高一物理天体运动.
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高一物理天体运动知识点总结一、天体运动的基本概念天体运动是指天体在空间中的运动过程,包括行星、卫星、恒星等天体的运动。
天体运动是宇宙中的基本现象之一,研究天体运动可以揭示宇宙的本质和规律。
二、天体运动的基本规律1. 开普勒定律开普勒定律是描述行星运动的基本规律,包括开普勒第一定律(行星绕太阳运动的轨道是一个椭圆)、开普勒第二定律(行星在轨道上的面积速率是恒定的)和开普勒第三定律(行星公转周期的平方与轨道长轴的立方成正比)。
2. 轨道运动天体在宇宙中的运动基本上都是绕着某个中心进行的,这个中心可以是恒星、行星或其他天体。
天体绕中心运动的轨道有椭圆、圆、抛物线和双曲线四种类型。
3. 万有引力定律万有引力定律是描述天体之间相互作用的基本规律,它表明任何两个物体之间都存在引力,且引力的大小与两个物体的质量成正比,与它们之间的距离的平方成反比。
万有引力定律是描述天体运动的重要依据。
三、天体运动的影响因素1. 天体的质量天体的质量决定了其对其他天体的引力大小,质量越大,引力越大。
2. 天体之间的距离天体之间的距离越近,它们之间的引力就越大,反之亦然。
3. 初始速度天体在开始运动时的初始速度也会影响其轨道形状,初始速度越大,轨道越开放,初始速度越小,轨道越封闭。
四、天体运动的应用1. 行星轨道计算利用开普勒定律和万有引力定律,可以计算行星的轨道形状、周期等参数,从而更好地了解行星的运动规律。
2. 卫星发射与轨道设计在卫星发射过程中,需要根据地球的引力和速度等因素,确定卫星的发射角度和速度,以使卫星进入预期的轨道。
3. 天文观测与导航系统天体运动的知识可以帮助天文学家进行天文观测,研究宇宙的演化和变化。
此外,天体运动的规律也是导航系统中的重要基础,如全球定位系统(GPS)就是基于卫星运动的原理来实现位置定位的。
五、天体运动的未解之谜尽管我们对天体运动有了深入的研究,但仍有一些未解之谜。
例如,黑洞的运动规律、宇宙的扩张速度等问题,仍需要进一步的研究和探索。
高中物理人教版天体运动教案
【导入】
1. 讲述人类对天体运动的研究历史
2. 引入天文学中的基本概念:行星、卫星、恒星等
3. 提出问题:地球和其他天体之间是如何相互影响的?
【探究】
1. 天体运动的基本规律:行星绕太阳公转,卫星绕行星公转;恒星发光、自转等
2. 讲解开普勒三定律:行星公转周期和轨道长短的关系
3. 分析地球自转的影响:昼夜的产生、地球的赤道膨胀等效应
【拓展】
1. 地球绕太阳公转的原因:引力作用
2. 了解其他天体的运动规律:例如月球的公转、自转
3. 探讨天文学对地球生活的影响:如季节变化、潮汐等
【应用】
1. 计算行星公转周期与轨道长度的关系
2. 推断其他星球的运动规律
3. 观测夜空中的天体运动,掌握观测技巧
【总结】
1. 总结天体运动的基本规律和开普勒三定律的重要性
2. 强调物理学对天文学的重要性和应用价值
3. 提出未来探索太空的意义和挑战
【作业】
1. 研究某一行星或卫星的公转周期和轨道长度的关系
2. 观测当天晚上的星空,记录天体运动的现象
3. 思考地球与其他天体的相互关系对生物和环境的影响
通过这样的天体运动教案设计,能够让学生在探索天文知识的同时,培养其科学思维和观察力,激发对宇宙的探索兴趣。
物理高一必修二天体知识点物理高一必修二天体知识点主要包括有关天体的基本概念、行星运动和引力定律等内容。
以下将对这些知识点进行详细介绍。
一、基本概念1. 天体:指存在于宇宙中的各种天体,如恒星、行星、卫星等。
2. 星系:由大量星体组成的天体系统,如银河系、仙女座星系等。
3. 宇宙:包括了所有存在的空间、时间和能量。
宇宙是无限的。
二、行星运动1. 行星运动:行星绕太阳运动的轨迹被称为椭圆轨道。
