《行星的运动》万有引力与宇宙航行PPT优质课件

《行星的运动》万有引力与宇宙航行PPT优质课件

第一部分内容：核心素养目标

物理观念

了解地心说和日心说，知道开普勒行星运动三定律的内容。

科学思维

掌握行星运动定律的应用。

科学态度与责任

了解人们对行星运动的认识过程漫长复杂，真理来之不易。

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行星的运动PPT，第二部分内容：课前学习

知识点一　地心说与日心说

[观图助学]

地心说和日心说的内容分别是什么？

1.地心说：_________是宇宙的中心，是______________的，太阳、月球以及其他星体都绕___________。

2.日心说：_________是静止不动的，地球和其他行星都绕_________运动。

3.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________________，而与丹麦天文学家_______的观测数据不符。

[思考判断]

(1)地球是整个宇宙的中心，其他天体都绕地球运动。( )

(2)太阳是整个宇宙的中心，其他天体都绕太阳运动。( )

(3)太阳每天东升西落，这一现象说明太阳绕着地球运动。( )

地心说的代表人物：托勒密(古希腊)。

日心说的代表人物：哥白尼(波兰)。

两种学说都不正确，因为任何天体都在不停地运动。

知识点二　开普勒定律

[观图助学]

如图所示，太阳系的八大行星围绕太阳以什么样的轨道运转？其运动有什么规律？

[思考判断]

(1)太阳系中所有行星都绕太阳做椭圆运动，且它们到太阳的距离各不相同。( )

(2)太阳系中所有行星都绕太阳在同一个平面内运动。( )

(3)太阳系中离太阳越远的行星，运行周期就越大。( )

(4)可近似认为地球围绕太阳做圆周运动。( )

在二十四节气中，春分、秋分是日夜平分的日子，在北半球夏至、冬至分别是白天最长和最短的日子，各节气地球与太阳的位置关系如图所示。

开普勒行星运动定律不仅适用于行星围绕太阳运转，也适用于卫星围绕行星运转。在开普勒第三定律中，同一天体系统中k值相等，但在不同的天体系统中，k值不相等。

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行星的运动PPT，第三部分内容：核心探究

核心要点一　对开普勒三定律的理解

[问题探究]　

如图所示为地球绕太阳运动的示意图及北半球春分、夏至、秋分、冬至时地球所在的位置。

(1)太阳是否在轨道平面的中心？夏至、冬至时地球到太阳的距离是否相同？

(2)一年之内秋冬两季比春夏两季为什么要少几天？

答案　(1)太阳不在轨道中心，而在轨迹的焦点上。夏至、冬至时地球到太阳的距离不相同，夏至时地球离太阳远些。

(2)在冬天地球要经过近日点，夏天经过远日点，由开普勒第二定律可知，地球在冬天比在夏天运动得快一些，因此地球轨道上相当于春、夏部分比秋、冬部分要长些，从题图看出春分到秋分的春、夏两季地球与太阳连线所扫过的面积比秋分到次年春分的秋、冬两季地球与太阳连线所扫过的面积大，即一年之内秋冬两季比春夏两季要少几天。

[探究归纳]

1.不同行星绕太阳运行时的椭圆轨道是不同的。多数行星的轨道都十分接近圆。

2.近日点速率大，远日点速率小。

3.开普勒三定律是对行星绕太阳运动的总结，实践表明开普勒三定律也适用于其他天体的运动，如月球绕地球的运动，卫星(或人造卫星)绕行星的运动。

[试题案例]

[例1] 关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是(　　)

A.第谷总结出了行星按照椭圆轨道运行的规律

B.开普勒在牛顿运动定律的基础上，导出了行星运动的规律

C.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

D.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

[针对训练1] 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速度的大小始终相等

C.火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方

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

核心要点二　开普勒第三定律的应用

[问题探究]

如图所示是火星冲日的年份示意图，请思考：

(1)观察图中地球、火星的位置，地球和火星的公转周期哪个更长？

(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？

(3)地球、火星的轨道可近似看成圆轨道，开普勒第三定律还适用吗？

[探究归纳]　

1.适用范围：天体的运动可近似看成匀速圆周运动，开普勒第三定律既适用于做椭圆运动的天体，也适用于做圆周运动的天体。

2.应用

(1)知道了行星到太阳的距离，就可以由开普勒第三定律计算或比较行星绕太阳运行的周期。反之，知道了行星的周期，也可以计算或比较其到太阳的距离。

(2)知道了彗星的周期，就可以由开普勒第三定律计算彗星轨道的半长轴。反之，知道了彗星的半长轴也可以求出彗星的周期。

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