第01讲 行星的运动（同步课件）-【上好课】2024-2025学年高一物理同步精品课堂（人教版2019必修第二册）

第七章 万有引力与宇宙航行 7.1 行星的运动 人教版(2019)必修 第二册 Directory 目录 开普勒第二定律 01 新课引入 03 02 开普勒第一定律 开普勒第三定律 04 开普勒行星运动定律条件及应用 05 课堂练习 06 conclusion 新课引入 01 思考与讨论： 不同行星都在各自的轨道上绕太阳运行，行星运行的轨道有怎样的特？行星绕太阳的周期与距离太远的远近是否存在某种关系？ 中国古代对行星运动的认识： 五星行度 ，唯留逆之际最多差 。自内而进者，其退必向外 ；自外而进者，其退必由内。其迹如循柳叶，两末锐，中间往还之道相去甚远。故两末星行成度稍迟 ，以其斜行故也；中间行度稍速，以其径绝故也 。 注释：五星运行的数据，以五星稽留和逆行之际误差最多。五星自黄道以北向北前行的，它们的退行必然要趋向黄道以南；自黄道以南向南前行的，它们的退行必然要进入黄道以北。五星的轨迹如同沿着柳叶运行的椭圆形，两头尖锐，中间往返的路径之间相距很远。所以在轨迹的两头，五星的运行速度稍慢，这是由于它们斜行的缘故；在轨迹的中间部分，则五星的运行速度稍快，这是由于它们直行的缘故。 北宋 沈括 西方历史上的地心说： 托勒密 地心说图解 地球是世界的中心,并且静止不动,一切行星围绕地球做圆周运动 西方历史上的日心说： 哥白尼 日心说图解 太阳是世界的中心,并且静止不动,一切行星都围绕太阳做匀速圆周运动。 第谷对行星运动做了大量观察记录 第谷 在哥白尼之后，第谷连续20年对行星的位置进行了较仔细的测量，大大提高了测量的精确程度。第谷把这个天体位置的误差大约从10’ 减小到2’。为哥白尼的学说提供了关键性的支持。 开普勒：终得行星运动规律 开普勒 开普勒相信哥白尼的学说，按行星绕太阳做匀速圆周运动的观点，在对火星轨道的研究中，70余次尝试所得的结果与第谷的观察数据相差8 ’，他花了四年时间一遍一遍地进行数学计算，否定了几十种假设，最后终于通过计算他发现了行星运动三大定律，简称开普勒三大定律。 conclusion 开普勒第一定律 02 开普勒第一定律内容 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。 做一做 用一条细绳和两个图钉画椭圆，把细绳两端用图钉固定，用铅笔紧贴着细绳滑动，使细绳始终保持张紧状态，铅笔在纸上画出的轨迹就是椭圆，图钉在纸上留下的痕迹叫做椭圆的焦点。 保持绳长不变，当两焦点不断靠近时，椭圆形状如何变化？焦点重合时，半长轴转变为什么？ conclusion 开普勒第二定律 03 开普勒第二定律内容 对任意一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。 思考与讨论 根据开普勒第二定律，你是否可以解释一下为什么在近日点行星运动的快，在远日点行星运动的慢？ conclusion 开普勒第三定律 04 新课讲授 开普勒第三定律内容 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。 新课讲授 思考与讨论 通过对表格中的数据分析，你是否发现决定k值大小的关键性因素？ k 是一个只决定于中心天体质量的常数。 conclusion 开普勒行星运动定律条件及应用 05 新课讲授 条件及应用 1.开普勒行星运动定律的适应条件： 不但适用于行星的运动，也适用于卫星绕行星的运动。 （1）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（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。 2.中学阶段的研究我们可按圆轨道处理： conclusion 课堂练习 06 1．某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示，E和F是椭圆轨道的两个焦点，行星在A点的速度比在B点的速度大，则太阳位于（　　） A．