这种运动被称为行星公转。
2. 椭圆轨道:椭圆轨道由近日点和远日点组成。
近日点是离太阳最近的点,远日点是离太阳最远的点。
3. 开普勒三定律:开普勒通过实验和观察总结出了行星运动的三个定律:- 第一定律:行星运动轨道为椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上。
- 第二定律:相同时间内,行星在椭圆轨道上扫过的面积相等。
- 第三定律:行星公转周期的平方与平均距离的立方成正比。
三、引力定律1. 引力:物体之间的吸引力称为引力。
引力是一种万有力,适用于所有物体之间的相互作用。
2. 引力定律:牛顿通过实验得出了引力定律,即任何两个物体之间的引力与它们质量的乘积成正比,与它们距离的平方成反比。
3. 地球上的重力:地球对物体的吸引力即为重力,重力的大小取决于物体的质量和离地球的距离。
四、天体的性质1. 恒星:恒星是由巨大的氢气球体中心核聚变产生的能量而发光的天体。
恒星通过核融合反应将氢转变为氦,并释放大量能量。
2. 卫星:绕行行星或恒星的天体称为卫星。
例如,地球的卫星是月球。
3. 小行星:太阳系中绕太阳运行,没有清理出来的一些天体,它们的体积较小,不具备行星特征。
它们主要存在于小行星带中。
总结:物理高一必修二天体知识点主要包括天体的基本概念、行星运动和引力定律等内容。
掌握这些知识对于理解宇宙的奥秘和天体运动有着重要的意义。
通过学习天体知识,我们可以更好地理解地球的运动、星体的特性以及宇宙的起源和演化。
题型一 卫星变轨的问题1 卫星绕天体稳定运行时,万有引力来提供向心力,这时,2r GM v=。
当速度v 突然变化时这时,F 和r v m 2不再相等,因此不能根据2r GMv =来确定v 的大小。
应根据离心运动和向心运动来确定v 的大小。
加速度可以根据ma rGMmF ==2来确定。
2对接问题同一轨道上的飞行器,预使后面的追上前面的,需将后面的飞行器减速,使其变轨到更低的轨道上从而获得更大的速度,然后再在适当的位置加速恢复到原来的轨道上。
卫星变轨时一般都是先加速做离心运动,然后再减速做匀速圆周运动。
典型例题1 将卫星发射至近地圆轨道1(如图所示),然后再次点火,将卫星送入同步轨道3。
轨道1、2相切于Q 点,2、3相切于P 点,则当卫星分别在1、2、3轨道上正常运行时,以下说法正确的是:A .卫星在轨道3上的速率大于轨道1上的速率。
B .卫星在轨道3上的角速度大于在轨道1上的角速度。
C .卫星在轨道1上经过Q 点时的加速度大于它在轨道2上经过Q 点时的加速度。
D .卫星在轨道2上经过P 点的加速度等于它在轨道3上经过P 点时的加速度。
2课堂练习:P12 3••Q知识点二双星模型注意几点1 万有引力中的R和匀速圆周运动的r是不同的2 注意双星模型相同的是周期和角速度模型推导的思维方法典型例题:1 两个星球组成双星,它们在相互之间的万有引力作用下,绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动。
现测得两星中心距离为R ,其运动周期为T ,求两星的总质量。
练习:1 .两个靠近的天体称为双星,它们以两者连线上某点O 为圆心做匀速圆周运动,其质量分别为m 1、m 2,如右图所示,以下说法正确的是 ( )A .它们的角速度相同B .线速度与质量成反比C .向心力与质量的乘积成正比D .轨道半径与质量成正比23 在天体运动中,将两颗彼此距离较近的恒星称为双星.它们围绕两球连线上的某一点作圆周运动.由于两星间的引力而使它们在运动中距离保持不变.已知两星质量分别为M 1和M 2,相距L ,求它们的角速度.m m 2O天体的运动(1)运动模型:天体运动可看成是 其引力全部提供 (2)人造地球卫星:①由r v m rMm G 22=可得: , r___________,v 越小.②由r m rMm G22ω=可得: r____________,ω越小. ③由r T m r Mm G 222⎪⎭⎫ ⎝⎛=π可得: r__________,T 越大.④由向ma r MmG =2可得: r___________,a 向越小.知识点三 与重力相关的 典型例题。
