3.1 天体运动 课件-2024-2025学年高一下学期物理教科版（2019）必修第二册

高中物理必修二 演 讲 者：曹雄 3.1 天体运动 更多模板请关注：https://haosc.taobao.com 目录 一、一段探索历程 二、开普勒定律 【PART.01】 一、一段探索历程 一段探索历程 人类对太空的探索 01 中国古代人们对太空的遐想： 天问 遂古之初,谁传道之? 上下未形,何由考之? …….. 夜光何德,死则又育? 厥利维何,而顾菟在腹? …….. 关于远古最开始的一些情况,是怎么样演变流传下来的呢? 像那种天地尚未形成的景象，又是根据什么去考察出来的? 月亮有何德行为何死而复生? 月中黑影难道是兔子在腹中? 一段探索历程 人类对太空的探索 01 浩瀚的宇宙，群星璀璨，自古以来就吸引着人们探索其中的奥秘。是什么力量使它们如此和谐而又有规律的运动着呢？ 太阳系 银河系 一段探索历程 人类对太空的探索 01 今天 ，我们利用着这些规律，创造了一个个令人瞩目的成就！ 中国的航天事业 一段探索历程 人类对太空的探索 01 是什么规律如此强大？让我们一起来追溯它的发现历程吧！ 一段探索历程 两种学说的碰撞 02 地 心 说 日 心 说 一段探索历程 两种学说的碰撞 02 代表人物：托 勒 密 地球是宇宙的中心,并且静止不动,一切行星围绕地球做圆周运动。 地 心 说 一段探索历程 两种学说的碰撞 02 代表人物：哥白尼 太阳是宇宙的中心,并且静止不动,一切行星都围绕太阳运动。 日 心 说 一段探索历程 两种学说的碰撞 02 关注：日心说 (1)日心说提出的背景：在当时，哥伦布和麦哲伦的探险航行已经使不少人相信地球并不是一个平台，而是一个球体。 (2)哥白尼的推测：是不是地球每天在围绕自己的轴线旋转一周 (3)内容：他假设地球并不是宇宙 的中心，太阳是静止不动的，地 球和其他行星都是围绕着太阳做 匀速圆周运动. 一段探索历程 两种学说的碰撞 02 “日心说”相对“地心说”能更完美地解释天体的运动，但它并没有在天文测算的精确度上有多大的提高。 其后，许多天文学家对天体运动进行不断的探索、完善，建立了最初的天体运动理论。近代早期最重要的观测工作是由丹麦的第谷进行的。 一段探索历程 观测大师——第谷 03 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。在第谷之前，人们测量天体位置的误差大约是10ˊ，第谷把这个不确定性减小到2ˊ。得出行星绕太阳做匀速圆周运动的模型。 第谷（1546-1601） “日心说”最终战胜“地心说”的科学功臣。 一段探索历程 观测大师——第谷 03 古人都把天体的运动看的很神圣，认为天体的运动必然是最完美、最和谐的匀速圆周运动。行星的运动果真如此吗？ 一段探索历程 时代天才——开普勒 04 德国的物理学家开普勒继承和总结了他的导师第谷的全部观测资料及数据，他得到的结果与第谷的观察数据相差8ˊ，而当时第谷公认的误差为2ˊ。开普勒经过20年的研究和四年多的刻苦计算，先后否定了19种设想，最后终于计算出行星绕太阳运动的轨迹为椭圆，并总结为行星运动三大定律。 一段探索历程 视频欣赏 05 【PART.02】 二、开普勒定律 开普勒定律 开普勒第一定律 01 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.不同行星运行轨道是不同的。 开普勒第一定律也常说成轨道定律 开普勒第二定律 02 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： 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 开普勒定律 开普勒第二定律 02 春夏两季（186天）比秋冬两季（179天）要长。 你认为春夏两季的时间长还是秋冬两季的时间长？ 开普勒定律 开普勒第三定律 03 所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等。 