教科版高中物理必修二3.1《天体运动》ppt课件

【变式2】 哈雷彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆，下列说法 中不正确的是 A．彗星在近日点的速率大于在远日点的速率 B．彗星在近日点的角速度大于在远日点的角速度 C．彗星运转周期为75年，则它的轨道的半长轴是地球公 转轨道半长轴的5 45倍 D．若彗星周期为75年，则它的半长轴是地球公转半径的 75倍 3 ( )．
答案
C
借题发挥 此题作了近似处理，因为在椭圆 上任取一小段，每一小段都可看成一个独立 的圆周上的一段圆弧，所不同的是曲率可能 不同而已．
【变式1】 据报道，美国计划于 2021年开始每年送15 000 名游客上太空旅 游．如图 3 － 1 － 1 所 示，当航天器围绕地 球做椭圆运行时，近 地 点 A 的 速 率 ________( 填 “ 大 于”“小于”或“等 于”)远地点B的速 率．
1 天体运动
1 ．能简要地说出日心说、地心说的两种不同 观点． 2．知道开普勒对行星运动描述的三定律． 3 ．体会科学家在宣传和追求科学真理时所表 现的坚定信念和献身精神
一、古代关于天体运动的两种学说 内容 地球 是宇宙的中心， 地 而且是静止不动的， 地球 心 太阳、月亮以及其他 说 太阳 行星都绕 运动 局限性 都把天体的运 动看得很神圣， 认为天体的运 匀速圆周 动必然是最完 美、最和谐的 太阳 是宇宙的中心， 运 日 且是静止不动的，地 动，而和丹麦 心 球和其他行星都绕 天文学家第谷 说 运动 的观测数据不
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．
三、行星运动的近似处理 圆 圆心 行星绕太阳运动的轨道十分接近 ，太 角速度 阳处在 ． 线速度 匀速圆周 对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的 轨道半径 ) 不 变 ， 即 行 星 做 (或 运动． 二次方 所有行星 的三次方跟它的公转轨 道周期的 的比值都相等．
图 3－ 1 － 1
解析 根据开普勒第二定律：对于每一个行 星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内 扫过相等的面积，由此可得知近地点A的速率 大于远地点B的速率． 答案 大于
开普勒第三定律的应用
【典例2】 有一个名叫谷神的小行星，质量为m＝1.00×1021
kg，它的轨道半径是地球绕太阳运动半径的2.77倍，求谷
一、对开普勒第二定律的理解 理解开普勒第二定律的内涵 太阳和行星的连线在相等的时间里扫过的 面积相等，是解题的关键． 由开普勒第二定律可知：行星从近日点向 远日点运动，速率减小；从远日点向近日 点运动，速率增大．
二、对开普勒第三定律的理解和应用 由开普勒第三定律可知：太阳系中任意两颗行星均满足比
答案 1 683 天或1.45×108 s
借题发挥 (1) 对题目的求解应视条件而定， 本题中用半径替代了半长轴，由解题结果应 更进一步理解离太阳越远公转周期越长的结 论． (2) 在以后的计算问题中，可以认为行星的轨 道近似为圆，卫星的运行轨道也近似为圆， 这样就使问题变得简单，计算结果与实际情 况也相差不大．
神星绕太阳一周所需要的时间．
解析 设地球的轨道半径为R0，则谷神星绕太阳运行的轨 R3 n T0＝ R3 0 道半径为Rn＝2.77R0，又知地球绕太阳运行周期为T0＝365
3 R3 R 0 n 天，据 2 ＝ 2 得：谷神绕太阳的运行周期Tn＝ T0 Tn
（2.77）3×365 天＝1 683 天＝1 683×24×3 600 s＝1.45 ×108 s.
内容 从太阳到行星的 相等的时间 相等的时间 开普勒 连线在 第二定 律 内扫 过.定律Fra bibliotek公式或图示
定律
内容
公式或图示 a3 公式： 2 ＝k，k是一 T
开普勒 第三定 律
行星 的轨道的
半长轴 的三次方跟 个与行星无关 的常量
它的 公转周期 的二 次方的比值都 相等
思考 2.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 速率何处较大？
开普勒第二定律的应用
【典例1】 某行星沿椭圆轨道运动，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，
则过近日点时的速率为 ( )．
b A．vb＝ava a C．vb＝bva
B．vb＝ D．vb＝
a bva b a va
解析 如图所示，A、B分别为远日点、 近日点，由开普勒第二定律知，太阳和行 星的连线在相等的时间里扫过的面积相 1 等，取足够短的时间Δt，则有： va·Δ 2 1 a t·a＝ vb·Δt·b，所以vb＝ va. b 2
解析 根据开普勒第二定律，在相同的时间内，彗星在近 日点走过的弧长大，因此在近日点彗星的线速度(即速率)、 a3 角速度都较大，故A、B正确．根据开普勒第三定律 2 ＝ T
3 a1 a3 2 例式 2 ＝ 2 ＝k，k值的大小与行星无关，仅与太阳有 T1 T2
关．此定律也适用于圆轨道，只要把圆看成半长轴和半短 r3 轴相等的特殊椭圆，即可得周期和半径的关系： 2＝k. T
开普勒的三个行星运动定律不仅适用于行星绕太阳的运 转，也适用于其他天体系统，如卫星绕地球运转． 在应用开普勒第三定律时，要注意在不同的情况下(太阳 a3 在焦点上还是地球在焦点上)，比例式 2 ＝k中的k值是不 T 同的．k值仅与被环绕的中心天体有关，而与周围运转的 星体无关，也就是说只有围绕同一中心天体运转的行星 a3 或卫星，k值才相同， 2 ＝k才成立；对于绕不同的中心 T a3 天体运转的行星或卫星，k值不同， 2＝k不成立． T
思考 1.“日心说”最终战胜了“地心说”是 否说明“日心说”就是十分完善的？ 提示 “日心说”虽然最终战胜了“地心 说 ” ，但它由于当时人们认知水平的局限性， 一些观点也是不准确的，如运动轨道不是圆 而是椭圆，做的不是匀速圆周运动而是变速 曲线运动．
二、开普勒行星运动定律
内容 公式或图示 行星 所有 椭圆 绕太阳 焦点 椭圆 开普勒 运动的轨道都 ，太阳处 第一定 是 在 的一个 律 上 定律