高中物理天体运动提升教案一、知识导入1. 天体运动概念引入- 通过观察夜空中的星星和行星等天体,引导学生思考地球和其他天体之间的运动关系,激发学生的好奇心和求知欲。
2. 天体运动基本概念- 回顾太阳系中各行星的运动轨迹,引导学生理解行星绕太阳公转、自转的基本规律。
二、实验教学1. 天体运动实验设计- 设计一系列有关天体运动的实验,包括地球自转实验、行星公转实验等,让学生通过实际操作感受天体运动的规律。
2. 实验结果分析- 引导学生分析实验结果,总结天体运动规律,并与课堂知识进行对比,加深对天体运动的理解。
三、课堂讨论1. 天体运动规律探究- 组织学生分组讨论,探讨天体运动的原理和规律,引导学生从不同角度思考天体运动现象背后的科学道理。
2. 学生发表观点- 鼓励学生主动参与讨论,发表自己的见解和观点,培养学生的逻辑思维和表达能力。
四、课堂作业1. 复习与总结- 布置复习任务,让学生回顾课堂所学内容,总结天体运动的基本规律和相关知识点。
2. 提出问题- 鼓励学生思考问题并解答,促进学生对课堂知识的深入理解和应用。
五、课堂检测1. 小测验- 设计简短的小测验,检测学生对天体运动的理解和掌握程度。
2. 知识运用- 设置实际应用题,考查学生对天体运动规律的应用能力。
六、课后延伸1. 自主学习- 提供相关资料和参考书籍,鼓励学生进行自主学习和进一步探究天体运动相关知识。
2. 实践探究- 组织学生进行天文观测活动,让学生亲身感受天体运动的美妙与奇妙。
通过以上教学设计,可以帮助学生更好地理解和掌握天体运动的基本原理和规律,培养学生的科学思维和观察能力,提升学生的学习兴趣和动手能力。
物理高一天体知识点总结天体是指宇宙中的天体对象,包括行星、恒星、星云、星系等。
天体物理学是研究天体的物理性质和运动规律的学科。
在高一物理学习中,我们也接触到了一些天体知识点。
本文将对高一物理中所学的天体知识进行总结。
一、天体的分类根据天体的组成和特点,可以将天体分为行星、恒星、星云和星系等。
1. 行星:行星是绕着恒星运转的天体,根据与太阳的距离和大小可分为内行星和外行星。
内行星包括水金火土四个类别,分别是水星、金星、火星和地球。
外行星包括木星、土星、天王星和海王星等。
2. 恒星:恒星是由巨大的氢气云坍缩而成的星体,核心处于高温高压状态,核聚变反应不断释放能量。
恒星根据亮度、温度和质量等特征可分为超巨星、巨星和主序星等。
3. 星云:星云是由大量的气体和尘埃组成的云状物体,是恒星形成的起源。
星云可以分为发射星云、反射星云和行星状星云等。
4. 星系:星系是由大量的恒星、恒星系统和星际物质等组成的天体系统,包括银河系、仙女座星系和大麦哲伦星系等。
二、天体运动天体物理学研究的核心是天体的运动规律。
在高一物理学习中,我们主要学习了行星和卫星的运动规律。
1. 行星运动规律:行星绕太阳运动的规律可以用开普勒三定律来描述。
第一定律(椭圆轨道定律)指出,行星绕太阳运动的轨道为椭圆;第二定律(面积速度定律)指出,行星与太阳连线在相等时间内扫过的面积是相等的;第三定律(调和定律)指出,行星绕太阳的周期的平方与距离太阳的平均距离的立方成正比。
2. 卫星运动规律:卫星绕行星或其他天体运动的规律也可以用开普勒定律来描述。
与行星运动类似,卫星运动的轨道也是椭圆形,根据不同的速度和轨道半径,卫星会呈现不同的运动状态,如圆形轨道、椭圆轨道和双曲线轨道等。
三、天体测量与观测为了研究天体的性质和运动规律,科学家们发明了各种测量方法和观测技术。
1. 天体测量:天体测量主要包括距离的测量和质量的测量。
