2018-2019學年高中物理 第三章 萬有引力定律 1 天體運動課件 教科版必修2.ppt

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1、1天體運動,第三章萬有引力定律,學習目標,1.了解地心說和日心說兩種學說的內容. 2.了解開普勒行星運動三定律的內容. 3.了解人們對行星運動的認識過程是漫長復雜的，來之不易.,內容索引,重點探究 啟迪思維 探究重點,達標檢測 檢測評價 達標過關,自主預習 預習新知 夯實基礎,自主預習,一、兩種對立學說 1.地心說 是宇宙的中心，是靜止不動的，太陽、月亮及其他行星都繞_ 運動. 2.日心說 是宇宙的中心，是靜止不動的，地球和其他行星都繞 運動.,地球,地球,太陽,太陽,二、開普勒行星運動定律 1.第一定律：所有的行星圍繞太陽運動的軌道都是 ，太陽處在_ 上. 2.第二定律：從太陽到行星的連線在

2、相等的時間內掃過 . 3.第三定律：行星軌道 與 的比值是 一個常量.其表達式為 ，其中r是橢圓軌道的半長軸，T是行星繞中 心天體公轉的周期，k是一個與行星 (填“有關”或“無關”)的常量.,所有,橢圓的一個焦點,相等的面積,橢圓,半長軸的三次方,公轉周期的二次方,無關,1.判斷下列說法的正誤. (1)太陽系中所有行星都繞太陽做勻速圓周運動.( ) (2)太陽系中所有行星都繞太陽做橢圓運動，且它們到太陽的距離各不相同.( ) (3)圍繞太陽運動的各行星的速率是不變的.( ) (4)開普勒第三定律公式 k中的T表示行星自轉的周期.( ) (5)對同一恒星而言，行星軌道的半長軸越長，公轉周期越長.

3、( ),即學即用,答案,2.如圖1所示是行星m繞恒星M運動情況的示意圖，下列說法正確的是 A.速度最大點是B點B.速度最小點是C點 C.m從A到B做減速運動D.m從B到A做減速運動,答案,圖1,重點探究,一、對開普勒定律的理解,1.開普勒第一定律解決了行星的軌道問題 行星的軌道都是橢圓，如圖2所示.不同行星繞太陽運動的橢圓軌道是不同的，太陽處在橢圓的一個焦點上，如圖3所示，即所有軌道都有一個共同的焦點太陽.因此開普勒第一定律又叫軌道定律.,圖2 圖3,2.開普勒第二定律解決了行星繞太陽運動的速度大小問題 (1)如圖4所示，如果時間間隔相等，由開普勒第二 定律知，面積SASB，可見離太陽越近，行

4、星在相 等時間內經過的弧長越長，即行星的速率越大.因此 開普勒第二定律又叫面積定律. (2)近日點、遠日點分別是行星距離太陽的最近點、最遠點.同一行星在近日點速度最大，在遠日點速度最小.,圖4,3.開普勒第三定律解決了行星公轉周期的長短問題 (1)如圖5所示，由 k知橢圓軌道半長軸越長的行 星，其公轉周期越長，因此開普勒第三定律也叫周 期定律.常量k與行星無關，只與太陽有關. (2)該定律也適用于衛(wèi)星繞地球的運動，其中常量k與衛(wèi)星無關，只與地球有關，也就是說k值大小由中心天體決定.,圖5,例1火星和木星沿各自的橢圓軌道繞太陽運行，根據開普勒行星運動定律可知 A.太陽位于木星運行軌道的中心 B.

5、火星和木星繞太陽運行速度的大小始終相等 C.火星和木星公轉周期之比的平方等于它們軌道半長軸之比的立方 D.相同時間內，火星與太陽連線掃過的面積等于木星與太陽連線掃過的 面積,解析,答案,解析太陽位于木星運行的橢圓軌道的一個焦點上，選項A錯誤. 由于火星和木星沿各自的橢圓軌道繞太陽運行，火星和木星繞太陽運行的速度大小在變化，選項B錯誤. 根據開普勒行星運動定律可知，火星與木星公轉周期之比的平方等于它們軌道半長軸之比的立方，選項C正確. 相同時間內，火星與太陽連線掃過的面積不等于木星與太陽連線掃過的面積，選項D錯誤.,針對訓練1(多選)下列關于行星繞太陽運動的說法正確的是 A.太陽系中的八大行星有

