离太阳越远,运行的周期越大。
教材拓展看教材P46“科学漫步”,我们知道“日心说”比“地心说”要准确一些,那么日心说是完全正确的吗?
提示 日心说也并不是完全正确的,因为太阳只是太阳系的一个中心天体,而太阳系只是宇宙中众多星系之一,所以太阳并不是宇宙的中心,也不是静止不动的。
易错辨析(1)地球是整个宇宙的中心,其他天体都绕地球运动。(　　)(2)太阳是整个宇宙的中心,其他天体都绕太阳运动。(　　)(3)太阳每天东升西落,这一现象说明太阳绕着地球运动。(　　)(4)行星绕太阳运动一周的时间内,它离太阳的距离是不变的。(　　)
解析 地球不是宇宙的中心,其他天体并不都绕地球转动。
解析 太阳不是宇宙的中心,其他天体并不都绕太阳转动。
解析 太阳每天东升西落,是地球和太阳发生了相对运动。
解析 行星绕太阳运动的轨道是椭圆,太阳在椭圆的一个焦点上,所以行星到太阳的距离是变化的。
(5)公式 =k,只适用于轨道是椭圆的运动。(　　)(6)开普勒定律除适用于行星绕太阳的运动外,还适用于其他天体绕中心天体的运动。(　　)
解析 公式 =k,既适用于做椭圆运动的行星,也适用于做圆周运动的行星。
地球绕太阳运动的示意图及北半球春分、夏至、秋分、冬至时地球所在的位置如图所示。
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?
要点提示 太阳不在轨道中心,而在轨迹的焦点上。夏至、冬至时地球到太阳的距离不相同,夏至时地球离太阳远些。
探究点一　对开普勒定律的认识
对开普勒三定律的理解
【例1】 人造卫星围绕地球的运动,有近地点和远地点,由开普勒定律可知卫星在远地点运动速率比近地点运动的速率小,如果近地点距地心距离为R1,远地点距地心距离为R2,则该卫星在近地点运动速率和远地点运动速率之比为(　　)
解析 根据开普勒第二定律,对每一个行星而言,太阳和行星的连线在相等
1.(2023山东枣庄高一期中)二十四节气,代表着地球在公转轨道上的二十四个不同的位置。如图所示,由天体物理学可知,地球沿椭圆轨道绕太阳运动所处四个位置分别对应我国的四个节气。以下说法正确的是(　　)A.秋分时地球公转速度最大B.地球沿椭圆轨道绕太阳匀速率运动C.从正对纸面的方向看,地球绕太阳沿顺时针方向运动D.地球从秋分至第二年春分的运动时间小于地球公转周期的
解析 由开普勒第二定律,地球与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等,近日点公转速度最快,即冬至时地球公转速度最大,A错误;由开普勒第一定律知地球绕太阳运动的轨道是椭圆,由开普勒第二定律,地球与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等,地球绕太阳是非匀速率运动,B错误;二十四节气中,夏至在春分后,秋分在夏至后,地球绕太阳运行方向(正对纸面)是逆时针方向,C错误;由开普勒第二定律,地球与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等,可知地球在近日点比远日点转动得快,地球从秋分至第二年春分的时间小于地球公转周期的 ,D正确。
火星和地球绕太阳运转的轨道示意图如图所示,观察图中地球、火星的位置,请思考:
(1)地球和火星,谁的公转周期更长?(2)根据地球的公转周期计算火星的公转周期还需要知道什么数据?
