3.1 天体运动 课件 -2025-2026学年高一下学期物理教科版必修第二册

复习任务群一 现代文阅读Ⅰ 把握共性之“新”　打通应考之“脉” 第1课时 反应热 焓变（基础课） 第三章　万有引力定律 1　天体运动 1 学习任务目标 1．知道地心说、日心说，了解人们对行星运动的观测和研究。(物理观念) 2．掌握行星运行的轨道特点和运动规律。(科学思维) 3．掌握开普勒行星运动定律的应用。(科学思维) 4．通过练习从物理、数学角度理解并掌握开普勒行星运动定律，认识模型在科学研究中的作用。(科学态度与责任) 1　天体运动 2 问题式预习 知识点一　中国古代对宇宙的认识 1．中国古代宇宙理论产生于周代至晋代，形成的所谓“论天六家”是指______、______、______、______、______、______。 2．在长期的发展中，_________成为我国古代宇宙理论的主流学说。 3．_________是西汉时期落下闳制造的用于测量天体位置的仪器，是我国古代天文学领域的一项杰出成就。 盖天 浑天 宣夜 昕天 穹天 安天 浑天说 浑天仪 1　天体运动 3 知识点二　地心说与日心说 项目 地心说 日心说 内容 ①______是宇宙的中心，而且是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕②______运动 ③______是宇宙的中心，且是静止不动的，地球和其他行星都绕④______运动 局限性 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⑤____________运动，而和丹麦天文学家⑥______的观测数据不符 地球 地球 太阳 太阳 匀速圆周 第谷 4 [科学思维] 有的同学认为太阳每天东升西落，说明太阳是绕地球运动的，他们的观点是否正确？ 提示：他的观点错误，造成“太阳东升西落”的原因是地球的自转，实际上地球是绕太阳运动的，而非太阳绕地球运动。 [判一判] (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)日心说比地心说更科学。 (　　) × × 知识点三　开普勒行星运动定律 定律 内容 公式或图示 开普勒 第一定律 所有的行星绕太阳运动的轨道都是①______，太阳处在椭圆的一个②______上 开普勒 第二定律 从太阳到行星的连线在③_______________内扫过④_______________ 椭圆 焦点 相等的时间 相等的面积 定律 内容 公式或图示 开普勒 第三定律 行星轨道⑤_________的三次方跟⑥____________的二次方的比是⑦____________ 公式： ＝k，k是一个与行星无关的常量 半长轴 公转周期 一个常量 [科学思维] 行星绕太阳在椭圆轨道上运行，行星距太阳较近处与距太阳较远处相比较，运动速率在何处较大？ 提示：由开普勒第二定律可知，由于在相等的时间内，行星与太阳的连线扫过相等的面积，显然相距较近时相等时间内经过的弧长必须较长，因此运动速率较大。 [判一判] (1)围绕太阳运动的行星的速率是一成不变的。 (　　) (2)开普勒三定律仅适用于行星绕太阳的运动。 (　　) (3)行星轨道的半长轴越长，行星公转的周期越长。 (　　) × × √ 任务型课堂 任务一　对开普勒行星运动定律的理解 1．下列关于行星绕太阳运动的说法正确的是 (　D　) A. 所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动 B. 行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处 C. 离太阳越近的行星运动周期越长 D. 所有绕太阳公转的行星其轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等 √ 1　天体运动 11 2．(多选)对开普勒第一定律的理解，下列说法正确的是 (　　) A. 在行星绕太阳运动一周的时间内，它到太阳的距离是不变化的 B. 在行星绕太阳运动一周的时间内，它到太阳的距离是变化的 C. 如果太阳固定不动，一个行星绕太阳运动的轨道一定是在某一固定的平面内 D. 如果太阳固定不动，一个行星绕太阳运动的轨道一定不在一个固定的平面内 √ √ 12 3．火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知 (　　) A. 太阳位于木星运行轨道的中心 B. 火星和木星绕太阳运行的速度大小始终相等 C. 火星与木星公转周期之比的二次方等于它们轨道半长轴之比的三次方 D. 