2019届二轮复习 行星的运动课件(23张)

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2019届二轮复习 行星的运动课件(23张)

 行星的运动 学习 目标 1. 了解人类对行星运动规律的认识历程,了解观察在认识行星运动规律中的作用 . 2. 初步理解开普勒行星运动定律,了解 k 值的大小只与中心天体有关 . 3. 知道开普勒行星运动定律的科学价值 . 考试 要求 学考 选考 a a 一、两种对立的学说 1. 地心说 (1 ) 是 宇宙的中心,是静止不动的; (2) 太阳、月亮以及其他行星都 绕 运动 ; (3) 地心说的代表人物是古希腊 科学家 . 地球 地球 托勒密 2. 日心说 (1 ) 是 宇宙的中心,是静止不动的,所有行星都绕太阳 做 _____________ ; (2) 地球是 绕 旋转的 行星;月球是 绕 旋转的 卫星,它绕地球做匀速圆周运动,同时还跟地球一起绕太阳旋转; (3) 太阳静止不动,因为地球每天自西向东自转一周,造成太阳每天东升西落的现象; (4) 日心说的代表人物 是 . 太阳 匀速圆周运动 太阳 地球 哥白尼 3. 局限性 都把天体的运动看得很神圣,认为天体的运动必然是最完美、最和谐 的 运动 ,但计算所得的数据和丹麦 天文学家 的 观测数据不符 . 匀速圆周 第谷 二、开普勒行星运动定律 1. 第一定律:所有行星绕太阳运动的轨道 都是 , 太阳 处在 _________ 上 . 2. 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 . 3. 第三定律:所有行星的轨道 的 跟它的 ________________ 的 比值都相等 . 其表达式 为 _______ , 其中 a 是椭圆轨道的半长轴, T 是 行 星 绕太阳公转的周期, k 是一个与 行星 ( 填 “ 有关 ” 或 “ 无关 ” ) 的常量 . 椭圆 椭圆的一 个焦点 相等的面积 半长轴的三次方 公转周期的二次方 无关 答案 即 学即 用 判断下列说法的正误 . (1) 太阳是整个宇宙的中心,其他天体都绕太阳运动 .( ) (2) 太阳系中所有行星都绕太阳做匀速圆周运动 .( ) (3) 太阳系中所有行星都绕太阳做椭圆运动,且它们到太阳的距离各不相同 .( ) (4) 太阳系中越是离太阳远的行星,运行周期就越大 .( ) (5) 围绕太阳运动的各行星的速率是不变的 .( ) (6) 在中学阶段可近似认为地球围绕太阳做匀速圆周运动 .( ) × × √ √ × √ 重点探究 一、对开普勒定律的理解 1. 开普勒第一定律解决了行星的轨道问题 . 图 1 行星的轨道都是椭圆,如图 1 甲所示 . 不同行星绕太阳运动的椭圆轨道是不同的,太阳处在椭圆的一个焦点上,如图乙所示,即所有轨道都有一个共同的焦点 —— 太阳 . 因此开普勒第一定律又叫轨道定律 . 2. 开普勒第二定律解决了行星绕太阳运动的速度 大小 问题 . (1) 如图 2 所示,如果时间间隔相等,由开普勒第二 定 律 知,面积 S A = S B ,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 . 图 2 (2) 近日点、远日点分别是行星距离太阳的最近点、最远点 . 同一行星在近日点速度最大,在远日点速度最小 . (2) 该定律也适用于卫星绕地球的运动,其中常量 k 与 卫星无关,只与地球有关,也就是说 k 值大小由中心天体决定 . 3. 开普勒第三定律解决了行星周期的长短问题 . 图 3 (1) 如图 3 所示, 由 = k 知椭圆轨道半长轴越长的 行星 ,其公转周期越大,因此第三定律也叫周期 定律 . 常量 k 与行星无关,只与太阳有关 . 例 1  火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行,根据开普勒行星运动定律 可知 A. 太阳位于木星运行轨道的中心 B. 火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等 C. 火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方 D. 相同时间内,火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过 的 面积 √ 答案 解析 解析   太阳位于木星运行椭圆轨道的一个焦点上,选项 A 错误 . 由于 火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行,火星和木星绕太阳运行的速度大小在变化,选项 B 错误 . 根据 开普勒行星运动定律可知,火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方,选项 C 正确 . 