7.1行星的運動人教版（2019）物理（必修第二冊）第六單元

圓周運動老師：

授課時間：課堂導入人類初步探索宇宙的方法：看天中國西方高山圍起了大地，而天空則高懸在高山之上。每天太陽橫穿過天空，然后潛入地下隧道，到了第二天，再從東方升起。繼續(xù)觀察中國陰陽歷二十八星宿西方埃及歷法二十八星宿“看天”課堂導入在中國，雖然人們很早就進行了天星觀測并取得了非凡的成就，但是由于封建集權(quán)的限制，沒有形成系統(tǒng)的研究。而西方，在亞里士多德提出球星大地的基礎(chǔ)上進入了宇宙模型建立的階段。代表人物：托勒密地球是宇宙的中心,并且靜止不動,一切行星圍繞地球做圓周運動。地心說課堂導入代表人物：哥白尼太陽是宇宙的中心,并且靜止不動,一切行星都圍繞太陽運動。日心說課堂導入“日心說”相對“地心說”能更完美地解釋天體的運動，但它并沒有在天文測算的精確度上有多大的提高。其后，許多天文學家對天體運動進行不斷的探索、完善，建立了最初的天體運動理論。近代早期最重要的觀測工作是由丹麥的第谷進行的?！叭招恼f”是怎樣戰(zhàn)勝“地心說”的呢？問題課堂導入

第谷是“日心說”最終戰(zhàn)勝“地心說”的科學功臣。哥白尼之后，第谷連續(xù)20年對行星的位置進行了較仔細的測量，大大提高了測量的精確程度。在第谷之前，人們測量天體位置的誤差大約是10’，第谷把這個不確定性減小到2’。得出行星繞太陽做勻速圓周運動的模型。第谷（1546-1601）課堂導入

德國的物理學家開普勒繼承和總結(jié)了他的導師第谷的全部觀測資料及數(shù)據(jù)，他得到的結(jié)果與第谷的觀察數(shù)據(jù)相差8’，而當時第谷公認的誤差為2’。開普勒經(jīng)過20年的研究和四年多的刻苦計算，先后否定了19種設(shè)想，最后終于計算出行星繞太陽運動的軌跡為橢圓，并總結(jié)為行星運動三大定律。一、開普勒定律1.開普勒第一定律（軌道定律）所有的行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個焦點上。1、太陽并不是位于橢圓中心，而是位于焦點處，多數(shù)行星的軌道十分的接近圓。2、不同行星繞太陽運行時的橢圓軌道不同，但太陽處在所有橢圓軌道的一個共同焦點上。注意：行星軌道焦點太陽焦點●1.開普勒第一定律（軌道定律）一、開普勒定律做一做把細繩的兩端合在一起（即兩個焦點合并成一個點），再用鉛筆把細繩拉緊，在板上畫出的圖形是什么？思考：橢圓上某點到兩個焦點的距離之和與橢圓上另一點到兩焦點的距離之和有什么關(guān)系?一、開普勒定律一、開普勒定律2.開普勒第二定律(面積定律）對于任意一個行星而言，它和太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積。說明：行星在近日點速率大于遠日點速率。一、開普勒定律3.開普勒第三定律（周期定律）：所有行星軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比都相等。猜想：a3/T2=k，你能猜出k可能跟誰有關(guān)嗎?行星？太陽？一、開普勒定律行星/衛(wèi)星半長軸（106km）周期（天）k（m3/s2）水星5787.97金星108225地球149365火星228687木星7784333土星142610759天王星287030660海王星449860148月球0.384427.3同步衛(wèi)星0.042413.36×10183.36×10183.36×10183.36×10183.36×10183.36×10183.37×10183.37×10181.03×10131.03×1013結(jié)論：(1)開普勒第三定律也適用于太陽系以外的其他環(huán)繞系統(tǒng)，不同的環(huán)繞系統(tǒng)，k值不同。(2)k值與環(huán)繞天體無關(guān)，由中心天體決定。一、開普勒定律二、行星運動模型我們通常將行星的軌道近似為圓，這樣合理嗎？實際上，行星的軌道與圓十分接近，在中學階段的研究中我們可按圓軌道處理。二、行星運動模型既然我們可以將行星運動近似認為做圓周運動，那么行星在做什么樣的圓周運動？對某一行星來說，它繞太陽做圓周運動的角速度(或線速度)不變，即行星做勻速圓周運動。若將行星運動軌道按圓處理，則開普勒三定律又該如何表述？所有行星軌道半徑的三次方與它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，即課堂小結(jié)行星的運動一段宇宙探索歷程1、地心說2、日心說開普勒三大定律1、軌道定律2、面積定律3、周期定律課堂練習1.(兩種學說的認識)(多選)探索宇宙的奧秘,一直是人類孜孜不倦的追求。下列說法正確的是(

)A.地球是宇宙的中心,太陽、月球及其他行星都繞地球運動B.太陽是靜止不動的,地球和其他行星都繞太陽運動C.地球是繞太陽運動的一顆行星D.日心說和地心說都是錯誤的答案:CD解析:地心說和日心說都不完善,太陽、地球等天體都是運動的,不可能靜止,B錯誤,D正確。地球是繞太陽運動的一顆普通行星,并非宇宙的中心天體,A錯誤,C正確。課堂練習2.(開普勒定律的認識)關(guān)于行星繞太陽運動的下列說法正確的是(

)A.所有行星都在同一橢圓軌道上繞太陽運動B.行星繞太陽運動時,太陽位于行星軌道的中心處C.離太陽越近的行星運動周期越長D.所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等答案:D解析:所有行星都在各自的橢圓軌道上圍繞太陽運動,太陽處在所有橢圓的一個焦點上,故A、B錯誤。運動的周期T與半長軸a滿足

=k,則離太陽越近的行星運動周期越短,故C錯誤,D正確。課堂練習3.(開普勒定律的理解)某行星繞太陽運行的橢圓軌道如圖所示,F1和F2是橢圓軌道的兩個焦點,行星在A點的速率比在B點的大,則太陽位于(

)A.F2

B.AC.F1

D.B答案:A解析:根據(jù)開普勒第二定律,太陽和行星的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積,因為行星在A點的速率比在B點的速率大,所以太陽在離A點近的焦點上,即太陽位于F2。課堂練習4.(開普勒第三定律的應(yīng)用)1980年10月14日,中國科學院紫金山天文臺發(fā)現(xiàn)了一顆繞太陽運行的小行星,2001年12月21日,經(jīng)國際小行星中心和國際小行星命名委員會批準,將這顆小行星命名為“錢學森星”