1、第六章 万有引力与航天第 1 节 行星的运动第六章 万有引力与航天 1了解地心说与日心说的主要内容和代表人物 2理解开普勒行星运动定律，知道开普勒第三定律中 k 值的大小只与中心天体有关(重点)3知道行星运动在中学阶段研究过程中的近似处理栏目导引第六章 万有引力与航天预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实一、地心说与日心说1地心说_是宇宙的中心，且是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕_运动2日心说_是宇宙的中心，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栏目导引第六章 万有引力与航天预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实3两种学说的局限性两 种 学 说 都
2、 认 为 天 体 的 运 动 必 然 是 最 完 美、最 和 谐 的_运动，而这和丹麦天文学家_的观测数据不符匀速圆周第谷栏目导引第六章 万有引力与航天预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实二、开普勒行星运动定律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_的一个_上开普勒第二定律对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过_ 椭圆椭圆焦点相等的面积栏目导引第六章 万有引力与航天预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实定律内容公式或图示开普勒第三定律所有行星的轨道的_的三次方跟它的公转_的二次方的比值都_ 公式：a3T2k，k 是一个与行星
3、_的常量半长轴周期相等无关栏目导引第六章 万有引力与航天预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实三、行星运动的近似处理1行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在_2行星绕太阳做_运动3所有行星_的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，即_圆心匀速圆周轨道半径r3T2k栏目导引第六章 万有引力与航天预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实判一判(1)行星绕太阳运动一周的时间内，它离太阳的距离是变化的()(2)地球绕太阳运动的速度是不变的()(3)公式a3T2k，只适用于轨道是椭圆的运动()(4)太阳系中所有天体的运动都可看做匀速圆周运动()(5)8 大行星的运动轨迹近似为一系
4、列的同心圆()(6)行星的轨道半径越大，其公转周期就越长()栏目导引第六章 万有引力与航天预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实做一做 如图所示是行星 m 绕恒星 M 运动情况的示意图，下列说法正确的是()A速度最大点是 B 点B速度最小点是 C 点Cm 从 A 到 B 做减速运动Dm 从 B 到 A 做减速运动栏目导引第六章 万有引力与航天预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实提示：选 C由开普勒第二定律可知，近日点时行星运行速度最大，因此，A、B 错误；行星由 A 向 B 运动的过程中，行星与恒星的连线变长，其速度减小，故 C 正确，D 错误栏目导引第六章 万有引力与航
5、天预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实想一想 太阳每天东升西落，这一现象是否说明太阳绕着地球运动呢？为什么？提示：不能太阳是太阳系的中心，地球等行星绕太阳运动太阳东升西落，是因为地球的自转栏目导引第六章 万有引力与航天预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实 对开普勒三定律的理解1第一定律(轨道定律)所有行星都沿椭圆轨道绕太阳运动，太阳则位于所有椭圆的一个公共焦点上否定了行星圆形轨道的说法，建立了正确的轨道理论，给出了太阳准确的位置栏目导引第六章 万有引力与航天预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实2第二定律(面积定律)揭示了某个行星运行速度的大小与到太阳距离的关
6、系行星靠近太阳时速度大，远离太阳时速度小近日点速度最大，远日点速度最小栏目导引第六章 万有引力与航天预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实3第三定律(周期定律)第三定律反映了行星公转周期跟轨道半长轴之间的关系椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越大；反之，其公转周期越小在右图中，半长轴是 AB 间距的一半，T 是公转周期其中常数 k 与行星无关，只与太阳有关栏目导引第六章 万有引力与航天预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实 下列关于开普勒对于行星运动规律认识的说法中，正确的是()A所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆B所有行星绕太阳运动的轨道都是圆C所有行星的轨道的半长轴的二
