歡迎進(jìn)入物理課堂 第六章萬有引力與航天 第六章萬有引力與航天 第一節(jié)行星的運(yùn)動 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 知道地心說和日心說的基本內(nèi)容及發(fā)展過程 2 知道開普勒行星運(yùn)動定律及建立過程 3 能夠運(yùn)用開普勒行星運(yùn)動定律公式解決有關(guān)行星運(yùn)動問題 重點(diǎn)難點(diǎn) 開普勒行星運(yùn)動定律及應(yīng)用 一 地心說與日心說1 地心說 是宇宙的中心 且是靜止不動的 太陽 月亮以及其他行星都繞 運(yùn)動 2 日心說 是宇宙的中心 且是靜止不動的 地球和其他行星都繞 運(yùn)動 地球 地球 太陽 太陽 3 兩種學(xué)說的局限性兩種學(xué)說都把天體的運(yùn)動看得很神圣 認(rèn)為天體的運(yùn)動必然是最完美 最和諧的 運(yùn)動 而這和丹麥天文學(xué)家 的觀測數(shù)據(jù)不符 勻速圓周 第谷 二 開普勒行星運(yùn)動定律1 開普勒第一定律所有行星繞太陽運(yùn)動的軌道都是 太陽處在橢圓的一個 上 因此第一定律也叫軌道定律 2 開普勒第二定律對任意一個行星來說 它與太陽的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過相等的 因此第二定律也叫面積定律 橢圓 焦點(diǎn) 面積 三次方 二次方 三 行星運(yùn)動的近似處理 自主探究 若把行星運(yùn)動的橢圓運(yùn)動按圓軌道處理 開普勒三定律應(yīng)如何表述 成功發(fā)現(xiàn)1 大多數(shù)行星繞太陽運(yùn)動的軌道十分接近圓 太陽處在 2 對某一行星來說 它繞太陽做圓周運(yùn)動的角速度 或線速度 不變 即行星做 圓周運(yùn)動 3 所有行星軌道半徑的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等 即 k 圓心 勻速 1 從空間分布認(rèn)識 行星的軌道都是橢圓 所有橢圓有一個共同的焦點(diǎn) 太陽就在此焦點(diǎn)上 如圖6 1 1甲所示 圖6 1 1 意義 否定了行星圓形軌道的說法 建立了正確的軌道理論 給出了太陽準(zhǔn)確的位置 特別提醒 開普勒三定律是行星繞太陽運(yùn)動的總結(jié)定律 實(shí)踐表明該定律也適用于其他天體的運(yùn)動 如月球繞地球運(yùn)動 衛(wèi)星繞木星運(yùn)動 甚至是人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)動等 哈雷彗星繞太陽運(yùn)動的軌道是比較扁的橢圓 下面說法中不正確的是 A 彗星在近日點(diǎn)的速率大于在遠(yuǎn)日點(diǎn)的速率B 彗星在近日點(diǎn)的角速度大于在遠(yuǎn)日點(diǎn)的角速度C 彗星在近日點(diǎn)的向心加速度大于在遠(yuǎn)日點(diǎn)的向心加速度D 若彗星周期為75年 則它的半長軸是地球公轉(zhuǎn)半徑的75倍 答案 D 變式訓(xùn)練1 2012 溫州中學(xué)高一檢測 關(guān)于行星繞太陽運(yùn)動 下列說法中正確的是 A 所有行星都在同一橢圓軌道上繞太陽運(yùn)動B 行星繞太陽運(yùn)動時(shí)太陽位于行星軌道的中心處C 離太陽越近的行星運(yùn)動周期越長D 所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等 解析 選D 由開普勒第三定律知 所有行星的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等 而各個行星的公轉(zhuǎn)周期不同 故它們的軌道半長軸不同 A C錯 D對 由開普勒第一定律知所有行星繞太陽運(yùn)動的軌道都是橢圓 太陽處在橢圓的一個焦點(diǎn)上 B錯 1 天體雖做橢圓運(yùn)動 但它們的軌道一般接近圓 為簡化運(yùn)算 一般把天體的運(yùn)動看成勻速圓周運(yùn)動 橢圓的半長軸即為圓半徑 2 天體的運(yùn)動遵循牛頓運(yùn)動定律及勻速圓周運(yùn)動規(guī)律 它的運(yùn)動與一般物體的運(yùn)動在應(yīng)用這兩規(guī)律上沒有區(qū)別 有一個名叫谷神的小行星 質(zhì)量為m 1 00 1021kg 它的軌道半徑是地球繞太陽運(yùn)動半徑的2 77倍 求谷神星繞太陽一周所需要的時(shí)間 答案 1683天或1 45 108s 變式訓(xùn)練2 2012 哈師大附中高一檢測 飛船沿半徑為r的圓周繞地球運(yùn)轉(zhuǎn) 其周期為T 如圖6 1 2所示 如果飛船要返回地面 可在軌道上某一點(diǎn)A處將速率降低到適當(dāng)值 從而使飛船沿著以地心為焦點(diǎn)的橢圓軌道運(yùn)行 橢圓與地球表面在B點(diǎn)相切 已知地球半徑為R 求飛船由A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)所需的時(shí)間 圖6 1 2 開普勒第二定律的應(yīng)用 經(jīng)典案例 某行星沿橢圓軌道運(yùn)行 遠(yuǎn)日點(diǎn)離太陽的距離為a 近日點(diǎn)離太陽的距離為b 過遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)行星的速率為va 則過近日點(diǎn)時(shí)的速率為 答案 C 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全