相同 时间内,火星与太阳连线扫过的面积不等于木星与太阳连线扫过的面积,选项 D 错误 . A. v a = v b B. v a > v b C. v a < v b D . 无法确定 例 2  如图 4 所示,某行星沿椭圆轨道运行,远日点离太阳的距离为 a ,近日点离太阳的距离为 b ,过远日点时行星的速率为 v a ,过近日点时行星的速率为 v b , 则 √ 答案 解析 图 4 解析   由开普勒第二定律知,太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积,所以远日点速率小 . 1. 开普勒定律不仅适用于行星绕太阳的运动,也适用于卫星绕地球的运动 . 2. 由开普勒第二定律知:当离太阳比较近时,行星运行的速度比较快,而离太阳比较远时,行星运行的速度比较慢 . 3. 在开普勒第三定律中,所有行星绕太阳转动的 k 值均相同;但对不同的天体系统 k 值不相同 . k 值的大小由系统的中心天体决定 . 归纳总结 二、行星运动的近似处理 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,这样,开普勒三定律就可以这样表述: (1) 行星绕太阳运动的轨道十分接近圆,太阳处在圆心; (2) 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; (3) 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 = k . 例 3   (2018· 牌头中学第一学期期中考试 ) 长期以来 “ 卡戎星 (Charon) ” 被认为是冥王星唯一的卫星,它的公转轨道半径 r 1 = 19 600 km ,公转周期 T 1 = 6.39 天 .2006 年 3 月,天文学家发现两颗冥王星的小卫星,其中一颗的公转半径 r 2 = 48 000 km ,则它的公转周期 T 2 最接近 于 A.15 天 B.25 天 C.35 天 D.45 天 √ 答案 解析 开普勒第三定律揭示的是不同行星运动快慢的规律,应用时要注意以下两个问题: (1) 首先判断两个行星的中心天体是否相同,只有对同一个中心天体开普勒第三定律才成立 . (2) 明确题中给出的周期关系或半径关系之后,根据开普勒第三定律列式求解 . 总结 提升 答案 针对训练  木星和地球都绕太阳公转,木星的公转周期约为 12 年,地球与太阳的距离为 1 天文单位,则木星与太阳的距离约 为 A.2 天文单位 B.5.2 天文单位 C.10 天文单位 D.12 天文单位 解析   根据开普勒第三 定律 = k ,得 r = , 设地球与太阳的距离 为 r 1 ,木星与太阳的距离为 r 2 ,则 得 所以 r 2 ≈ 5.2 r 1 = 5.2 天文单位,选项 B 正确 . √ 解析 达标检测 1. ( 对开普勒第三定律的认识 ) 关于开普勒行星运动规律的 表达式 = k ,以下理解正确的 是 A. k 是一个与行星有关的常量 B. a 代表行星的球体半径 C. T 代表行星运动的自转周期 D. T 代表行星绕中心天体运动的公转周期 答案 1 2 3 √ 解析   开普勒第三定律 公式 = k , k 是一个与行星无关的常量,与中心天体有关,选项 A 错误 ; a 代表行星椭圆轨道的半长轴,选项 B 错误 ; T 代表行星绕中心天体运动的公转周期,选项 C 错误, D 正确 . 解析 2. ( 对开普勒第三定律的理解 ) 关于太阳系八大行星的运动,以下说法正确的 是 A. 行星轨道的半长轴越长,自转周期就越大 B. 行星轨道的半长轴越长,公转周期就越小 C. 水星的半长轴最短,公转周期最大 D. 海王星离太阳 “ 最远 ” ,绕太阳运动的公转周期最大 答案 √ 解析   行星的自转周期与其轨道半长轴无关, A 错误; = k 知,行星轨道的半长轴越长,公转周期就越大,行星轨道的半长轴越短,公转周期就越小, B 、 C 错误, D 正确 . 解析 1 2 3 3. ( 开普勒第二定律的应用 ) 某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图 5 所示, F 1 和 F 2 是椭圆轨道的两个焦点,行星在 A 点的速率比在 B 点的大,则太阳 位于 答案 图 5 A. F 2 B. A C. F 1 D. B √ 解析   根据开普勒第二定律:太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积,因为行星在 A 点的速率比在 B 点的速率大,所以太阳在离 A 点近的焦点上,故太阳位于 F 2 . 解析 1 2 3
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