7、次方跟公转周期的三次方的比值都相同D所有行星都是在靠近太阳时速度变小栏目导引第六章 万有引力与航天预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实解析 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，故 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，故 C 错误根据开普勒第二定律，行星在椭圆轨道上靠近太阳运动时，速度越来越大，故 D 错误答案 A栏目导引第六章 万有引力与航天预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实(1)开普勒三定律是对行星绕太阳运动的总结，实践表明开普勒三定律也适用于其他天体的运动，如月球
8、绕地球的运动，卫星(或人造卫星)绕行星的运动(2)开普勒第二定律与开普勒第三定律的区别：前者揭示的是同一行星在距太阳不同距离时的运动快慢的规律，后者揭示的是不同行星运动快慢的规律栏目导引第六章 万有引力与航天预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实 哈雷彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆，下列说法中不正确的是()A彗星在近日点的速率大于在远日点的速率B彗星在近日点的角速度大于在远日点的角速度C彗星在近日点的向心加速度大于在远日点的向心加速度D若彗星周期为 76 年，则它的公转轨道的半长轴是地球公转半径的 76 倍栏目导引第六章 万有引力与航天预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固
9、落实解析：选 D.根据开普勒第二定律，为使相等时间内扫过的面积相等，则应保证近日点与远日点相比在相同时间内走过的弧长要大因此在近日点彗星的线速度(即速率)、角速度都较大，故 A、B 正确而向心加速度 av2R，在近日点，v 大，R 小，因此 a 大，故 C 正确根据开普勒第三定律a3T2k，则a31a32T21T22762，即 a13 5 776a2，故 D 错误.栏目导引第六章 万有引力与航天预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实 对开普勒三定律的应用1对开普勒行星运动定律的理解(1)开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳运转，也适用于卫星绕着地球运转(2)开普勒第三定律中，k 值
10、仅与该系统的中心天体有关而与周围绕行的星体无关(3)开普勒行星运动定律是根据行星运动的观察结果而总结归纳出来的规律，每一条都是经验定律栏目导引第六章 万有引力与航天预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实2中学阶段对天体运动的处理方法由于大多数行星绕太阳运动的轨道与圆十分接近，因此，在中学阶段的研究中可以按圆周运动处理，且是匀速圆周运动，这时椭圆轨道的半长轴取圆轨道的半径栏目导引第六章 万有引力与航天预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实命题视角 1 对开普勒第二定律的应用(2019金华考试)1970 年 4 月 24 日，我国发射了第一颗人造卫星，其近地点高度是 h1439
11、 km，远地点高度是 h22 384 km，则近地点处卫星的速率是远地点处卫星速率的多少倍(已知 R 地6 400 km)?思路点拨 本题根据圆周运动知识无法求解，但根据开普勒第二定律可以求出特别是运用数学极限知识分析求解栏目导引第六章 万有引力与航天预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实解析 设一段很短的时间为 t，近地点在 B 点，当 t 很小时，卫星和地球的连线扫过的面积可按三角形面积进行计算，如图所示，即ABC、MPN都可视为线段由开普勒第二定律得 SABCFSMPNF，即12v1 t(Rh1)12v2 t(Rh2)所以v1v2Rh2Rh1代入数值后得v1v21.28.答案
12、1.28栏目导引第六章 万有引力与航天预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实命题视角 2 对开普勒第三定律的应用 地球到太阳的距离为水星到太阳距离的 26 倍，那么地球和水星绕太阳运转的线速度之比为多少？思路点拨 由开普勒第三定律先求出周期之比，然后由圆周运动有关公式计算栏目导引第六章 万有引力与航天预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实解析 设地球绕太阳的运行周期为 T1，水星绕太阳的运行周期为 T2，根据开普勒第三定律有R31T21R32T22因地球和水星绕太阳做匀速圆周运动，故有T12R1v1T22R2v2由式联立求解得v1v2R2R112.6 12.6513 651
13、3.答案 6513栏目导引第六章 万有引力与航天预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实涉及椭圆轨道运动周期的问题，在中学物理中，常用开普勒第三定律求解但该定律只能用在绕同一中心天体运动的星体之间，如绕太阳转的两行星之间或绕地球转的两卫星之间均可用，但一颗行星和一颗卫星比较时不能用开普勒第三定律开普勒第三定律不仅适用于椭圆轨道的行星运动，也适用于圆轨道的行星运动栏目导引第六章 万有引力与航天预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实 假设某飞船沿半径为 R 的圆周绕地球运行，其周期为 T，地球半径为 R0该飞船要返回地面时，可在轨道上某点 A 处将速率降到适当数值，从而沿着以地心
