《行星的運動》萬有引力與宇宙航行PPT優質課件
第一部分內容：核心素養目標
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容。
科學思維
掌握行星運動定律的應用。
科學態度與責任
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_______的觀測數據不符。
[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？其運動有什么規律？
[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，各節氣地球與太陽的位置關系如圖所示。
開普勒行星運動定律不僅適用于行星圍繞太陽運轉，也適用于衛星圍繞行星運轉。在開普勒第三定律中，同一天體系統中k值相等，但在不同的天體系統中，k值不相等。
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行星的運動PPT，第三部分內容：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)在冬天地球要經過近日點，夏天經過遠日點，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，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，衛星(或人造衛星)繞行星的運動。
[試題案例]
[例1] 關于行星運動的規律，下列說法符合史實的是( )
A.第谷總結出了行星按照橢圓軌道運行的規律
B.開普勒在牛頓運動定律的基礎上，導出了行星運動的規律
C.開普勒在天文觀測數據的基礎上，總結出了行星運動的規律
D.開普勒總結出了行星運動的規律，找出了行星按照這些規律運動的原因
[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，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，地球和火星的公轉周期哪個更長？
(2)已知地球的公轉周期是一年，由此計算火星的公轉周期還需要知道哪些數據？
(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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