高中物理必修二全套ppt课件

应用创新演练第1节行星的运动理解教材新知把握热点考向考向一考向二随堂基础巩固第六章万有引力与航天课时跟踪训练知识点一知识点二返回返回返回1．开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。2．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。3．开普勒第三定律：所有行星的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。4．中学阶段，所有行星的运动轨道都按圆处理，即行星做匀速圆周运动。返回返回1．两种对立的学说内容局限性地心说是宇宙的中心，而且是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕运动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，但计算所得的数据和丹麦天文学家的观测数据不符日心说是宇宙的中心，且是静止不动的，地球和其他行星都绕运动地球地球太阳太阳匀速圆周第谷[自学教材]返回2．开普勒行星运动规律(1)所有行星绕太阳运动的轨道都是，太阳处在。(2)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的面积，由此可以得出，当行星由近日点向远日点运动时，速度逐渐。(3)所有行星的轨道的半长轴的跟它的公转周期的的比值都。此比值的大小只与太阳有关，在不同的星系中，此比值是不同的。椭圆椭圆的一个焦点上相等减小三次方二次方相等返回[重点诠释]对开普勒行星运动定律的理解图6－1－1返回(1)从空间分布认识：开普勒第一定律也叫椭圆轨道定律，如图6－1－1所示。第一定律告诉我们，尽管各行星的轨道大小不同，但它们的共同规律是：所有行星都沿椭圆轨道绕太阳运动，太阳则位于所有椭圆的一个公共焦点上。否定了行星圆形轨道的说法，建立了正确的轨道理论，给出了太阳准确的位置。返回(2)从速度大小认识：行星靠近太阳时速度增大，远离太阳时速度减小。近日点速度最大，远日点速度最小。第二定律又叫面积定律，如图6－1－2所示。图6－1－2返回(3)对a3T2＝k的认识：第三定律反映了行星公转周期跟轨道半长轴之间的依赖关系。椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越大；反之，其公转周期越小。在图6－1－3中，半长轴是AB间距的一半，T是公转周期。其中常数k与行星无关，只与太阳有关。图6－1－3返回[特别提醒]开普勒三定律是行星绕太阳运动的总结定律，实践表明该定律也适用于其他天体的运动，如月球绕地球运动、卫星绕木星运动，甚至是人造卫星绕地球运动等。返回1．下列关于对开普勒第三定律a3T2＝k的理解，正确的是()A．T表示行星的自转周期B．k是一个仅与中心天体有关的常量C．该定律既适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动D．若地球绕太阳运转的半长轴为a1，周期为T1，月球绕地球运转的半长轴为a2，周期为T2，由开普勒第三定律可得a31T21＝a32T22返回解析：答案：BC返回[自学教材](1)多数大行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，中学阶段按圆处理，认为太阳处在。(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)，即行星做圆周运动。(3)所有行星轨道跟它公转周期的的比值都相等。圆心不变匀速半径三次方平方返回[重点诠释]天体运动的规律及分析方法(1)中学阶段我们在处理天体运动问题时，为简化运算，一般把天体的运动当做圆周运动来研究，并且把它们视为做匀速圆周运动，椭圆的半长轴即为圆半径。(2)在处理天体运动时，开普勒第三定律表述为：天体轨道半径R的三次方跟它的公转周期T的二次方的比值为常数，即R3T2＝k。据此可知，绕同一天体运动的多个天体，运动半径R越大的天体，其周期越长。返回(3)表达式R3T2＝k中的常数k只与中心天体的质量有关。