14、为焦点的椭圆轨道运动，椭圆与地球表面的 B 点相切，如图所示求该飞船由 A 点运动到 B 点所需的时间栏目导引第六章 万有引力与航天预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实解析：飞船沿半径为 R 的圆周绕地球运行时，可认为其半长轴 aR，飞船沿椭圆轨道运行时，设其周期为 T，轨道半长轴 a12(RR0)，由开普勒第三定律得a3T2a3T2，所以，飞船从 A 点运动到 B 点所需的时间t12T 28 1R0RT.答案：28 1R0RT3232栏目导引第六章 万有引力与航天预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实 行星运动与圆周运动的综合应用在应用开普勒运动定律求解问题时，要注意以
15、下几点：1开普勒定律不仅适用于行星绕着太阳运行，也适用于卫星绕着地球运行，不过比例式中的 k 值是不相同的2开普勒定律是总结行星运动的观察结果而得出来的规律，它们都是经验定律因此，开普勒定律涉及几何学、运动学等方面的内容栏目导引第六章 万有引力与航天预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实3由于行星的椭圆轨道都跟圆十分接近，所以在中学阶段的研究中可以按圆处理因此，可以认为：大多数行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心；对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度(或线速度)不变，即行星做匀速圆周运动；所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，即a3T2k4求解问题
16、时，常常用到圆周运动规律(如 vr，Fmv2r，av2r 2r 等)或几何知识栏目导引第六章 万有引力与航天预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实(2019宁波镇海中学质检)太阳系中的第二大行星土星的卫星众多，目前已发现达数十颗下表是有关土卫五和土卫六两颗卫星的一些参数则两卫星相比较，下列判断不正确的是()卫星距土星的距离/km半径/km质量/kg发现者发现年代土卫五527 0007652.491021卡西尼1672土卫六1 222 0002 5751.351023惠更斯1655栏目导引第六章 万有引力与航天预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实A土卫五的公转周期较小B土卫
17、六的转动角速度较大C土卫六的向心加速度较小D土卫五的公转速度较大思路点拨 比较同一个行星的两颗卫星的运动情况，其方法与比较太阳的任意两颗行星的运动情况的方法一样，卫星本身的大小、形状与其运动快慢无关栏目导引第六章 万有引力与航天预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实解析 筛选所给的信息，其重要信息是：卫星离土星的距离；设其运动轨道是圆形的，且做匀速圆周运动，根据开普勒第三定律：轨道半径的三次方与公转周期的平方的比值相等，得 A 正确土卫六的周期较大，则由匀速圆周运动的知识得：土卫六的角速度较小，故 B 错误根据匀速圆周运动的向心加速度公式 a2r2T2r 及开普勒第三定律r3T2k，
18、得 a42T2 r42 r3T2 1r242k 1r2，可知轨道半径大的卫星向心加速度小，故 C 正确由于 v2rT 2r3T21r2k1r，由推理可知，轨道半径小的卫星，其运动速度大，故 D 正确答案 B栏目导引第六章 万有引力与航天预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实(2019舟山测试)“北斗”卫星定位系统由地球静止轨道卫星(同步卫星)、中轨道卫星和倾斜同步卫星组成地球静止轨道卫星和中轨道卫星都在圆轨道上运行，它们距地面的高度分别约为地球半径的 6 倍和 34 倍，下列说法中正确的是()A静止轨道卫星的周期约为中轨道卫星的 2 倍B静止轨道卫星的线速度大小约为中轨道卫星的 2
19、倍C静止轨道卫星的角速度大小约为中轨道卫星的17D静止轨道卫星的向心加速度大小约为中轨道卫星的17栏目导引第六章 万有引力与航天预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实解析：选 A.设中轨道卫星的周期和轨道半径分别为 T1、R1，静止轨道卫星的周期和轨道半径分别为 T2、R2，地球半径为 R，则R14.4R、R27R.由开普勒第三定律可知T21R31T22R32，即T2T1R32R312，A 正确；线速度由 v2RT 可知v2v10.8，B 错误；角速度由 2T 可知2112，C 错误；向心加速度由 a42T2 R 可知a2a10.4，D错误栏目导引第六章 万有引力与航天预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实栏目导引第六章 万有引力与航天预习导学新知探究多维课堂师生互动随堂检测巩固落实本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放
