2018秋沪科版高中物理必修2课件：5.1 从托勒密到开普勒(共27页)

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【例1】(多选)关于行星绕太阳运动,下列说法正确的是( ) A.行星在椭圆轨道上绕太阳运动的过程中,其速度与行星和太阳 之间的距离有关,距离小时速度小,距离大时速度大 B.所有行星在椭圆轨道上绕太阳运动,太阳在椭圆轨道的一个焦 点上 C.所有行星绕太阳运动的周期都是相等的 D.行星之所以在椭圆轨道上绕太阳运动,是由于太阳对行星的引 力作用
T a3
公式或图示
与行星无关的常量
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1.正误辨析 (1)太阳系中所有行星有一个共同的轨道焦点。 ( (2)太阳系中轨道半径小的行星其运动周期也短。 ( (3)在中学阶段可认为地球围绕太阳做圆周运动。 ( (4)行星的轨道半径和公转周期成正比。 ( )
������3 (5)公式 2 =k 中的 a ������
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1.从空间分布上认识 行星的轨道都是椭圆,不同行星轨道的半长轴不同,即各行星的 椭圆轨道大小不同,但所有轨道都有一个共同的焦点,太阳在此焦 点上。因此开普勒第一定律又叫焦点定律。 2.对速度大小的认识 (1)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SA=SB,可见离太阳越近,行星在相等时间内经过的弧长越长,即 行星的速率越大。因此开普勒第二定律又叫面积定律。
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规律方法理解开普勒定律注意的问题 (1)适用对象:开普勒定律不仅适用于行星,也适用于卫星,只不过 ������3 此时 2 =k,比值k是由中心天体所决定的另一恒量,与环绕天体无关。 ������ (2)定律的性质:开普勒定律是总结行星运动的观察结果而总结出 来的规律。它们每一条都是经验定律,都是从观察行星运动所取得 的资料中总结出来的。 (3)对速度的认识:当行星在近日点时,速度最大。由近日点向远 日点运动的过程中,速度逐渐减小,在远日点时速度最小。
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3.已知两行星绕太阳运动的半长轴之比为b,求它们的公转周期之 比为多少。 解析:两行星均为太阳的行星,对太阳系的所有行星,其轨道半径和运
������3 行周期均满足 2 =k。设两行星的半长轴分别为 a1、 a2,周期分别为 ������ 3 ������ ������1 3 ������2 3 ������ ������ ������ T1、T2,由 2 =k 知 2 = 2,即( 1 )3=( 1 )2,已知 1 =b, ������2 ������2 ������2 ������ ������1 ������2 ������1 故有 = √������ 3 =b√������ 。 ������2知识点一知识点二
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解析: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,B正确;由开普勒第二定律知行星离太 阳距离小时速度大,距离大时速度小,A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,C错误;行星间的引力、行星与其他天体间的引力远小于行星与 太阳间的引力,太阳的引力提供行星绕太阳运动的向心力,D正确。 答案:BD
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三、开普勒提出行星运动三定律
定律 开普勒第 一定律(轨 道定律) 开普勒第 二定律(面 积定律) 开普勒第 三定律(周 期定律) 内容 所有行星围绕太阳运动的轨 道都是椭圆,太阳处于所有椭 圆的一个公共焦点上 对于每一颗行星而言 ,太阳和 行星的连线在相等的时间内 扫过相等的面积 所有行星轨道的半长轴的三 次方与公转周期的二次方的 比值都相等 公式: 2=k。式中 k 是
第5章 万有引力与航天
5.1 从托勒密到开普勒
核心素养培养目标 1.知道地心说、日心 说的内容。 2.理解开普勒三定律 的内容。 3.会运用开普勒三定 律解决简单的天体运 动问题。 4.通过学习,体会科学 探索的艰辛与喜悦。
核心素养形成脉络
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一、托勒密集古代天文学研究之大成 公元150年,托勒密构筑了宇宙“地心体系”的九重天模型,他的这 个模型能够预报相当长时间内的行星位置、日食和月食的发生等。 二、哥白尼迎来了科学的春天 1.波兰天文学家哥白尼认为太阳是宇宙的中心,地球和其他行星 都绕太阳做匀速圆周运动。 2.哥白尼运用他的模型,不仅算出了每颗行星绕太阳运行的周期, 而且第一次算出了每颗行星到太阳的距离。 3.地心说和日心说是两种截然不同的观点,现在看来这两种观点 哪一种是正确的? 提示:两种观点是人类发展到不同历史时期的产物,两种观点都 具有历史局限性,现在看来都是不完全正确的。
(2)近日点、远日点分别是行星距离太阳的最近点、最远点,所以 同一行星在近日点速度最大,在远日点速度最小。
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3.对周期长短的认识 (1)行星公转周期跟轨道半长轴之间有依赖关系,椭圆轨道半长轴 越长的行星,其公转周期越长;反之,其公转周期越短。 (2)该定律不仅适用于行星,也适用于其他天体。例如,绕某一行 星运动的不同卫星。 (3)研究行星时,常数k与行星无关,只与太阳有关。研究其他天体 时,常数k只与其中心天体有关。
) ) )
可认为是行星的轨道半径。 (
(4)× (5)√
)
答案:(1)√ (2)√
(3)√
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2.关于日心说被人们所接受的原因是( ) A.以地球为中心来研究天体的运动有很多无法解决的问题 B.以太阳为中心,许多问题都可以解决,对行星运动的描述也变得简 单了 C.地球是围绕太阳运动的 D.太阳总是从东方升起,从西方落下 解析:托勒密的地心学说可以解释行星的逆行问题,但非常复杂,缺 少简洁性,而简洁性正是物理学所追求的,哥白尼的日心说当时之 所以能被人们所接受,正是因为这一点。 答案:B
答案:b√������
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对开普勒定律的进一步认识 下图是火星冲日年份示意图,观察图中地球、火星的位置,思考 地球和火星谁的公转周期更长。
要点提示:由图可知,地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离, 根据开普勒第三定律可得,火星的公转周期更长一些。
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