7.1 行星的运动 学案-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 【学习目标】 1. 了解地心说和日心说的主要内容和代表人物；2. 知道人类对行星运动的认识过程； 3. 理解并应用开普勒定律分析一些简单问题。 【新课导入】 习总书记在北京人民大会堂会见探月工程嫦娥五号任务参研参试人员代表并参观月球样品和探月工程成果展览时的讲话：“探索浩瀚宇宙是人类的共同梦想，要推动实施好探月工程四期，一步一个脚印开启星际探测新征程。 【基础自学】 一、两种对立的学说 1．地心说 (1) 是宇宙的中心，是静止不动的。太阳、月球以及其他星体都绕 运动。 (2)地心说的代表人物是古希腊科学家 。 2．日心说 (1) 是宇宙的中心，是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动。 (2)日心说的代表人物是 。 3．局限性 (1)古人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 运动。 (2)开普勒研究了 的行星观测记录，发现如果假设行星的运动是匀速圆周运动，计算所得的数据与观测数据 (选填“不符”或“相符”)。 二、开普勒定律 定律 内容 公式或图示 开普勒 第一定律 所有行星绕太阳运动的轨道都是 ，太阳处在 的一个 上 开普勒 第二定律 对任意一个行星来说，它与太阳的连线在 内扫过的 相等 开普勒 第三定律 所有行星轨道的 的三次方跟它的 的二次方的比都相等 公式：，k是一个与行星 的常量 【问题探究】 ●探究一： 当两个焦点不断靠近时，椭圆形状如何变化？ ●探究二： 根据面积定律，行星在近日点和远日点谁的速率大呢？如何解释呢？ 结论：近日点速率最 ，远日点速率最 。 ●探究三： 利用太阳系行星的周期和轨道半长轴，寻找a与T的关系。 表一 （1）数据处理方法： ； （2）绘制a-T图像： ①利用表一中数据，绘制a-T图像 ②结论：a-T图像是 (“曲线”/”直线”)； （3） 绘制a2-T图像： 表二 行星 水星 金星 地球 火星 木星 土星 T（年） a2（半长轴/AU） ①利用表二中数据，绘制a2-T图像 ②结论：a2-T图像是 (“曲线”/”直线”)； （4） 绘制a3-T2图像： 表三 行星 水星 金星 地球 火星 木星 土星 T2（年） a3（半长轴/AU） ①利用表三中数据，绘制绘制a3-T2图像 ②结论：a3-T2图像是 (“曲线”/”直线”)；a3和T2成 （”正比“/”反比“） ●探究四： 开普勒第三定律：，常量K与什么因素有关？（验证：木星-卫星系统） a3×10-3 T2 结论：比值k与环绕天体（行星） ，只与中心天体 ；（”有关“/”无关“） 不同的系统k值 。（”一样“/”不一样“） 三. 近似处理 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。 3 . 所有行星轨道半径的______跟它的公转周期的_______的比值都相等。表达式：__________。 【课堂小结】 连一连： 开普勒第一定律 周期定律 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 开普勒第二定律 轨道定律 对于任意一个行星来说，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积 开普勒第三定律 面积定律 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。 【随堂练习】 例. 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，用来量度太阳系内天体与太阳的距离。（这只是个粗略的说法。在天文学中，“天文单位”有严格的定义，用符号AU表示。）已知火星公转的轨道半径是1.5AU，根据开普勒第三定律，火星公转的周期是多少个地球日？ 【诊断练习】 1. 判断 (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