7.1 行星的运动 课件-2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

7.1行星的运动 浩瀚神秘的星空,蕴藏着一个又一个令人无法理解的存在。我们生活在这一个个秘密当中。 古时候人们认为是神在掌控这一切,经过一代代人的努力,人们用物理“夺取”了部分神的权利,例如解释了天体的运动。 导 入 浑天说(东汉) 东汉时期的天文学家张衡提出“浑天”说,认为天就像一个大鸡蛋,地球就是其中的蛋黄。 认为天是一个圆球,地则位于这个圆球的中间。天在不停地旋转,日月星辰随天运转,转到地平线之下就看不见了,这种见解比盖天说更合理地解释了天体的出没。 张衡 浑天仪 自古以来,人们就观察到日出日落: 由于地球的自转,我们在地球上看到天上的星星,感觉上都是绕地球运动,太阳与月亮也一样,这样人们就很容易得出,地球是宇宙的中心,太阳、月亮及所有的星星都是绕地球转动的。这就是地心说。 我们在地球上观察到的火星轨迹是这样的 地心说确实可以解释和预言大量的天文现象,但是随着新的天文观测事实的出现,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。 哥白尼:认为太阳是静止不动的,地球和其它行星都绕太阳运动 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。 说明: 1.太阳并不是位于椭圆中心,而是位于焦点处。 2.不同行星轨道不同,但所有轨道的有一个焦点重合。 开普勒第一定律也常说成轨道定律 对于任意一个行星而言,它和太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。 说明: 同一行星在近日点速率大于远日点速率。 开普勒第二定律也常说成面积定律 M N R1 R2 太阳系中行星 所有绕恒星运动的行星 绕地球运动的卫星 (1)内容:地球是宇宙的中心, 静止不动,太阳、月亮以及其它行星都绕地球做匀速圆周运动。 (2)创始人: 古人对天体运动的看法 地心说: 古埃及学者托勒密进一步发展而和完善 ②符合宗教地球是宇宙的中心的说法。 ①符合人们的日常经验; (3)统治很长时间的原因: 日心说: 哥 白 尼 太阳是宇宙的中心。且静止不动,月球绕地球运动,地球和其它行星都绕太阳做匀速圆周运动。 (1)内容: 无论是地心说还是日心说,古人都把天体运动看的很神圣,认为天体的运动必然是最完美、最和谐的匀速圆周运动。 第谷 观测行星位置,观测结果为哥白尼的学说提供了关键性支持。 开普勒 精心整理开普勒观测数据,对行星运动进行了更为准确地描述(精确为椭圆轨道) ——开普勒三大定律 (轨道定律) 开普勒三大定律 第一定律 : 太阳处在所有椭圆的一个焦点上。 注意:不同行星轨道不同,但所有轨道具有一个共同的焦点。 (轨道定律) 开普勒三大定律 第一定律 : 太阳处在所有椭圆的一个焦点上。 半长轴 半短轴 焦点 焦点 关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是( ) 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.离太阳越近的行星运动周期越长。 D.所有行星的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。 D 如图所示是行星m绕恒星M运动情况的示意图,下列说法正确的是( ) A.速度最大点是B点 B.速度最小点是C点 C.m从A到B做减速运动 D.m从B到A做减速运动 C 飞船沿半径为R的圆周绕地球运动,其周期为T,地球半径为R0,若飞船要返回地面,可在轨道上某点A处将速率 降到适当的数值,从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运行,椭圆与地球表面在B点相切,求飞船由A点到B点所需要的时间? R+R0 判断题 (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)开普勒定律仅适用于行星绕太阳的运动.( ) (3)所有行星绕太阳运转的周期都是相等的. ( ) (4)在中学阶段可认为地球围绕太阳做圆周运动( ) (5)行星的轨道半径和公转周期成正比. ( ) (6)公式 中的a可认为是行星的轨道半径.( ) (7)围绕太阳运动的行星的速率是一成不变的. ( ) 已知月球绕地球运行轨道可以视为圆,其轨道半径为R,公转周期为T,地球自转周期为T1,若发射一颗定点于赤道上空并与地面保持相对静止的卫星,试求卫星轨道半径? 解析:卫星和地球保持相对静止则卫星公转周期为T1,设其轨道半径为R1 利用开普勒第三定律得: 解得: $