测量天体距离的方法有视差法、视星等和赤道仪法等;而测量天体质量的方法则包括开普勒定律、引力测量等。
高一物理专题训练:天体运动一、单选题1.如图所示,有两个绕地球做匀速圆周运动的卫星.一个轨道半径为,对应的线速度,角速度,向心加速度,周期分别为,,,;另一个轨道半径为,对应的线速度,角速度,向心加速度,周期分别为,,,.关于这些物理量的比例关系正确的是()A.B.C.D.【答案】D2.设在地球上和某天体上以相同的初速度竖直上抛一物体的最大高度比为k(均不计阻力),且已知地球与该天体的半径之比也为k,则地球与此天体的质量之比为() A.1B.k2C.kD.【答案】C3.假设火星和地球都是球体,火星的质量与地球质量之比,火星的半径与地球半径之比,那么火星表面的引力加速度与地球表面处的重力加速度之比等于(忽略行星自转影响)A.B.C.D.【答案】B4.土星最大的卫星叫“泰坦”(如图),每16天绕土星一周,其公转轨道半径约1.2×106 km,土星的质量约为A .5×1017 kgB .5×1026 kgC .7×1033 kgD .4×1036 kg【答案】B5.有一质量为M 、半径为R 、密度均匀的球体,在距离球心O 为2R 的地方有一质量为m 的质点.现从M 中挖去半径为12R 的球体,如图所示,则剩余部分对m 的万有引力F 为( )A .2736GMm R B .278GMm R C .218GMm R D .2732GMm R 【答案】A6.已知地球的质量是月球质量的81倍,地球半径大约是月球半径的4倍,不考虑地球、月球自转的影响,以上数据可推算出 [ ]A .地球表面的重力加速度与月球表面重力加速度之比为9:16B .地球的平均密度与月球的平均密度之比为9:8C .靠近地球表面沿圆轨道运动的航天器的周期与靠近月球表面沿圆轨道运行的航天器的周期之比约为8:9D .靠近地球表面沿圆轨道运行的航天器的线速度与靠近月球表面沿圆轨道运行的航天器的线速度之比约为81:4【答案】C7.中新网2018年3月4日电:据外媒报道,美国航空航天局(NASA)日前发现一颗名为WASP-39b 的地外行星,该行星距离地球约700光年,质量与土星相当,它白天温度为776.6摄氏度,夜间也几乎同样热,因此被科研人员称为“热土星”。
高一物理竞赛辅导作业—天体运动姓名1。
如图,某行星质量为M,半径为R ,若在距该行星中心10R 处有一物体正沿着它与行星中心连线夹角为α=30°的方向向行星靠拢。
问此物体的速度至少要多大,才能避免该物体落在行星上与行星发生碰撞。
2。
要发射一艘探测太阳的宇宙飞船,使其具有与地球相等的绕日运动周期,以便发射1年后又将与地球相遇而发回探测资料。
由地球发射这一艘飞船时,应使其具有多大的绕日速度?已知地球绕日公转的速度为v 03。
有一颗恒星,质量为M,现有一质量为m 的行星绕它作半径为r 0的匀速圆周运动。
假设恒星质量突然减少1/3,试描述此后行星的运动情况,并求出运动轨道的参数,设恒星质量突变瞬间,行星动能未变.4。
如图所示,某彗星绕日做椭圆轨道运动,其近日点速度v 1=80km/s ,远日点速度v 2=10km/s 。
已知地球绕日做圆运动的速度v=30km/s,圆轨道半径R=1。
5×108km,试求该彗星远日点和近日点的距离r 1和r 2。
R αυ5。
从地球上看太阳时,对太阳直径的张角θ=0。
53°。
取地球表面上纬度为1°的长度l=110km,地球表面处的重力加速度g=10m/s2,地球公转的周期T=365天。
试仅用以上数据计算地球和太阳密度之比。
假设太阳和地球都是质量均匀分布的球体。
