万有引力与航天1.ppt

人教版,物理,第六章万有引力与航天,必修,2,课前 自主学习,第六章,1,行星的运动,人教版,物理,课堂师生互动,课后演练提升,必修,2,第六章,万有引力与航天,一、本章纵览,本章重点讲述万有引力定律的发现及其在天体运动中的应用,万有引力定律是在哥白尼、伽利略、开普勒等人的天文学研究成果的基础上，由牛顿运用动力学原理而发现的重要定律它不仅能解释重力产生的原因也能够解释行星和卫星的运动规律它是天文学上研究各种天体运动规律的依据，它所揭示的万有引力是自然界中四种基本相互作用之一,本章的重点内容是：万有引力在天体运动中的应用及人造地球卫星的发射和运行，第一宇宙速度的推导和理解,本章的难点是：开普勒有关行星运动的三个定律、万有引力定律、牛顿第二定律以及匀速圆周运动知识在天体运动中的综合运用,本章可分三个单元，第一单元,(,第,1,、,2,、,3,节,),开普勒关于行星运动描述的有关知识及万有引力定律的知识；第二单元,(,第,4,、,5,节,),万有引力定律在天体运动中的有关应用；第三单元,(,第,6,节,),介绍经典力学的局限性,二、能力要求,1,理解万有引力定律的内容和公式,2,掌握万有引力定律的适用条件,3,了解万有引力的“三性”，即：,(1),普遍性；,(2),相互性；,(3),宏观性,4,掌握对天体运动的分析方法,.,1,行星的运动,1,地心说认为 是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮及其他行星都绕 运动；日心说认为 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,2,开普勒行星运动定律,(1),德国天文学家 仔细研究了第谷的资料，最终发现，所有的行星绕太阳运动的轨道都是,，太阳处在椭圆的一个 上；,(2),对任一个行星来说，它与太阳连线在,内扫过相等的 ；,(3),所有行星的轨道的半长轴的 跟它的公转周期的二次方的比值,开普勒,椭圆,焦点,相等的,时间,面积,三次方,都相等,3,人类对行星运动规律的认识过程充满着曲折与艰辛，不同时期人们的宇宙观代表着与社会大背景相适应的主流观念和意识，从 的直接经验开始，到,的转变，不是简单的 的变化，是人类思想的一次重大解放，从此人类的视角超越了地球然而，地心说和日心说都保留了人们心目中所钟爱的完美图形,“,圆,”,，这在一定程度上代表了古代人的审美观 能够最终放弃这一世世代代为人信仰的完美图形，而坚信 的精确观察数据，不仅需要严谨的科学态度与科学精神，也需要极大的勇气,地心说,日,参考系,开普勒,第谷,心说,1,如何正确理解行星运动的地心说和日心说？,(1),两种学说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、最和谐的匀速圆周运动,(2),两种学说都是错误的哥白尼学说存在两大缺点：,把太阳当作宇宙的中心实际上太阳仅是太阳系中的一颗中心天体，而不是宇宙的中心,沿用了行星在圆形轨道上做匀速圆周运动的陈旧观念实际上行星轨道是椭圆的，行星的运动也不是匀速的,2,如何理解开普勒行星运动定律,(1),由开普勒第一定律可知，所有行星绕太阳运行时的轨道是椭圆的，太阳处于椭圆的一个焦点上，因此在行星的轨道上出现了近日点和远日点,(2),由开普勒第二定律可知：行星从近日点向远日点运动时，其速率减小，由远日点向近日点运动时其速率增大,(4),开普勒三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开普勒的三个行星运动定律，不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于其他天体系统,.,A,宇宙的中心是太阳，所有的行星都在绕太阳做匀速圆周运动,B,地球是绕太阳做匀速圆周运动的行星，月球是绕地球做匀速圆周运动的卫星，它绕地球运动的同时还跟地球一起绕太阳运动,C,天穹不转动，因为地球每天自西向东转一周，造成天体每天东升西落的现象,D,与日地距离相比，恒星离地球都十分遥远，比日地间的距离大的多,应用,11,关于,“,日心说,”,和,“,地心说,”,的一些说法中，正确的是,(,),A,地球是宇宙的中心，是静止不动的,B,“,太阳从东方升起，在西方落下,”,，这说明太阳绕地球转动，地球是不动的,C,如果认为地球是不动的,(,以地球为参考系,),，行星运动的描述不仅复杂且问题很多,D,如果认为太阳是不动的,(,以太阳为参考系,),，则地球和其他行星都在绕太阳转动,解析：,“,太阳从东方升起，在西边落下,”,，是地球上的人以地球为参考系观察的结果，并不能说太阳绕地球转动，因为运动是相对的，参考系不同，对运动的描述也不同,答案：,CD,应用,21,如图,612,所示为地球绕太阳运行的示意图，图中椭圆表示地球公转轨道，,C,、,Q,、,X,、,D,分别表示中国农历节气中的春分、秋分、夏至、冬至时地球所在位置，试说明一年之内秋冬两季比春夏两季要少几天的原因,解析：,地球绕日运行时，对北半球的观察者而言，在冬天经过近日点，夏天经过远日点，由开普勒第二定律可知，地球在冬天比在夏天运动得快一些，因此地球轨道上相当于春夏部分比秋冬部分要长些，从题图看出春分到秋分的春夏两季地日连线所扫过的面积比秋分到次年春分的秋冬两季地日连线所扫过的面积大，即春夏两季比秋冬两季长一些，一年之内，春夏两季共,186,天，而秋冬两季只有,179,天,答案：,见解析,题型三对开普勒第三定律的理解和应用,【,例,3,】,有一个名叫谷神的小行星，质量为,m,1.00,10,21,kg,，它的轨道半径是地球绕太阳运动的轨道半径的,2.77,倍，求它绕太阳运动一周所需要的时间,1,关于天体的运动以下说法正确的是,(,),A,天体的运动毫无规律，无法研究,B,天体的运动是最完美的、和谐的匀速圆周运动,C,太阳从东边升起，从西边落下，所以太阳绕地球运动,D,太阳系中所有行星都围绕太阳运动,解析：,天体运动是有规律的，不是做匀速圆周运动，且轨迹是椭圆，由日心说知太阳系中的所有行星都绕太阳转动,A,、,B,、,C,均错误，,D,正确,答案：,D,2,关于行星的运动，以下说法正确的是,(,),A,行星轨道的半长轴越长，自转周期越大,B,行星轨道的半长轴越长，公转周期越大,C,水星的半长轴最短，公转周期最长,D,海王星离太阳,“,最远,”,，绕太阳运动的公转周期最长,解析：,根据开普勒第三定律：所有行星轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等，即,a,3,/,T,2,k,.,所以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，特别注意公转与自转的区别，例如，地球的公转周期为一年而地球的自转周期为一天,答案：,BD,3,宇宙飞船围绕太阳在近似圆周的轨道上运动，若其轨道半径是地球轨道半径的,9,倍，则宇宙飞船绕太阳运行的周期是,(,),A,3,年,B,9,年,C,27,年,D,81,年,5,如图,613,所示，有,A,、,B,两个行星绕同一恒星,O,沿不同轨道做圆周运动，旋转方向相同,A,行星的周期为,T,1,，,B,行星的周期为,T,2,，在某一时刻两行星第一次相遇,(,即两行星距离最近,),，则,(,),6,月球环绕地球运动的轨道半径约为地球半径的,60,倍，运行周期约为,27,天，应用开普勒定律计算：在赤道平面内离地面多高，人造地球卫星可以随地球一起转动，就像停留在天空不动一样？,(,R,地,6.4,10,3,km),课时作业,8,