要点提示 (1)根据开普勒第三定律,因为火星的轨道半径更大,所以火星的公转周期更长。
(2)根据 =k,要计算火星的公转周期,除了要知道地球的公转周期,还要知道地球和火星绕太阳公转的轨道半径。
探究点二　开普勒第三定律的应用
1.开普勒第三定律的适用范围天体的运动可近似看成匀速圆周运动,开普勒第三定律既适用于做椭圆运动的天体,也适用于做圆周运动的天体。2.开普勒第三定律的应用(1)知道了行星到太阳的距离,就可以由开普勒第三定律计算或比较行星绕太阳运行的周期。反之,知道了行星的周期,也可以计算或比较其到太阳的距离。(2)知道了彗星的周期,就可以由开普勒第三定律计算彗星轨道的半长轴。反之,知道了彗星的半长轴也可以求出彗星的周期。
3.k值表达式 =k中的常数k,只与中心天体的质量有关。如研究行星绕太阳运动时,常数k只与太阳的质量有关,研究卫星绕地球运动时,常数k只与地球的质量有关。
【例2】 (多选)(2023山东滨州高一期末)“七星连珠”现象,是指金星、木星、水星、火星、土星、天王星、海王星连成一线。“行星冲日”是地球恰好运行到某个地外行星和太阳之间,且三者几乎排成一条直线的现象。已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示,AU是一个长度单位,其数值取地球和太阳之间的平均距离,根据表中数据,下列说法正确的是(　　)
A.火星相邻两次冲日的时间最长B.海王星相邻两次冲日的时间最长C.火星相邻两次冲日的时间间隔约为2.2年D.火星相邻两次冲日的时间间隔约为1.1年
2.(2023湖南岳阳高一期末)“天问一号”探测器发射成功后,与地球共同绕太阳公转,并逐渐远离地球,飞向火星,其运动轨道如图所示。若地球到太阳的平均距离为1 AU(天文单位),火星到太阳的平均距离为1.5 AU,则“天问一号”在地火转移椭圆轨道上运动的周期约为(　　)A.0.8年B.1.4年C.2.2年D.2.6年
1.(对开普勒定律的认识)(2023湖南临湘高一期末)“太阳系中,所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上。”首先提出这一观点的科学家是(　　)A.亚里士多德B.开普勒C.爱因斯坦D.卡文迪什
解析 开普勒通过对第谷的观察资料的研究,发现了开普勒三大定律,其中第一定律为:太阳系中所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上,故选B。
2.(对开普勒定律的理解)地球和火星绕太阳运动的轨道示意图如图所示,下列说法正确的是(　　)A.太阳既是火星轨道的焦点,又是地球轨道的焦点B.地球靠近太阳的过程中,运行速度的大小不变C.在相等时间内,火星和太阳的连线扫过的面积与地球和太阳的连线扫过的面积相等D.火星绕太阳运行一周的时间比地球绕太阳运行一周用的时间短
解析 根据开普勒第一定律可知,所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在所有椭圆的一个焦点上,故A正确;根据开普勒第二定律可知,对同一个行星而言,行星与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等,且行星在此椭圆轨道上运动的速度大小不断变化,离太阳越近速率越大,所以地球靠近太阳的过程中,运行速率将增大,故B、C错误;根据开普勒第三定律可知,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,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D错误。
3.(开普勒第三定律的理解)理论和实践证明,开普勒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.式中的k值,对于所有星系中的中心天体都相等C.式中的k值,只与中心天体有关,与绕中心天体旋转的行星(或卫星)无关D.若已知月球与地球之间的距离,根据公式可求出地球与太阳之间的距离
解析 行星和卫星的轨道可以近似为圆,公式 =k也适用,故选项A错误。比例系数k是一个由中心天体决定而与行星无关的常量,但在不同的星系中,k值不同,故选项B错误,C正确。月球绕地球转动的k值与地球绕太阳转动的k值不同,故选项D错误。
4.(开普勒第三定律的应用)已知两个行星的质量m1=2m2,公转周期T1=2T2,则它们绕太阳运转轨道的半长轴之比为(　　)
5.(开普勒第三定律的应用)如图所示,卫星甲、乙均绕地球做匀速圆周运动,轨道平面互相垂直,乙的轨道半径是甲的 倍。将两卫星和地心在同一直线且乙在甲正上方的位置状态称为“相遇”,则从某次“相遇”后,甲运动6圈的时间内,甲、乙卫星将“相遇”(　　)A.2次B.3次C.4次D.5次
时间内乙转半圈,就会“相遇”一次,故甲运动6圈的时间内,甲、乙卫星将“相遇”2次,A正确。