如研究行星绕太阳运动时，常数k只与太阳的质量有关，研究卫星绕地球运动时，常数k只与地球的质量有关。对绕不同天体的圆周运动，常数k不同。(4)天体的运动遵循牛顿运动定律及匀速圆周运动规律，它的运动与一般物体的运动在应用两规律上没有区别。返回2．关于行星的运动，以下说法正确的是()A．行星轨道的半长轴越长，自转周期越大B．行星轨道的半长轴越长，公转周期越大C．水星的半长轴最短，公转周期最大D．土星离太阳最远，绕太阳运动的公转周期最大返回解析：由开普勒第三定律知，所有行星的轨道半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，即a3T2＝k。所以行星轨道的半长轴越长，公转周期就越大；行星轨道的半长轴越短，公转周期就越小，故A、C错误，B正确；离太阳最远的行星不是土星，应是海王星，故D错误。答案：B返回返回[例1]某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图6－1－4所示，F1、F2是椭圆轨道的两个焦点，太阳在焦点F1上，A、B两点是焦点F1和F2的连线与椭圆轨道的交点。已知A到F1的距离为a，B到F1的距离为b，则行星在A、B两点处的速率之比是多少？[思路点拨]根据开普勒第二定律：行星和太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等。图6－1－4返回[解析]设行星在近地点和远地点在Δt时间内转过的角度分别为θ1和θ2，则在Δt时间内扫过的面积分别为12a2θ1和12b2θ2，由开普勒第二定律有12a2θ1＝12b2θ2即12a2ω1Δt＝12b2ω2Δt又有vA＝ω1a，vB＝ω2b，故vA·a＝vB·b所以vAvB＝ba。[答案]ba返回[借题发挥]有些同学往往会将行星绕太阳的椭圆运动当作圆周运动来处理，认为行星做匀速圆周运动，在近日点和远日点的角速度相等，从而得出vAvB＝ab的错误结论。返回1.图6－1－5是行星m绕恒星M运行的示意图，下列说法正确的是()A．速率最大点是B点B．速率最小点是C点C．m从A点运动到B点做减速运动D．m从A点运动到B点做加速运动图6－1－5返回解析：由开普勒第二定律知，行星与恒星的连线在相等的时间内扫过的面积相等；A点为近地点，速率最大，B点为远地点，速率最小，所以A、B错误；m由A点到B点的过程中，离太阳的距离越来越远，所以m的速率越来越小，故C正确，D错误。答案：C返回[例2]如图6－1－6所示，飞船沿半径为R的圆周绕地球运动其周期为T，地球半径为R0。若飞船要返回地面，可在轨道上某点A处将速率降到适当的数值，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，飞船由A点到B点所需要的时间。[思路点拨]分别确定圆形轨道和椭圆轨道的半长轴大小，根据开普勒第三定律求解。图6－1－6返回[解析]飞船沿半径为R的圆周绕地球运动时，“半长轴”大小为R，沿椭圆轨道运动时的半长轴大小为R′＝R＋R02，设飞船沿椭圆轨道运动时周期为T′，由开普勒第三定律得R3T2＝R′3T′2，联立解得T′＝R＋R0T2RR＋R02R，飞船由A点到B点所需要的时间为t＝T′2＝R＋R0T4RR＋R02R。[答案]R＋R0T4RR＋R02R返回[借题发挥]对于不同的行星进行比较时，通常用以下方法。(1)首先判断两个行星的中心天体是否相同，只有对同一个中心天体开普勒定律才成立。(2)明确题中给出的关系，如周期关系、半径关系等。(3)根据开普勒定律作出判断。返回2．地球到太阳的距离为水星到太阳的距离的2.6倍，那么地球和水星绕太阳运转的线速度之比是多少？解析：设地球绕太阳运转周期为T1，水星绕太阳运转周期为T2，由开普勒第三定律有a31T21＝a32T22。返回因地球和水星都绕太阳做近似匀速圆周运动，故T1＝2πa1v1，T2＝2πa2v2。联立上式得v1v2＝a2a1＝12.6。答案：12.6返回返回返回应用创新演练第2、3节太阳与行星间的引力万有引力定律理解教材新知把握热点考向考向一考向二随堂基础巩固第六章万有引力与航天课时跟踪训练知识点一知识点二知识点三返回返回返回1.