2015年秋高中物理(人教版)必修二课件第6章第1节行星的运动

成才之路·物理路漫漫其修远兮吾将上下而求索人教版·必修2成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2第六章万有引力与航天万有引力与航天第六章第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2第一节行星的运动第六章第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2学习目标定位1课堂情景切入2知识自主梳理3重点难点突破4考点题型设计5课时作业7易错案例剖析6第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2学习目标定位第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2*知道地心说和日心说的基本内容**了解开普勒三定律的内容及其简单应用*了解人们对天体运动规律的认识和发展过程第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2课堂情景切入第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2浩瀚宇宙，天体运行，银河高悬，群星灿烂，明亮的牛郎、织女星隔河相望，引出一段美丽的传说……哥白尼说：“太阳坐在它的皇位上，管理着围绕着它的一切星球”。你知道太阳系八大行星绕太阳“旋转”时遵循怎样的规律吗？第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2知识自主梳理第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2两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，而且是静止不动的，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第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2定律内容公式或图示开普勒第一定律所有行星绕太阳运动的轨道都是______，太阳处在所有______的一个______上开普勒第二定律从太阳到行星的连线在______的时间内扫过______的面积开普勒行星运动定律椭圆椭圆焦点相等相等第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2定律内容公式或图示开普勒第三定律所有行星的轨道的________的三次方跟它的__________的二次方的比值都相等公式：______＝k，k是一个与行星______的常量半长轴a3T2无关公转周期第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修23．所有行星轨道半径的_______跟它的公转周期的______的比值都相等。表达式：__________。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，即：1．行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，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(或线速度大小)__________，即行星做__________运动。行星运动的一般处理方法圆心不变匀速圆周立方平方r3T2＝k第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2重点难点突破第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2一、对开普勒行星运动定律的认识1．从空间分布认识行星的轨道都是椭圆的，所有椭圆有一个共同的焦点，太阳就在此焦点上。因此第一定律又叫椭圆轨道定律，如图所示。第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修22．从速度大小认识如图所示，如果时间间隔相等，即t2－t1＝t4－t3，由开普勒第二定律，面积A等于面积B，可见离太阳越近，行星在相等时间内经过的弧长越长，即行星的速率就越大。第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修23．对a3T2＝k的认识在图中，半长轴是AB间距的一半，不要认为a等于太阳到A点的距离；T是公转周期，不要误认为是自转周期，如地球的公转周期是一年，不是一天。第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2特别提醒：(1)开普勒三定律是对行星绕太阳运动的总结，实践表明该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。(2)开普勒第二定律说的是同一行星在距太阳不同距离时的运动快慢的规律；开普勒第三定律说的是不同行星运动快慢的规律。第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2据报道，美国计划2021年开始每年送15000名游客上太空旅游。如图所示，当飞船围绕地球做椭圆运动时，速度最大的位置是________点，速度最小的位置是________点(选填“A”或“B”)；飞船从A到B做________运动，从B到A做________运动(选填“加速”或“减速”)。答案：AB减速加速第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2二、天体运动的规律及分析方法1．模型构建天体虽做椭圆运动，但它们的轨道一般接近圆。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。第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修22．轨道半径与周期的关系(1)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。(2)表达式a3T2＝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。第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修23．适用规律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这两规律上没有区别。第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2如图所示是“金星凌日”的示意图，观察图中地球、金星的位置，思考地球和金星谁的公转周期更长。答案：地球解析：根据开普勒第三定律，行星的半长轴的三次方与它的公转周期的二次方成正比，故半长轴越长，行星的运行周期越长。第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2考点题型设计第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2人开普勒第二定律的应用一颗人造地球卫星绕地球做椭圆运动，地球位于椭圆轨道的一个焦点上，如图所示，地球距离卫星的近地点A的距离为L，距离卫星的远地点B的距离为s，求卫星在A点和B点的速度之比。第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2解析：设卫星在A点时的速度为vA，在B点时的速度为vB。在A点附近截取一小段曲线，则此段曲线可看成是一个小段圆弧，半径为L，弧长为l1；同理，在B点附近也截取一小段曲线看成是以地球为圆心的一小段圆弧，半径为s，弧长为l2。分别将圆弧两端与地心相连。设在A点运动弧长l1和在B点运动弧长l2用时相等。由开普勒第二定律可知，卫星与地球的连线在相等的时间内扫过的面积相等。第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2即Ll12＝sl22。由于在A点附近速度大小变化很小，所以有l1＝vAt；同理，在B点附近，l2＝vBt。所以LvAt2＝svBt2，LvA＝svB，即vA∶vB＝s∶L。答案：s∶L点评：此题做了近似处理，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，所不同的是不同段的曲率半径不同。第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2如图所示为地球绕太阳运行的示意图，图中椭圆表示地球的公转轨道，A、B、C、D分别表示春分、夏至、秋分、冬至时地球所在的位置，试分析说明一年之内秋冬两季比春夏两季要少几天的原因。第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2解析：地球绕太阳运行时，对于北半球的观察者而言，秋冬季节地球在近地点运动，经过CDA这段曲线；在春夏季节地球经过ABC这段曲线，根据开普勒第二定律，地球在秋冬季节比在春夏季节运动得快一些，时间相应就短一些。一年之内，春夏两季共184天，秋冬两季只有181天。第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2开普勒第三定律的应用飞船沿半径为R的圆周绕地球运动的周期为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，求飞船由A点到B点所需要的时间？第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2解析：当飞船做半径为R的圆周运动时，由开普勒第三定律：R3T2＝k当飞船返回地面时，从A处降速后沿椭圆轨道至B。设飞船沿椭圆轨道运动的周期为T′，椭圆的半长轴为a，则a3T′2＝k可解得：T′＝aR3·T第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2由于a＝R＋R02，由A到B的时间t＝T′2所以t＝12R＋R023R3·T＝R＋R0T4RR＋R02R答案：R＋R0T4RR＋R02R第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2(青州市实验中学2014～2015学年高一下学期检测)如图所示是“九星连珠”的示意图。若太阳系八大行星公转轨道可近似看作圆轨道，地球与太阳之间平均距离约为1.5亿千米，结合下表可知，火星与太阳之间的平均距离约为()水星金星地球火星木星土星公转周期(年)0.2410.6151.01.8811.8629.5第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2A．1.2亿千米B．2.3亿千米C．4.6亿千米D．6.9亿千米答案：B解析：由表中知T地＝1年，T火＝1.88年，由r3地T2地＝r3火T2火得，r火＝3T2火r3地T2地≈2.3亿千米，故B正确。第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2易错案例剖析第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2易错点：对开普勒定律理解不够导致错误案例：开普勒关于行星运动的描述，下列说法中正确的是()A．所有的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B．所有的行星绕太阳运动的轨道都是圆，太阳处在圆心上C．所有的行星公转周期的三次方跟轨道的半长轴的二次方的比值都相等D．不同的行星绕太阳运动的椭圆轨道是不同的第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2易错分析：常见错误选项及错误原因分析如下：易错选项错误原因B受日心说的影响，错误地认为所有的行星绕太阳做匀速圆周运动。C没有记牢开普勒定律，开普勒第三定律的内容是所有行星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。第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2正确解答：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，A正确，B错误；由开普勒第三定律知所有行星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，而各个行星的公转周期不同，故它们的轨道半长轴不同，轨道不同，C错误，D正确。正确答案：AD第六章第一节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·必修2课时作业（点此链接）