2019-2020 人教版必修2 第六章 第一节 行星的运动 课件(78张)

(2)日心说
① □04 太阳 是宇宙的中心，是静止不动的，所有行星都绕太阳做 □05 匀速圆周运动 。
②地球是绕 □06 太阳 旋转的行星；月球是绕 □07 地球 旋转的卫星。
③太阳静止不动，因为地球每天自西向东自转一周，造成太阳每天东升
西落的现象。
④日心说的代表人物是 □08 哥白尼 。
(3)局限性
间内扫过 □13 相等的面积
。
(3)开普勒第三定律：所有行星的轨道的 □14 半长轴的三次方 跟它的
□15 公转周期的二次方
的比值都相等。其表达式为 □16 Ta32＝k ，其中
a 是椭圆轨道的半长轴，T 是行星绕太阳公转的周期，k 是一个与行星
□17 无关 (填“有关”或“无关”)的常量。
判一判 (1)太阳是整个宇宙的中心，其他天体都绕太阳运动。( × ) (2)太阳每天东升西落，这一现象说明太阳绕着地球运动。( × )
③公式Ta32＝k 不只适用于太阳，还适合所有的行星绕着恒星运动，也适 合卫星绕着行星运动，其中的 k 是只与中心天体有关，与环绕天体没有关系。 比如：月球和其他人造卫星都绕地球的运动，其中常数 k 只与地球有关。
④公式Ta32＝k，对于同一中心天体来说，k 的数值相同；对于不同的中心 天体，k 的数值不同。
解析
例2 飞船沿半径为R的圆周绕地球运动，其公转周期为T。如图所示， 飞船要返回地面，可以在轨道上的某一点A处，将速率降低到适当数值，从 而使飞船沿着以地心为焦点的特殊椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在B点相 切。如果地球半径为R0，求飞船由A点运动到B点所需的最短时间。
(1)飞船在做圆周运动时半长轴怎么算？ 提示：飞船做圆周运动时，半长轴和半短轴长度相同，长度都等于半 径。
B点所需的最短时间为t＝T2′＝R＋4RR0T
R＋2RR0。
[完美答案]
R＋R0T 4R
R＋R0 2R
答案
开普勒第三定律揭示的是不同行星运动快慢的规律，应用时要注意以下 两个问题：
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 普勒第三定律才成立。
2明确题中给出的周期关系或半长轴关系之后，再根据开普勒第三定 律列式求解。
r31 T21
＝
r32 T22
，解得T2＝
6.392×480003 196003
天≈25天。
[完美答案] B
T21r32 r31
＝
答案
[变式训练3] 木星绕太阳运动的周期为地球绕太阳运动周期的12倍， 那么，木星绕太阳运动的轨道半径是地球绕太阳运动的轨道半径的多少倍？ (可用根式表示)
答案
3 2 18
提示：(1)这是日心说的观点，具有历史局限性。 (2)太阳每天东升西落，是由于地球每天自西向东自转一周。
提示
想一想 地心说和日心说是两种截然不同的观点，现在看来这两种观点哪一种是 正确的？
提示：两种观点受人们意识的限制，是人类发展到不同历史时期的产物。 两种观点都具有历史局限性，现在看来都是不正确的。
天王星
半长轴(106 km) 57.9 108.2 149.6 227.9 778.3
1427.0
2882.3
半短轴(106 km) 56.7 108.1 149.5 226.9 777.4
1424.8
2879.1
海王星
4523.9
4523.8
表二 行星的平均轨道半径、公转周期和太阳系的k值
活动1：从表一中能得出什么结论？ 提示：行星轨道的半长轴和半短轴的相对差别小，基本可以认为相等。
星和卫星围绕行星的运转，A错误；a代表行星椭圆运动轨道的半长轴，B错
误；T代表行星或卫星绕中心天体运动的公转周期，C错误；k是一个与行星
无关的常量，只与中心天体有关，同一中心天体k值相同，不同的中心天
体，k值不同，D正确。
解析
3．(开普勒运动定律的理解)下列关于行星绕太阳运动的说法中，正确 的是( )
提示
活动2：表二平均轨道半径究竟代表什么意义？
提示：行星轨道的半长轴和半短轴的相对差别小，行星绕太阳运动的轨 道与圆十分接近，所以这个平均轨道半径就是指开普勒第三定律里的半长轴 a。把行星的轨道当做圆处理，半长轴和半短轴就相等，都是半径。 Ta32＝k就 变成Tr32＝k。
提示
活动3：表格中几个行星的k值揭示的是什么规律？ 提示：在误差范围内，这些数据是相等的，也就是对于同一个中心天 体，k值是相同的。
答案