6、一個共同的軌道焦點 B.太陽系中的八大行星的軌道有的是圓形，并不都是橢圓 C.行星的運動方向總是沿著軌道的切線方向 D.行星的運動方向總是與它和太陽的連線垂直,解析,答案,解析太陽系中的八大行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，且太陽位于八大行星橢圓軌道的一個公共焦點上，選項A正確，B錯誤； 行星的運動是曲線運動，運動方向總是沿著軌道的切線方向，選項C正確； 行星從近日點向遠日點運動時，行星的運動方向和它與太陽連線的夾角大于90，行星從遠日點向近日點運動時，行星的運動方向和它與太陽連線的夾角小于90，選項D錯誤.,由于大多數行星繞太陽運動的軌道與圓十分接近，因此，在中學階段的研究中可以按圓周運動處理，

7、且是勻速圓周運動，這時橢圓軌道的半長軸取圓軌道的半徑.,二、開普勒定律的應用,例21970年4月24日，我國發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星，其近地點高度是h1439 km，遠地點高度是h22 384 km，則近地點處衛(wèi)星的速率約為遠地點處衛(wèi)星速率的多少倍？(已知地球的半徑R6 400 km),答案,解析,答案1.28倍,解析設一段很短的時間為t，近地點在B點，當t很小時，衛(wèi)星和地球的連線掃過的面積可按三角形面積進行計算，如圖所示，即 、 都可視為線段. 由開普勒第二定律得SABCFSMPNF，即,例3長期以來，“卡戎星(Charon)”被認為是冥王星唯一的衛(wèi)星，它的公轉軌道半徑r119 600 km，公

8、轉周期T16.39天.后來，天文學家又發(fā)現了兩顆冥王星的小衛(wèi)星，其中一顆的公轉半徑r248 000 km，則它的公轉周期T2最接近于 A.15天 B.25天C.35天 D.45天,答案,解析,開普勒第三定律揭示的是不同行星運動快慢的規(guī)律，應用時要注意以下兩個問題： (1)首先判斷兩個行星的中心天體是否相同，只有對同一個中心天體開普勒第三定律才成立. (2)明確題中給出的周期關系或半徑關系之后，根據開普勒第三定律列式求解.,針對訓練2木星和地球都繞太陽公轉，木星的公轉周期約為12年，地球與太陽的距離為1天文單位，則木星與太陽的距離約為 A.2天文單位 B.5.2天文單位 C.10天文單位 D.1

9、2天文單位,答案,解析,達標檢測,1.(對開普勒第三定律的認識)(多選)關于開普勒行星運動定律的表達式 k，以下理解正確的是 A.k是一個與行星無關的常量 B.r代表行星的球體半徑 C.T代表行星運動的自轉周期 D.T代表行星繞中心天體運動的公轉周期,解析開普勒第三定律中的公式 k，k是一個與行星無關的常量，與中心天體有關，選項A正確； r代表行星繞中心天體運動的橢圓軌道的半長軸，選項B錯誤； T代表行星繞中心天體運動的公轉周期，選項C錯誤，D正確.,答案,解析,1,2,3,2.(開普勒第二定律的應用)某行星沿橢圓軌道運動，遠日點離太陽的距離為a，近日點離太陽的距離為b，過遠日點時行星的速率為

10、va，則過近日點時的速率為,答案,解析,1,2,3,1,2,3,解析根據開普勒第三定律，有 解得R錢 故C正確.,3.(開普勒第三定律的應用)1980年10月14日，中國科學院紫金山天文臺發(fā)現了一顆繞太陽運行的小行星，2001年12月21日，經國際小行星中心和國際小行星命名委員會批準，將這顆小行星命名為“錢學森星”，以表彰這位“兩彈一星”的功臣對我國科技事業(yè)做出的卓越貢獻.若 將地球和“錢學森星”繞太陽的運動都看做勻速圓周運動， 它們的運行軌道如圖6所示.已知“錢學森星”繞太陽運行 一周的時間約為3.4年，設地球繞太陽運行的軌道半徑為R， 則“錢學森星”繞太陽運行的軌道半徑約為,圖6,答案,解析,1,2,3,