2019-2020学年高中物理 第六章 万有引力与航天 第1节 行星的运动课件 新人教版必修2

第1节行星的运动学习目标1.了解人类对行星运动规律的认识历程,了解观察在认识行星运动规律中的作用。2.初步理解开普勒行星运动定律。3.体会科学家实事求是、尊重客观事实、不迷信权威、敢于坚持真理和勇于探索的科学态度和科学精神。体会对自然界和谐的追求是科学研究的动力之一。4.知道开普勒行星运动定律的科学价值。5.了解开普勒第三定律中k值的大小只与中心天体有关。自主学习教材提炼[知识梳理]地球一、地心说与日心说1.地心说:是宇宙的中心,是的,太阳、月亮以及其他行星都绕运动。2.日心说:是静止不动的,地球和其他行星都绕运动。静止不动地球太阳太阳二、开普勒行星运动定律开普勒行星运动定律内容图示第一定律所有行星绕太阳运动的轨道都是,太阳处在椭圆的一个上椭圆焦点相等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的面积第三定律所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的的二次方的比值都。公式:32aT=k,k是一个与行星的常量公转周期相等无关[练一练]1.物理学发展历史中,在前人研究基础上经过多年的尝试性计算,首先发表行星运动的三个定律的科学家是()A.哥白尼B.第谷C.伽利略D.开普勒D解析:哥白尼提出了日心说,第谷对行星进行了大量的观察和记录,开普勒在第谷的观察记录的基础上提出了行星运动的三个定律,选项D正确,A,B,C错误。2.关于行星运动,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.太阳是宇宙的中心,地球是围绕太阳的一颗行星C.宇宙中任何天体每时每刻都是运动的,“静止”是没有意义的D.不论是日心说还是地心说,在研究行星运动时都是有局限性的D解析:宇宙是一个无限的空间,太阳系只是其中很小的一个星系,太阳和地球都不是宇宙的中心,宇宙中任何天体都在运动,但选择合适参考系,“静止”是有意义的,故选项D正确。3.关于日心说被人们所接受的原因是()A.以地球为中心来研究天体的运动有很多无法解决的问题B.以太阳为中心来研究天体的运动,许多问题都可以解决,行星运动的描述也变得简单了C.地球是围绕太阳运转的D.太阳总是从东边升起,从西边落下B解析:日心说的观点主要是以太阳为参考系来研究其他行星的运动,这样其他行星的运动形式变得简单,便于描述和研究.而地心说以地球为参考系,来研究太阳及其他星体的运动,运动形式非常复杂,不便于描述和研究,选项B正确。4.开普勒分别于1609年和1619年发表了他发现的行星运动规律,后人称之为开普勒行星运动定律。关于开普勒行星运动定律,下列说法正确的是()A.所有行星绕太阳运动的轨道都是圆,太阳处在圆心上B.对任何一颗行星来说,离太阳越近,运行速率就越大C.在牛顿发现万有引力定律后,开普勒才发现了行星的运行规律D.开普勒独立完成了观测行星的运行数据、整理观测数据、发现行星运动规律等全部工作B解析:根据开普勒第一定律:所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上,所以A错误;根据开普勒第二定律:对任意一颗行星而言,它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等,所以对任何一颗行星来说,离太阳越近,运行速率就越大,所以B正确;在开普勒发现了行星的运行规律后,牛顿才发现万有引力定律,故C错误;开普勒整理第谷的观测数据后,发现了行星运动的规律,所以D错误。5.下列关于行星绕太阳运动的说法中正确的是()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.离太阳越近的行星的运动周期越长D.所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方成正比D解析:由开普勒第一定律知,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,故选项A,B错误;由开普勒第三定律知,选项D正确;由公式32aT=k得半长轴越小的行星运动周期应越短,故选项C错误。