解析 设木星和地球绕太阳运动的周期分别为T1和T2，它们绕太阳运动
的轨道半径分别为R1和R2，根据开普勒第三定律得：
R31 T21
＝
R32 T22
，则
R1 R2
＝
3
T21 T22
＝ 3 122 ＝2 3 18 。所以木星绕太阳运动轨道的半径是地球绕太阳运动轨道的
半径的23 18倍。
解析
03课后课时作业
提示
(2)飞船在椭圆轨道运动时半长轴是什么？ 提示：飞船在椭圆轨道运动时，半长轴应是AB间距离的一半，而AB间 距离为R＋R0，故半长轴为R＋2 R0。
提示
[规范解答] 飞船绕地球做圆周运动(半长轴和半短轴相等的特殊椭圆)
时，半长轴为R，飞船椭圆轨道的半长轴为
R＋R0 2
，设飞船沿椭圆轨道运动
的周期为T′，由开普勒第三定律知：RT23＝R8＋T′R023，因此飞船从A点运动到
[变式训练1] (多选)关于行星绕太阳运动的说法正确的是( ) A．太阳系中的八大行星有一个共同的轨道焦点 B．太阳系中的八大行星的轨道有的是圆形，并不都是椭圆 C．行星的运动方向总是沿着轨道的切线方向 D．行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直
答案 AC
答案
解析 太阳系中的八大行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，而太阳位于八 大行星椭圆轨道的一个公共焦点上，A正确，B错误；行星的运动是曲线运 动，运动方向总是沿着轨道的切线方向，C正确；行星从近日点向远日点运 动时，行星的运动方向和它与太阳连线的夹角大于90°，行星从远日点向近 日点运动时，行星的运动方向和它与太阳连线的夹角小于90°，D错误。
[变式训练2] 如图所示，地球的公转轨道接近圆，但彗星的运动轨道 则是一个非常扁的椭圆。天文学家哈雷曾经在1682年跟踪过一颗彗星，他算 出这颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的18倍，并预言这颗彗星将每 隔一定时间就会再次出现。这颗彗星最近出现的时间是1986年，它下次飞近 地球大约是哪一年？
A组：合格性水平训练 1．(地心说和日心说)(多选)下列说法中正确的是( ) A．地球是宇宙的中心，太阳、月球及其他行星都绕地球运动 B．太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动 C．地球是绕太阳运动的一颗行星 D．日心说和地心说都不完善
答案 CD
答案
解析 地心说和日心说都不完善，太阳、地球等天体都是运动的，不可 能静止，故B错误，D正确。地球是绕太阳运动的普通行星，并非宇宙的中 心天体，故A错误，C正确。
解析
2．(开普勒第三定律的理解)关于开普勒第三定律Ta32＝k，下列说法正确 的是( )
A．公式只适用于绕太阳做椭圆轨道运行的行星 B．a代表行星的球体半径 C．T代表行星运动的自转周期 D．围绕不同星球运行的行星(或卫星)，其k值不同
答案 D
答案
解析
开普勒第三定律
a3 T2
＝k，适用于所有天体，即适用于行星围绕恒
答案 2062年
答案
解析
由开普勒第三定律
a3 T2
＝k得：
a哈
a地
3＝
T哈
T地
2，解得：T哈＝
183 T地
Fra Baidu bibliotek
≈76年。即下次飞近地球大约是(1986＋76) 年＝2062年。
答案
课堂任务 行星运动的近似处理
仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。
表一 行星轨道的半长轴和半短轴对比
行星 水星 金星 地球 火星 木星 土星
提示
02课堂探究评价
课堂任务 开普勒行星运动定律 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。
活动 1：图甲中行星绕太阳运动的轨迹是圆吗？ 提示：近似圆，但实际轨迹是椭圆。
提示
活动 2：图乙表述的是什么，能看出些什么结论？
提示：图乙是行星绕着太阳运动的示意图。从图可以看出：(1)行星沿着 椭圆轨道运行，太阳位于椭圆的一个焦点上；(2)两扇形的面积相等，即行星 与太阳的连线在相等时间扫过相等的面积。
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．所有行星轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相 等
答案 D