猜想：a3/T2=k，你能猜出k可能跟谁有关吗?行星？太阳？ 开普勒第三定律也常说成周期定律 开普勒定律 开普勒第三定律 03 行星/卫星 半长轴（106km） 周期（天） k（m³/s²） 水星 57 87.97 金星 108 225 地球 149 365 火星 228 687 木星 778 4333 土星 1426 10759 天王星 2870 30660 海王星 4498 60148 月球 0.3844 27.3 同步卫星 0.0424 1 3.36×1018 3.36×1018 3.36×1018 3.36×1018 3.36×1018 3.36×1018 3.37×1018 3.37×1018 1.03×1013 1.03×1013 结论： 开普勒第三定律也适用于太阳系以外的其他环绕系统， 不同的环绕系统，k值不同。 k值与环绕天体无关，由中心天体决定。 开普勒定律 行星运动的近似处理方法 04 实际上，行星的轨道与圆十分接近（图 7.1-3），在中学阶段的研究中我们可按圆轨道处理。 开普勒定律 课堂练习 06 课堂小结 05 开普勒定律 行星的运动 两种学说 地心说 日心说 三大定律 轨道定律 面积定律 周期定律 四大人物 托勒密 哥白尼 第谷 开普勒 课堂练习 06 【练习1】如图所示，海王星绕太阳做椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点，运行的周期为T。若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经M、Q到N的运动过程中（ ） A．从P到M所用时间等于 B．从Q到N所用时间等于 C．从P到Q阶段，速率逐渐变小 D．从M到N所用时间等于 【参考答案】C 课堂练习 06 【练习2】（多选）哈雷彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆，下列说法正确的是（ ） A．彗星在近日点的速率大于在远日点的速率 B．彗星在近日点的角速度大于在远日点的角速度 C．若彗星的周期为76年，则它的半长轴是地球公转半径的 倍 D．若彗星周期为76年，则它的半长轴是地球公转半径的76倍 【参考答案】ABC 课堂练习 06 【练习3】如图所示，B为绕地球沿椭圆轨道运行的卫星，椭圆的半长轴为a，运行周期为TB；C为绕地球沿圆周运动的卫星，圆周的半径为r，运行周期为TC。下列说法或关系式中正确的是（　　） A．地球位于B卫星轨道的一个焦点上，位于C卫星轨道的圆心上 B．卫星B和卫星C运动的速度大小均不变 C． ，该比值的大小与地球有关 D． ，该比值的大小不仅与地球有关，还与太阳有关 【参考答案】A 课堂练习 06 【练习4】假如某天地球加速绕太阳做椭圆轨道运动，地球到太阳的最近距离仍为R（R为加速前地球绕太阳做圆周运动时与太阳间的距离），地球的公转周期变为8年，则在该轨道上地球距太阳的最远距离为（    ） A．2R B．4R C．7R D．8R 【参考答案】C 课堂练习 06 【练习5】开普勒定律指出，行星绕太阳运行的轨道都是椭圆。太阳与这些椭圆的关系是（　　） A．太阳处在所有椭圆的中心上 B．在相等时间内，太阳与每一颗行星的连线扫过相等的面积 C．所有行星轨道半长轴的三次方与公转周期二次方的比值都相等，且该比值与太阳无关 D．所有行星轨道半长轴的三次方与公转周期二次方的比值都相等，且该比值与行星无关 【参考答案】D 课堂练习 06 【练习6】北京冬奥会开幕式24节气倒计时惊艳全球，如图是地球沿椭圆轨道绕太阳运行所处不同位置对应的节气，下列说法正确的是（　　） A．夏至时地球与太阳的连线在单位时间内扫过的面积最大 B．从冬至到春分的运行时间等于从春分到夏至的运行时间 C．太阳既在地球公转轨道的焦点上，也在火星公转轨道的焦点上 D．若用a代表椭圆轨道的半长轴，T代表公转周期， ，则地球和火星对应的k值不同 【参考答案】C 感谢您的观看 $$