要点关于开普勒定律的理解课堂探究[例题]地球沿近似于圆的椭圆轨道绕太阳运动,其公转周期是365天,关于地球的下列说法正确的是()A.绕太阳运动的角速度不变B.近日点处线速度大于远日点处的线速度C.远日点处加速度大于近日点处加速度D.其椭圆轨道半长轴的立方与公转周期的平方之比是一个与地球质量有关的常数B思路探究:根据开普勒第二定律可知,做椭圆运动的天体能否是匀速率运动?答案:由开普勒第二定律可知:行星从近日点向远日点运动时,其速率减小,由远日点向近日点运动时,其速率增大,故做椭圆运动的天体其速率一定是变化的,不可能做匀速率运动。解析:由开普勒第二定律知,选项A错误,B正确;加速度由天体之间的引力提供,且距离越大,引力越小,故选项C错误;由开普勒第三定律知,32aT=k,而k与行星的质量无关,故选项D错误。误区警示开普勒定律的理解(1)开普勒第二定律不仅适用于以太阳为中心天体的运动,而且也适用于以地球或其他星体为中心天体的运动。(2)由开普勒第二定律可知:行星从近日点向远日点运动,其速率减小,而由远日点向近日点运动,其速率增大。针对训练1:如图所示,地球经过绕太阳公转轨道上的AB,CD两段弧线时所用的时间相等,地球和太阳连线所扫过的面积分别是S1,S2。根据开普勒行星运动规律,下列说法正确的是()A.S1S2B.S1S2C.S1=S2D.S1与S2大小关系不确定C解析:开普勒第二定律又叫面积定律,它是针对同一个行星而言的,行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等,故A,B,D错误,C正确。针对训练2:为了探测引力波,“天琴计划”预计发射地球卫星P,其轨道半径约为地球半径的16倍;另一地球卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍。P与Q的周期之比约为()A.2∶1B.4∶1C.8∶1D.16∶1C解析:地球的引力充当卫星的向心力,由G2Mmr=mr224πT知,23Tr=24πGM,则两卫星22PQTT=33PQrr。因为rP∶rQ=4∶1,故TP∶TQ=8∶1,选项C正确。课堂达标1.地球绕太阳的运行轨道是椭圆,北半球冬至这天地球离太阳最近,夏至这天最远。下列关于地球在这两天绕太阳公转速度大小的说法中,正确的是()A.地球公转速度是不变的B.冬至这天地球公转速度大C.夏至这天地球公转速度大D.无法确定B解析:北半球冬至这天地球与太阳的连线短,夏至这天长。根据开普勒第二定律,要在相等的时间内扫过的面积相等,则在相等的时间内冬至时地球运动的路径就要比夏至时长,所以冬至时地球公转的速度比夏至时的速度大,故选项B正确。2.如图所示,某行星沿椭圆轨道运行,远日点离太阳的距离为a,近日点离太阳的距离为b,过远日点时行星的速率为va,过近日点时行星的速率为vb,则()A.va=vbB.vavbC.vavbD.无法确定C解析:由开普勒第二定律知,太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积,所以远日点速率小。3.关于行星运动的规律,下列说法符合史实的是()A.开普勒在牛顿定律的基础上,导出了行星运动的规律B.开普勒在天文观测数据的基础上,总结出了行星运动的规律C.开普勒总结出了行星运动的规律,找出了行星按照这些规律运动的原因D.开普勒总结出了行星运动的规律,发现了万有引力定律B解析:开普勒在大量研究前人常年观测天文数据的基础上,总结出了行星运动的规律.牛顿发现了万有引力定律,揭示了行星按这些规律运动的原因,选项A,C,D错误,B正确。4.长期以来“卡戎星(Charon)”被认为是冥王星唯一的卫星,它的公转轨道半径r1=19600km,公转周期T1=6.39天。2006年3月,天文学家新发现两颗冥王星的小卫星,其中一颗的公转轨道半径r2=48000km,则它的公转周期T2最接近于()A.15天B.25天C.35天D.45天B解析:由开普勒第三定律可知3121rT=3222rT,得出T2=322131rTr=73273(4.810)6.39(1.9610)天≈25天,故选项B正确。