《行星的運(yùn)動》萬有引力與宇宙航行PPT優(yōu)質(zhì)課件
第一部分內(nèi)容：核心素養(yǎng)目標(biāo)
物理觀念
了解地心說和日心說，知道開普勒行星運(yùn)動三定律的內(nèi)容。
科學(xué)思維
掌握行星運(yùn)動定律的應(yīng)用。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任
了解人們對行星運(yùn)動的認(rèn)識過程漫長復(fù)雜，真理來之不易。
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行星的運(yùn)動PPT，第二部分內(nèi)容：課前學(xué)習(xí)
知識點(diǎn)一 地心說與日心說
[觀圖助學(xué)]
地心說和日心說的內(nèi)容分別是什么？
1.地心說：_________是宇宙的中心，是______________的，太陽、月球以及其他星體都繞___________。
2.日心說：_________是靜止不動的，地球和其他行星都繞_________運(yùn)動。
3.局限性：都把天體的運(yùn)動看得很神圣，認(rèn)為天體的運(yùn)動必然是最完美、最和諧的________________，而與丹麥天文學(xué)家_______的觀測數(shù)據(jù)不符。
[思考判斷]
(1)地球是整個宇宙的中心，其他天體都繞地球運(yùn)動。( )
(2)太陽是整個宇宙的中心，其他天體都繞太陽運(yùn)動。( )
(3)太陽每天東升西落，這一現(xiàn)象說明太陽繞著地球運(yùn)動。( )
地心說的代表人物：托勒密(古希臘)。
日心說的代表人物：哥白尼(波蘭)。
兩種學(xué)說都不正確，因?yàn)槿魏翁祗w都在不停地運(yùn)動。
知識點(diǎn)二 開普勒定律
[觀圖助學(xué)]
如圖所示，太陽系的八大行星圍繞太陽以什么樣的軌道運(yùn)轉(zhuǎn)？其運(yùn)動有什么規(guī)律？
[思考判斷]
(1)太陽系中所有行星都繞太陽做橢圓運(yùn)動，且它們到太陽的距離各不相同。( )
(2)太陽系中所有行星都繞太陽在同一個平面內(nèi)運(yùn)動。( )
(3)太陽系中離太陽越遠(yuǎn)的行星，運(yùn)行周期就越大。( )
(4)可近似認(rèn)為地球圍繞太陽做圓周運(yùn)動。( )
在二十四節(jié)氣中，春分、秋分是日夜平分的日子，在北半球夏至、冬至分別是白天最長和最短的日子，各節(jié)氣地球與太陽的位置關(guān)系如圖所示。
開普勒行星運(yùn)動定律不僅適用于行星圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)，也適用于衛(wèi)星圍繞行星運(yùn)轉(zhuǎn)。在開普勒第三定律中，同一天體系統(tǒng)中k值相等，但在不同的天體系統(tǒng)中，k值不相等。
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行星的運(yùn)動PPT，第三部分內(nèi)容：核心探究
核心要點(diǎn)一 對開普勒三定律的理解
[問題探究]
如圖所示為地球繞太陽運(yùn)動的示意圖及北半球春分、夏至、秋分、冬至?xí)r地球所在的位置。
(1)太陽是否在軌道平面的中心？夏至、冬至?xí)r地球到太陽的距離是否相同？
(2)一年之內(nèi)秋冬兩季比春夏兩季為什么要少幾天？
答案 (1)太陽不在軌道中心，而在軌跡的焦點(diǎn)上。夏至、冬至?xí)r地球到太陽的距離不相同，夏至?xí)r地球離太陽遠(yuǎn)些。
(2)在冬天地球要經(jīng)過近日點(diǎn)，夏天經(jīng)過遠(yuǎn)日點(diǎn)，由開普勒第二定律可知，地球在冬天比在夏天運(yùn)動得快一些，因此地球軌道上相當(dāng)于春、夏部分比秋、冬部分要長些，從題圖看出春分到秋分的春、夏兩季地球與太陽連線所掃過的面積比秋分到次年春分的秋、冬兩季地球與太陽連線所掃過的面積大，即一年之內(nèi)秋冬兩季比春夏兩季要少幾天。
[探究歸納]
1.不同行星繞太陽運(yùn)行時(shí)的橢圓軌道是不同的。多數(shù)行星的軌道都十分接近圓。
2.近日點(diǎn)速率大，遠(yuǎn)日點(diǎn)速率小。
3.開普勒三定律是對行星繞太陽運(yùn)動的總結(jié)，實(shí)踐表明開普勒三定律也適用于其他天體的運(yùn)動，如月球繞地球的運(yùn)動，衛(wèi)星(或人造衛(wèi)星)繞行星的運(yùn)動。
[試題案例]
[例1] 關(guān)于行星運(yùn)動的規(guī)律，下列說法符合史實(shí)的是( )
A.第谷總結(jié)出了行星按照橢圓軌道運(yùn)行的規(guī)律
B.開普勒在牛頓運(yùn)動定律的基礎(chǔ)上，導(dǎo)出了行星運(yùn)動的規(guī)律
C.開普勒在天文觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，總結(jié)出了行星運(yùn)動的規(guī)律
D.開普勒總結(jié)出了行星運(yùn)動的規(guī)律，找出了行星按照這些規(guī)律運(yùn)動的原因
[針對訓(xùn)練1] 火星和木星沿各自的橢圓軌道繞太陽運(yùn)行，根據(jù)開普勒行星運(yùn)動定律可知( )
A.太陽位于木星運(yùn)行軌道的中心
B.火星和木星繞太陽運(yùn)行速度的大小始終相等
C.火星與木星公轉(zhuǎn)周期之比的平方等于它們軌道半長軸之比的立方
D.相同時(shí)間內(nèi)，火星與太陽連線掃過的面積等于木星與太陽連線掃過的面積
核心要點(diǎn)二 開普勒第三定律的應(yīng)用
[問題探究]
如圖所示是火星沖日的年份示意圖，請思考：
(1)觀察圖中地球、火星的位置，地球和火星的公轉(zhuǎn)周期哪個更長？
(2)已知地球的公轉(zhuǎn)周期是一年，由此計(jì)算火星的公轉(zhuǎn)周期還需要知道哪些數(shù)據(jù)？
(3)地球、火星的軌道可近似看成圓軌道，開普勒第三定律還適用嗎？
[探究歸納]
1.適用范圍：天體的運(yùn)動可近似看成勻速圓周運(yùn)動，開普勒第三定律既適用于做橢圓運(yùn)動的天體，也適用于做圓周運(yùn)動的天體。
2.應(yīng)用
(1)知道了行星到太陽的距離，就可以由開普勒第三定律計(jì)算或比較行星繞太陽運(yùn)行的周期。反之，知道了行星的周期，也可以計(jì)算或比較其到太陽的距離。
(2)知道了彗星的周期，就可以由開普勒第三定律計(jì)算彗星軌道的半長軸。反之，知道了彗星的半長軸也可以求出彗星的周期。
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