《行星的運動》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
物理觀念
了解地心說和日心說,知道開普勒行星運動三定律的內(nèi)容。
科學思維
掌握行星運動定律的應用。
科學態(tài)度與責任
了解人們對行星運動的認識過程漫長復雜,真理來之不易。
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行星的運動PPT,第二部分內(nèi)容:課前學習
知識點一 地心說與日心說
[觀圖助學]
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_________運動。
3.局限性:都把天體的運動看得很神圣,認為天體的運動必然是最完美、最和諧的________________,而與丹麥天文學家_______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動。( )
(2)太陽是整個宇宙的中心,其他天體都繞太陽運動。( )
(3)太陽每天東升西落,這一現(xiàn)象說明太陽繞著地球運動。( )
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)。
兩種學說都不正確,因為任何天體都在不停地運動。
知識點二 開普勒定律
[觀圖助學]
如圖所示,太陽系的八大行星圍繞太陽以什么樣的軌道運轉(zhuǎn)?其運動有什么規(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)運動。( )
(3)太陽系中離太陽越遠的行星,運行周期就越大。( )
(4)可近似認為地球圍繞太陽做圓周運動。( )
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。
開普勒行星運動定律不僅適用于行星圍繞太陽運轉(zhuǎn),也適用于衛(wèi)星圍繞行星運轉(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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行星的運動PPT,第三部分內(nèi)容:核心探究
核心要點一 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動的示意圖及北半球春分、夏至、秋分、冬至時地球所在的位置。
(1)太陽是否在軌道平面的中心?夏至、冬至時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,而在軌跡的焦點上。夏至、冬至時地球到太陽的距離不相同,夏至時地球離太陽遠些。
(2)在冬天地球要經(jīng)過近日點,夏天經(jīng)過遠日點,由開普勒第二定律可知,地球在冬天比在夏天運動得快一些,因此地球軌道上相當于春、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.不同行星繞太陽運行時的橢圓軌道是不同的。多數(shù)行星的軌道都十分接近圓。
2.近日點速率大,遠日點速率小。
3.開普勒三定律是對行星繞太陽運動的總結(jié),實踐表明開普勒三定律也適用于其他天體的運動,如月球繞地球的運動,衛(wèi)星(或人造衛(wèi)星)繞行星的運動。
[試題案例]
[例1] 關(guān)于行星運動的規(guī)律,下列說法符合史實的是( )
A.第谷總結(jié)出了行星按照橢圓軌道運行的規(guī)律
B.開普勒在牛頓運動定律的基礎上,導出了行星運動的規(guī)律
C.開普勒在天文觀測數(shù)據(jù)的基礎上,總結(jié)出了行星運動的規(guī)律
D.開普勒總結(jié)出了行星運動的規(guī)律,找出了行星按照這些規(guī)律運動的原因
[針對訓練1] 火星和木星沿各自的橢圓軌道繞太陽運行,根據(jù)開普勒行星運動定律可知( )
A.太陽位于木星運行軌道的中心
B.火星和木星繞太陽運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
核心要點二 開普勒第三定律的應用
[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:天體的運動可近似看成勻速圓周運動,開普勒第三定律既適用于做橢圓運動的天體,也適用于做圓周運動的天體。
2.應用
(1)知道了行星到太陽的距離,就可以由開普勒第三定律計算或比較行星繞太陽運行的周期。反之,知道了行星的周期,也可以計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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