相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积 √ C　解析：根据开普勒行星运动定律，火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，太阳位于椭圆的一个焦点上，选项A错误；不同行星绕太阳运行的轨道不同，周期不同，运行速度的大小也不同，选项B错误；由行星运行的轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方之比是一个常量推测可知，选项C正确；火星与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等，木星与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等，但这两个面积不相等，选项D错误。 4．我国农历中的春分、夏至、秋分、冬至是四季中的四个节点，在天文学上，春分、夏至、秋分、冬至时地球绕太阳运行的大致位置如图所示。从地球绕太阳的运动规律入手，下列判断正确的是 (　　) A. 在夏至前后，地球绕太阳运行的速率较大 B. 在冬至前后，地球绕太阳运行的速率较大 C. 秋冬两季与春夏两季时间相等 D. 秋冬两季比春夏两季时间长 √ B　解析：由开普勒第二定律可知，地球在椭圆轨道上运动的速率不断变化。地球经过近日点时速率大，所以在冬至前后，地球绕太阳的运行速率较大，A错误，B正确；地球经过近日点时速率大，经过远日点时速率小，故春夏两季比秋冬两季时间长，C、D错误。 5．2024年9月19日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭与远征一号上面级，以“一箭双星”方式成功发射第五十九颗和第六十颗北斗导航卫星。若发射成功后第五十九颗北斗导航卫星的某一运行轨道为椭圆轨道，周期为T0，如图所示，则 (　　) A. 地球处于椭圆的中心 B. 卫星在A→B→C的过程中，速率逐渐变大 C. 卫星在A→B过程所用的时间小于 D. 卫星的速率在C点有最大值 √ C　解析：由开普勒第一定律可知，地球处于椭圆的一个焦点上，选项A错误；根据开普勒第二定律可知，在A→B→C的过程中，卫星与地球间的距离逐渐变大，速率逐渐变小，选项B错误；卫星由A→B→C所用的时间是半个周期，这段运动过程中，速率逐渐变小，而A→B、B→C的路程相等，所以卫星在A→B过程所用的时间小于在B→C过程所用的时间，则卫星在A→B过程所用的时间小于 ，选项C正确；根据开普勒第二定律可知，卫星的速率在C点有最小值，选项D错误。 对开普勒定律的理解 (1)开普勒三定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕地球的运动，更一般地讲，适用于任何天体绕某一中心天体的运动。当然，对于不同的中心天体，开普勒第三定律中的比例常数k是不同的。 (2)开普勒行星运动定律是总结行星运动的观测结果而归纳出来的规律。它们每一条都是经验定律，都是从观测行星运动所取得的资料中总结出来的。 任务二　开普勒行星运动定律的综合应用 [探究活动] 如图所示为“火星冲日”部分年份(北京时间)示意图。 20 (1)观察图中地球、火星的位置，地球和火星哪个的公转周期更长？ 提示：由题图可知，地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离，根据开普勒第三定律可得，火星的公转周期更长一些。 (2)已知地球的公转周期是一年，由此计算火星的公转周期还需要知道哪些数据？ [评价活动] 1．有一个名叫“谷神”的矮行星质量约为m＝1.00×1021 kg，它的轨道半长轴约为地球绕太阳运动的轨道半长轴的2.77倍，则它绕太阳一周所需要的时间约为(　D　) √ √ A. 金星与地球的公转轨道半径之间 B. 地球与火星的公转轨道半径之间 C. 火星与木星的公转轨道半径之间 D. 天王星与海王星的公转轨道半径之间 3．(2025·云南卷)国际编号为192391的小行星绕太阳公转的周期约为5.8年，该小行星与太阳系内八大行星几乎在同一平面内做圆周运动。规定地球绕太阳公转的轨道半径为1 AU，八大行星绕太阳公转的轨道半径如下表所示。忽略其他行星对该小行星的引力作用，则该小行星的公转轨道半径应介于 (　　) 行星 水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 轨道半径/AU 0.39 0.72 1.0 1.5 5.2 9.5 19 30 √ 4．两个质量分别是m1、m2的人造地球卫星，分别绕地球做匀速圆周运动，若它们的轨道半径分别是R1和R2，则它们的运行周期之比是多少？ 答案：2061年 30 本节课掌握了哪些考点？ 本节课还有什么疑问点？ 31 谢 谢！ 32 $