7.1 行星的运动 课件-2023-2024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.了解人类对行星运动规律的认识过程. 2.初步理解开普勒行星运动定律，了解k值的大小只与中心天体有关. 3.知道天普勒行星运动定律的科学价值. 考试 要求 必考 a 2 浩瀚宇宙，天体运行． 开普勒描述了行星的运动规律，许多科学家对运动的原因也提出各种猜想，如图所示． 3 4 开普勒第一定律： 所有行星绕太阳的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。 开普勒行星运动规律 焦点 太阳 焦点 ● 5 6 开普勒第二定律： 对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。 开普勒行星运动规律 远处速度慢 近处速度快 7 开普勒第三定律： 所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。 表达式： a3 T2 = k 半长轴 行星绕太阳公转的周期 8 探究2： 行星 半长轴(x106km) 公转周期(天) K值 水星 57 87.97 3.36×1018 金星 108 225 3.35×1018 地球 149 365 3.31×1018 火星 228 687 3.36×1018 木星 778 4333 土星 1426 10759 天王星 2869 30686 海王星 4495 60188 同步卫星 0.0424 1 月球 0.3844 27.322 9 结 论 k值与中心天体有关，而与环绕天体无关 10 观察九大行星图思考 2、金星与地球都在绕太阳运转,那么金星上的一天肯定比24小时短吗? 1、冥王星离太阳“最远”，绕太阳运动的公转周期最长，对吗？ 11 实际上行星绕太阳的运动很接近圆，在中学阶段，可近似看成圆来处理问题，那么开普勒三定律的形式又如何？ 12 1、多数行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心； 2、对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（或线速度大小）不变，即行星做匀速圆周运动； 3、所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。 13 【例1】下列说法正确的是( ) A.地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动 B.太阳是静止不动的，地球和其他行星绕太阳转动 C.地球是绕太阳运动的一颗行星 D.日心说和地心说都是正确的 C 【解析】地球和太阳都不是宇宙的中心，地球在绕太阳公转，是太阳系中的一颗行星，C对。地心说是错误的，日心说也是不正确的，太阳也只是浩瀚宇宙中的一颗恒星。选C。 【评析】与地心说相比，日心说在天文学上的应用更广泛、更合理些。它们都没有认识到天体运动遵循的规律与地面上物体运动的规律是相同的，但都是人类对宇宙的积极的探索性认识。 14 1 关于天体的运动以下说法正确的是（ ） A.天体的运动毫无规律，无法研究 B.天体的运动是最完美的、和谐的匀速圆周运动 C.太阳从东边升起，从西边落下，所以太阳绕地球运动 D.太阳系中所有行星都围绕太阳运动 D 15 【例2】某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图6-1-4所示，太阳在椭圆轨 道的一个焦点上。A、B两点是椭圆焦点连线与椭圆轨道的交点。 已知A、B到焦点F的距离分别是a和b，则行星在A、B两点处速 率的比值是多少？ 图6-1-4 【解析】设在很短的时间t内，行星在A点附近由m运动到n；而在远日点B附近，行星在相同的时间t内从d运动到c。由开普勒第二定律，行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等，即SmFn＝ScFd。因为时间t很短，所以弧nm与弧cd可近似地认为是直线，而椭圆扇形nFm和cFd可以认为是三角形，所以 avAt/2=bvBt/2，vA/vB=b/a。 【答案】b/a 【评析】由几何上的关系利用近似也可以来处理天体的有关问题。 16 2 地球绕太阳运动的轨道是一椭圆，当地球从近日点到远日点运动时，地球运动的速度大小(地球运动中受到太阳的引力方向在地球与太阳的连线上，并且可以认为这时地球只受到太阳的吸引力)( ) A.不断增大 B.逐渐减小 C.大小不变 D.没有具体数值，无法判断 B 17 【例3】飞船沿半径为R的圆周绕地球运动，其周期为T，如图6-1- 5所示，如果飞船要返回地面，可在轨道上某一点A处将速率 降低到适当值，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，已知地球半径为r，求飞船 由A点运动到B点所需的时间。 图6-1-5 【解析】飞船沿椭圆轨道返回地面，由题图可知，当飞船由A