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

发展航天事业，建设航天强国， 是我们不懈追求的航天梦。 1 第七章 万有引力与宇宙航行 7.1 行星的运动 北师大生态城附校 高一物理组 2 学习目标 1. 了解人类对行星运动规律的认识历程，了解观察在认识行星运动规律中的作用 2. 知道如何画椭圆及椭圆的特征——焦点、半长轴的含义 3. 知道开普勒行星运动定律，知道开普勒行星运动定律的科学价值 4. 经历行星运动规律的认识过程，体会科学的研究方法 5. 体会科学家们实事求是，尊重客观事实，不迷信权威，敢于坚持真理和勇于探索的科学态度和科学精神 3 古代中国对宇宙的认识 约公元前300 有实而无乎处者，宇也 有长而无本剽者，宙也 西汉 四方上下谓之宇 往古来今谓之宙 4 古代中国对宇宙的认识 西周时期 盖天说 天圆如张盖，地方如盘棋 东汉张衡 浑天说 天之包地，如壳之裹黄也 以地球为中心 5 西方对宇宙的认识 地心说（托勒密） 太阳、行星、卫星围绕地球运行 日心说（哥白尼） 行星和地球绕太阳做匀速圆周运动 天才的观测家（第谷） 为哥白尼“日心说”提供了关键的数据支持 观测天才 天才的数学家（开普勒） 将第谷的几千个数据总结为简单的几句话 数学天才 6 总结 圆 椭圆 7 地球 太空 唯心 唯物 火星轨道的8分偏差 第谷的观测数据 实事求是坚持真理 地心说 日心说 做一做：绘制椭圆 思考讨论：当两个焦点不断靠近时，椭圆形状如何变化？ 半长轴a 半短轴 8 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 轨道定律 开普勒第一定律 1、太阳并不是位于椭圆中心，而是位于焦点处。 2、不同行星绕太阳运行时的椭圆轨道不同，但太阳处在所有椭圆轨道的一个共同焦点上。 说明： 9 开普勒第二定律 面积定律 对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间扫过相等的面积 结论：近日点速率最大，远日点速率最小 10 运行轨道的半长轴 a 与周期 T存在什么样的关系? 11 科学探究 行 星 轨道半长轴 a(106km) 公转周期 T(年) 水星 57.9 0.241 金星 108.2 0.615 地球 149.6 1.000 火星 227.9 1.880 木星 778.3 11.860 土星 1427.0 29.460 天王星 2882.3 84.000 海王星 4523.9 164.800 行星运行的参数 12 科学探究 利用一个合适的长度作为基本单位，对数据进行简化处理 地球公转轨道的半径在天文学上常用来作为长度单位，叫做天文单位（AU） 行星 水星 金星 地球 火星 木星 土星 T（年） 0.214 0.615 1 1.881 11.862 29.457 a（半长轴/AU） 0.387 0.723 1 1.524 5.203 9.539 可以描点做出a-T图像，通过分析图像的性质，寻找a与T的关系 13 科学探究 a-T 尝试做图像 还可以尝试做出 14 a2 0.214 0.615 1 1.881 11.862 29.457 0.149769 0.522729 1 2.322576 27.071209 90.992521 a 0.214 0.615 1 1.881 11.862 29.457 0.387 0.723 1 1.524 5.203 9.539 科学探究 由图像得出的正比关系 结论： 15 a3 0.045796 0.378225 1 3.538161 140.707044 867.714849 0.057960603 0.377933067 1 3.539605824 140.851500427 867.977657819 开普勒第三定律 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。 周期定律 1. a表示半长轴；T表示公转周期 思考讨论：常量K与什么因素有关？ 16 （木星）卫星 轨道半长轴a（AU） 公转周期T（年） 木卫五 1.21 1.34 木卫一 2.82 4.88 木卫二 4.49 9.75 木卫三 7.15 19.6 木卫四 12.6 45.7 开普勒第三定律 验证：木星-卫星系统 。 17 开普勒第三定律 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。 周期定律 1. a表示半长轴；T表示公转周期 2.比值k与环绕天体（行星）无关，只与中心天体有关，不同的系统k值不一样。 18 行星的轨道与圆十分接近，在中学阶段的研究中我们按圆轨道处理，即： 1．行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在_____。 2．对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度(或线速度)________，即行星做__________运动。 圆心 不变 匀速圆周 立方