8.宇航员从空间站(绕地球运行)上释放了一颗质量m=500kg 的探测卫星.该卫星通过一条柔软的细轻绳与空间站连接,稳定时卫星始终在空间站的正下方,到空间站的距离l =20km .已知空间站的轨道为圆形,周期T = 92 min(分).i .忽略卫星拉力对空间站轨道的影响,求卫星所受轻绳拉力的大小.ii .假设某一时刻卫星突然脱离轻绳.试计算此后卫星轨道的近地点到地面的高度、远地点到地面的高度和卫星运行周期.9.一个质量为m 1的废弃人造地球卫星在离地面h=800km 高空作圆周运动,在某处和一个质量为m 2=91m 1的太空碎片发生迎头正碰,碰撞时间极短,碰后二者结合成一个物体并作椭圆运动。
天体运动问题:1,开普勒第三定律:=k例: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,应用开普勒第三定律计算:在赤道平面离地多高时,人造卫星随地球一起转动,就像是停留在天空中不动一样。
规律总结:若将天体的运动看成圆周运动,则=k,解题时常用两星体比较,此时有=因此利用开普勒第三定律可以求解运动时间,轨道半径,绕行速度的比值问题。
注意点:公式中的k是一个与行星无关的常量,但不是恒量,在不同的星系中,k的值不同,k的值与中心天体有关。
练习:对于开普勒第三定律的表达式=k的理解,正确的是()A.k与成正比B.k与成反比C,k的值是与a和T无关的量D,k值与行星自身无关2,太阳对行星引力规律的推导基本思想:引力作为合外力提供向心力。
(合外力提供向心力是解决天体运动问题的核心思想)结论:F正比于例1:地球质量约为月球质量的81倍,宇宙飞船从地球飞往月球,当飞至某一位置时,宇宙飞船所受到的合力为零,问:此时飞船在空间的什么位置?(已知地球与月球之间的距离是3.84x km)例2:已知太阳光从太阳射到地球需要500s,地球绕太阳的公转周期约为3.2x s,地球的、质量约为6x kg,求太阳对地球的引力为多少?练习:把火星和地球绕太阳运行的轨道视为圆周,有火星和地球绕太阳运动的周期之比可以求得()A,火星和地球的质量之比B,火星和太阳的质量之比C.火星和地球到太阳的距离之比D.火星和地球绕太阳运行速度大小之比3,万有引力定律注意点:1,万有引力定律公式适用的条件;1:万有引力公式适用于质点间的引力大小计算2:对于可视为质点的物体间的引力求解也可以利用万有引力公式,如两物体间的距离远小于物体本身的大小时,物体可以视为质点:均匀球体可以视为质量集中于球心的质点3:当物体不能看成是质点时,可以把物体假想分割成无数个质点,理论上讲,求出两个物体上每个质点与另一个物体上所有质点的万有引力,然后求合力在通常情况下,万有引力非常小,只有在质量巨大的星球之间或天体与天体附近的物体间,它的存在才有实际意义,故在分析地球表面上物体间的受力时,不考虑物体间的万有引力,只考虑地球对物体的引力。
高一物理专题训练:天体运动(带答案)
为“特里斯坦”的小行星,其轨道与地球的轨道非常接近,被称为“地球近距离
掠过天体”。
根据报道,特里斯坦直径约为500米,将于2018年10月13日掠过地球。
距离地球表面仅约7.9万公里。
这一距离相当于地球到月
球距离的五分之一,但NASA
强调,___不会对地球造成任何威胁。
这个消息引起了人
们的关注,也引发了人
们对于小行星与地球的关系的思考。
据外媒报道,___(NASA)在2018年3月4日发现了一
颗名为“特里斯坦”的小行星。
这颗小行星的直径约为500米,
其轨道与地球的轨道非常接近,因此被称为“地球近距离掠过
天体”。
据报道,___将于2018年10月13日掠过地球,距离
地球表面仅约7.9万公里,相当于地球到月球距离的五分之一。
尽管这个消息引起了人们的关注,但NASA强调,特里斯坦
不会对地球造成任何威胁。
这一消息引发了人们对于小行星与地球的关系的思考。
高一物理天体总结知识点天体物理学是研究宇宙中各种天体及其相互作用的学科。
在高一物理学习中,我们学习了一些基本的天体知识,包括天体的分类、运动定律、星系结构等等。
下面,我将对这些知识点进行总结。
一、天体分类天体可以根据其性质和组成进行分类。