答案
解析 由开普勒行星运动定律可知所有行星轨道都是椭圆，太阳位于椭
圆轨道的一个焦点上，由于不同行星轨道半长轴不同，故各行星的椭圆轨道
第一节 行星的运动
1．了解地心说和日心说的主要内容和代表人物。 2．知道人类对行星运动的认识过程。 3．理解并应用开普勒行星运动定律分析一些简单问题。
01课前自主学习
1.两种对立的学说
(1)地心说
① □01 地球 是宇宙的中心，是静止不动的。 ②太阳、月亮以及其他行星都绕 □02 地球 运动。 ③地心说的代表人物是古希腊科学家 □03 托勒密 。
A．15天 B．25天 C．35天 D．45天
(1)卡戎星和冥王星的小卫星的中心天体是一个吗？ 提示：卡戎星和冥王星的小卫星都围绕着冥王星转，它们的中心天体都 是冥王星。
提示
(2)用什么规律解决轨道半径与公转周期问题？ 提示：用开普勒第三定律Tr32＝k解决。
提示
[规范解答]
根据开普勒第三定律得：
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
□09 匀速圆周
运动，但计算所得的数据和丹麦天文学家 □10 第谷 的观
测数据不符。
2．开普勒行星运动定律
(1)开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是 □11 椭圆，太阳处 在 □12 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
(3)行星的运动遵循匀速圆周运动规律 既然行星的运动当做了圆周运动处理，则其就是匀速圆周运动，所以行 星的运动遵循牛顿运动定律及匀速圆周运动规律，与一般物体的运动在应用 这两个规律上没有区别。比如向心力向心加速度的公式在行星运动中照样适 用。
例3 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＝19600 km，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，其中一颗的公转半径r2＝48000 km，则它的公转 周期T2最接近于( )
提示
活动 3：讨论、交流、展示，得出结论。 (1)开普勒行星运动三定律的描述及意义
(2)补充说明 ①行星的轨道都是椭圆，不同行星轨道半长轴不同，即各行星的椭圆轨 道不同，但太阳是所有椭圆轨道的共同焦点。 ②近日点、远日点分别是行星距离太阳的最近点、最远点，同一行星在 轨道上离太阳越近时，速度越大，在近日点速度最大，在远日点速度最小， 且离太阳越近，行星的速率越大。
提示
[规范解答] 根据开普勒第二定律：行星和太阳的连线在相等的时间内 扫过相等的面积，得到行星在近日点速度最大，远日点速度最小。因为行星 在 A 点的速率比在 B 点的速率大，所以太阳位于离 A 点近的焦点 F2 上，A 正确。
[完美答案] A
答案
各行星绕太阳运动的轨迹不相同，但都是椭圆，且所有轨道都有一个共 同的焦点——太阳，同一行星在近日点速度最大，在远日点速度最小。
例 1 某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示，F1 和 F2 是椭圆轨道的两 个焦点，行星在 A 点的速率比在 B 点的大，则太阳是位于( )
A．F2 C．F1
B．A D．B
(1)太阳与行星的位置关系怎样？ 提示：行星绕太阳转的轨迹是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。
提示
(2)行星绕太阳转动时的速度大小各处一样吗？ 提示：不一样，近日点速度最大，远日点速度最小。
提示
活动4：讨论、交流、展示，得出结论。 实际上，行星的轨道与圆十分接近，在中学阶段的研究中我们按圆轨道 处理。这样就可以说： (1)半长轴就是半径 椭圆近似为圆，就不存在半长轴半短轴，轨道上各处到中心天体的距离 都相等，半长轴就是圆轨道的半径。
(2)开普勒三定律就可以这样表述 ①行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心。(焦点变为圆心) 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)不变，即 行星做匀速圆周运动。 ③所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等， 即Tr32＝k。