牛顿认为所有物体之间存在万有引力，太阳与行星间的引力使得行星绕太阳运动。2．自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比，这就是万有引力定律，其表达式为F＝Gm1m2r2。3．万有引力定律仅适用于两个质点间万有引力的计算，对于不能看成质点的物体间仍存在万有引力，但万有引力公式不能直接使用。返回返回1．太阳对行星的引力(1)根据开普勒运动第一、第二定律，行星以太阳为做匀速圆周运动。太阳对行星的引力，就等于行星做匀速圆周运动的。(2)太阳对不同行星的引力，与行星的成正比，与行星和太阳间的二次方成反比，即F∝。圆心向心力质量mm/r2距离r[自学教材]返回2．行星对太阳的引力根据牛顿第三定律，太阳吸引行星，行星也必然吸引太阳，行星对太阳的引力与太阳的成正比，与行星、太阳之间的的二次方成反比，即F′∝。3．太阳与行星间的引力太阳与行星之间的引力大小与太阳的质量、行星的质量成，与两者距离的二次方成，即F∝，引力的方向沿二者的连线。质量M距离rM/r2正比反比Mmr2返回[重点诠释]太阳与行星间引力规律的推导与拓展(1)推导思想：把行星绕太阳的椭圆运动简化为以太阳为圆心的匀速圆周运动，运用圆周运动规律结合开普勒第三定律、牛顿运动定律推导出太阳与行星间的引力表达式。返回(2)推导过程：万有引力公式F＝GMmr2的得出，概括起来导出过程如框图所示：返回(3)太阳与行星间引力的规律适用于行星和卫星之间的验证。假定卫星绕行星做匀速圆周运动，设轨道半径为R，运行周期为T，行星和近地卫星质量分别为M和m，卫星做圆周运动的向心力由行星的引力提供，若行星和卫星之间的引力满足太阳与行星之间引力的规律，则：GMmR2＝m·4π2T2R，R3T2＝GM4π2＝常量。通过观测卫星的运行轨道半径R和周期T，若它们的R3T2为常量，则说明太阳与行星间引力的规律适用于行星和卫星之间。返回1．下列关于太阳对行星的引力的说法中，正确的是()A．太阳对行星的引力提供行星做匀速圆周运动的向心力B．太阳对行星引力的大小与太阳的质量成正比，与行星和太阳间的距离的平方成反比C．太阳对行星的引力是由实验得出的D．太阳对行星的引力规律是由开普勒行星运动规律和行星绕太阳做匀速圆周运动的规律推导出来的返回解析：太阳对行星的引力提供行星做匀速圆周运动的向心力，其大小是牛顿结合开普勒行星运动定律和圆周运动规律推导出来的，它不是实验得出的，但可以通过天文观测来检验其正确性，故A、D正确，C错误。太阳对行星的引力大小与行星的质量成正比，与行星和太阳间距离的平方成反比，故B错误。答案：AD返回[自学教材]1．月－地检验(1)检验目的：维持月球绕地球运动的力与地球上苹果下落的力是否为同一性质的力。(2)检验方法：由于月球轨道半径约为地球半径的60倍。则月球轨道上物体受到的引力是地球上的1602。根据牛顿第二定律，物体在月球轨道上运动时的加速度(月球公转的向心加返回速度)应该是它在地球表面附近下落时的加速度(自由落体加速度)的1602。计算对比两个加速度就可以分析验证两个力是否为同一性质的力。(3)结论：加速度关系也满足“反平方”规律，证明两种力为同种性质的力。返回2．万有引力定律(1)内容：自然界中任何两个物体都相互，引力的方向在它们的，引力的大小与物体的质量m1和m2的成正比，与它们之间距离r的成反比。(2)意义：万有引力定律清楚地向人们揭示，复杂运动的后面隐藏着简洁的科学规律；它明确地向人们宣告，天上和地下都遵循着完全相同的科学法则，人类认识自然界有了质的飞跃。连线上吸引二次方乘积返回(3)公式：F＝。其中G叫，大小为6.67×10－11，它是由英国科学家在实验室里首先测出的，该实验同时也验证了万有引力定律。Gm1m2r2引力常量N·m2/kg2卡文迪许返回[重点诠释]1．公式的适用条件严格说F＝Gm1m2r2只适用于计算两个质点的相互作用，但对于下述几种情况，也可用该公式计算。(1)两质量分布均匀的球体间的相互作用，可用公式计算，其中r是两个球体球心的距离。(2)一个质量分布均匀球体与球外一个质点间的万有引力，可用公式计算，r为球心到质点间的距离。(3)两个物体间的距离远大于物体本身的大小时，公式也适用，r为两物体中心间的距离。返回2．对万有引力的理