最常见的分类方式是按照亮度和能量输出进行划分,包括恒星、行星、卫星、彗星、小行星等。
其中,恒星是由气体和尘埃组成的巨大物体,能够通过核聚变释放出巨大的能量。
行星是围绕恒星运动的天体,其分为内行星和外行星。
卫星是绕行星运动的天体,包括地球的月球。
彗星是由冰和尘埃组成的天体,其在靠近恒星时会产生明亮的尾巴。
小行星是行星和彗星之间的过渡物体,其数量巨大,分布在太阳系各个区域。
二、天体运动定律开普勒运动定律是描述行星和卫星运动的基本规律。
根据开普勒运动定律,行星和卫星绕着恒星运动的轨道是椭圆形状的,恒星位于椭圆的一个焦点上。
而行星和卫星在不同位置的行驶速度是不同的,离恒星越近速度越快,离恒星越远速度越慢。
此外,开普勒第三定律还揭示了行星和卫星的运动周期与其距离恒星距离的关系。
三、星系结构星系是由星星、气体、尘埃等组成的巨大物体,是宇宙中的基本单位。
根据星系的结构和形态,可以将其分为螺旋星系、椭圆星系、不规则星系等几种类型。
螺旋星系由旋臂和核心组成,其中旋臂包含了大量的年轻恒星,核心则主要是由老年恒星和恒星残骸构成。
椭圆星系则具有椭圆形的外观,其有着较高的恒星密度和缺乏旋转的特点。
不规则星系则没有明显的形态结构。
四、宇宙大爆炸理论宇宙大爆炸理论是解释宇宙起源和演化的一种理论。
该理论认为,宇宙起源于一次巨大的爆炸,即大爆炸,在此之后,宇宙开始不断膨胀并演化。
根据该理论,宇宙的膨胀速度会受到引力的影响,如果宇宙中的物质密度大于临界密度,那么宇宙将会膨胀到一定程度后开始收缩,最终走向大坍塌;如果宇宙中的物质密度小于临界密度,那么宇宙将会继续膨胀,直到无限大。
五、黑洞黑洞是宇宙中最神秘的天体之一,它具有极大的质量和密度,甚至光都无法逃离其引力。
高一物理,天体运动天体运动是物理学中一个重要研究内容,它涉及到天体的位置、运动轨迹和数学关系,可以用来预测天文学上各种情形的发生。
天体运动源于天文学,早在古罗马时期,假定天体的运动都是圆形的,并以地中心圆的概念作为参照系。
自那以后,西德尔学派把椭圆和抛物线运动纳入到天体运动中,提出运动定律和法则。
按照统一地心说,地球和其他行星都在围绕着太阳运动,并假定行星受到太阳重力的影响,连同它们自身受到的惯性力,能够完全解释形成椭圆运动。
这一观点是革兰斯基统一地心说,它们归结了太阳系中天体的运动规律,有效的解释了天文学上的观测现象,但只能说明与地球和其他行星的运动相关的问题。
经过数个世纪的研究,特别是哥白尼的年代,物理学家重新根据太阳系中天体运动的规律,按照哥白尼说,发现地球的运动是独立于太阳系之外的,也即地心说,原先的宇宙由太阳为中心,现在认为宇宙中心是虚无的,也就是望文生义的"宇宙",太阳和地球一起沿着它们各自运行轨道运行。
哥白尼的发现使天体运动问题开始迈出了根本性的转折,加上牛顿发现的牛顿三定律,使天体运动问题有了明确的物理定义。
牛顿的物理定义仅仅适用于炮弹的均匀直线运动,关于地球等天体的引力作用却不能编入其中,奥尔夫晚年提出了引力定律,将物理学家们之前探索的各大定律都归纳在一起,并将引力作用作为数学关系编入宇宙运动观念之中,使天体运动实现了统一性,可以用来预测大自然不同的符合新的定律的情形的发生。
在物理学的发展史上,物理学家们以日益增长的数量涉及到天体运动,除了椭圆和抛物线运动,晚期的天体运动还根据太阳的重力,推出了新的理论和观点,其中有支配梯度运动的旋转活动,加速运动的螺旋加速,以及相对性考虑的关系和起交互作用影响,等。
高中物理之天体运动知识点开普勒的行星运动三定律开普勒第一定律开普勒第一定律即为椭圆轨道定律,其内容为:所有的行星围绕太阳运动的轨道是椭圆,太阳处在所有椭圆的一个焦点上,如图。
此定律说明不同行星的椭圆轨道是不同的。
开普勒第二定律又叫面积定律,其内容为:连接太阳和行星的连线(矢径)在相等的时间内扫过相等的面积,如图。