F点 B．E点 C．B点 D．A点 B 【答案】B 【详解】根据开普勒第一定律可知，行星绕太阳运行的轨迹是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上，开普勒第二定律说，太阳与行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等，从而可以得到，行星在近日点速度大，在远日点速度小，所以A点为近日点，太阳在E点。 故选B。 2．地球公转轨道的半径在天文学上常用来作为长度单位，叫作天文单位，用来量度太阳系内天体与太阳的距离。在天文学中，天文单位有严格的定义，用符号表示，即地球到太阳的距离为1。已知海王星公转的轨道半径是30，地球绕太阳的公转周期为1年，取，则海王星绕太阳的公转周期最接近（　　） A．165年 B．200年 C．270年 D．810年 A 【答案】A 【详解】根据开普勒第三定律可得， 解得故选A。 3．下列说法正确的是（　　） A．地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其他行星绕地球转动 B．太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动 C．地球是绕太阳运动的一颗行星 D．地球绕太阳运动，其轨迹是标准的圆 C 【答案】C 【详解】A．该选项描述的为“地心说”，由开普勒第一定律知“地心说”是错误的，故A错误； B．太阳是绕银河系中心运动的，而不是静止不动的，故B错误； C．太阳系有八大行星，地球是其中一颗绕太阳运动的行星，故C正确； D．由开普勒第一定律知地球绕太阳运动，其轨迹为椭圆，故D错误； 故选C。 4．月球运行轨道为如图所示的绕地球E运动的椭圆轨道，地球E位于椭圆的一个焦点上。轨道上标记了月球经过相等时间间隔（Δt＝，T为轨道周期）的位置。只考虑月球与地球间的相互作用，则下列说法正确的是（　　） A．面积S1>S2 B．月球在轨道A点的速度小于在B点的速度 C．，其中k为常数，a为椭圆半长轴 D．，其中k为常数，b为椭圆半短轴 C 【答案】C 【详解】A．由开普勒第二定律知，月球经过相等时间间隔与地球连线所扫过的面积相等，则S1＝S2且可得从近地点到远地点的过程中速度在逐渐减小，所以月球在轨道A点的速度大于在B点的速度，故AB错误； C D．由开普勒第三定律知，月球绕地球运动的轨道半长轴的三次方与公转周期的平方成正比，故C正确，D错误。 故选C。 5．关于天体的运动，下列说法正确的是（　　） A．中r代表轨道半长轴，T代表公转周期，比值k只与中心天体有关 B．开普勒第一定律认为，行星绕太阳运动时太阳在轨道的中心 C．日心说是哥白尼提出的，观点是行星绕太阳做椭圆运动 D．行星绕太阳运动时，所有行星都在同一轨道上 A 【答案】A 【详解】A．开普勒第三定律的公式中r代表轨道半长轴，T代表公转周期，比值k只与中心天体有关，故A正确； B．开普勒第一定律认为：行星绕太阳运动时太阳在椭圆轨道的一个焦点上，故B错误； C．哥白尼提出“日心说”，认为行星绕太阳做匀速圆周运动，故C错误； D．行星绕太阳运动时，所有行星都在不同轨道上，故D错误。 故选A。 6．行星B绕着恒星A逆时针转动，运动的轨迹如图所示，行星B在M位置时两者距离最近，此时相距x1，行星B在N位置时两者距离最远，此时相距y1。M、N、P、Q为轨迹上四个对称点，若行星B的运行周期为T，则下列说法正确的是（　　） A．行星B在N位置和M位置的速率之比为 B．行星B在M位置和N位置的速率之比为 C．行星B从M位置运动到P位置的时间等于行星B从N位置运动到Q位置的时间 D．行星B从M位置运动到P位置的时间小于 D 【答案】D 【详解】AB．根据开普勒第二定律可知 扇形面积所以在M位置和N位置的速率之比，AB错误； CD．据对称性可知，行星从M经过P到达N位置的时间为 ，行星在MP段的速度大小大于PN段的速度大小，则MP段的时间小于PN段的时间，所以P到M所用的时间小于 ，C错误D正确。故选D。 本节结束 谢谢观看 $$