此定律说明行星离太阳越近,其运行速率越大。
开普勒第三定律开普勒第三定律即为周期定律,其内容为:行星轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值是一个常数。
即,其中r代表椭圆轨道的半长轴,T代表行星运动的公转周期,k是一个与行星无关的常量。
对的认识:在图中,半长轴是AB间距的一半,不要认为a 等于太阳到A点的距离;T是公转周期,不要误认为是自转周期,如地球的公转周期是一年,不是一天。
(1)在以后的计算问题中,我们都把行星的轨道近似为圆,把卫星的运行轨道也近似为圆,这样就使问题变得简单,计算结果与实际情况也相差不大。
(2)在上述情况下,的表达式中,a就是圆的半径R,利用的结论解决某些问题很方便。
注意①比例系数k是一个与行星无关的常量,但不是恒量,在不同的星系中,k值不相同。
②在太阳系中,不同行星的半长轴都不相同,故其公转周期也不相等。
③卫星绕地球转动、地球绕太阳转动遵循相同的运动规律。
易错点在认识行星做椭圆运动时的向心力大小及速度大小时易错,行星的运动符合能量守恒定律,它们离太阳近时半径小,速度大,向心力也大;离太阳远时半径大,速度小,向心力也小,另一个易错点是找椭圆的半长轴时易错,许多同学在初学时,往往将2倍的半长轴代入题中进行运算。
忽略点本节中的行星运动的轨道为椭圆,是曲线运动,行星在轨道上任一点的速度方向沿该点的切线方向,速度方向易忽略,如:有部分同学认为行星的速度方向垂直于行星与太阳的连线,这种认识是错误的,是将行星的运动视为圆周运动,而实质上其轨道为椭圆。
卡文迪许扭称实验卡文迪许设计了扭称实验来测量万有引力常量,下图是扭称实验的原理图。
天体运动和高一物理知识点天空中的星星闪耀着神秘的光芒,太阳每天都毫不留情地爬升和下降,而月亮则伴随着我们的身影不断变幻着自己的形状。
这些天体运动是我们日常生活中无法忽视的存在,它们引发了人类对宇宙的探索和思考。
在高一物理课程中,我们将会学习一些关于天体运动的知识点,进一步理解宇宙的奥秘。
首先,我们来探讨一下地球的自转。
地球自转是指地球围绕自身轴线旋转的运动,也是引起昼夜交替的原因之一。
地球自转周期为24小时,它使得地球表面被太阳照射的面积不断变化,从而产生了白天和黑夜的交接。
除了地球自转,地球还有另外一种运动,即公转运动。
地球围绕太阳作椭圆轨道运行,公转周期为365.25天,被定义为一年的长度。
地球公转不仅给我们带来了四季的变化,还使得地球与其他行星发生相对运动,呈现出悠美多样的天象。
接下来,我们将会学习关于月亮的知识。
月亮是地球的唯一天然卫星,它也绕着地球做着复杂的运动。
月亮自转的周期和公转周期相同,因此我们只能看到月球的同一面。
月球的不同时相是由于我们观察到的月亮照明的区域不同。
当地球、月球和太阳三者成一条直线时,我们会看到月亮被太阳完全照亮,此时是满月。
而当地球、月球和太阳三者形成一条直线,但月亮处于地球和太阳之间时,我们看不到月亮被阳光照亮,此时是新月。
其他各种月相是由这两种极端情况所引起的。
在高一物理课程中,我们还将学习一些与天体运动相关的力学知识。
以行星运动为例,行星围绕太阳旋转的力是引力。
根据牛顿的普遍引力定律,两个物体之间的万有引力与它们的质量和距离有关。
行星的质量越大,距离越近,引力就越大。
而如果行星的速度过快,离开轨道的可能性就会增加。
此外,我们还将学习行星的轨道运动和行星的运动规律。
在开普勒的三个定律中,第一个定律指出,行星围绕太阳的运动轨道是椭圆形的,而不是圆形的。
第二个定律描述了行星在椭圆轨道上运动时,行星距离太阳的距离是在变化中的。
第三个定律则给出了行星公转周期与它们距离太阳的平均距离的关系。
教科版高一物理必修二《天体运动》说课稿一、课程背景介绍《天体运动》是高中物理必修二的一章内容。
本章主要介绍了天体运动的基本概念和运动规律,包括行星运动、人造卫星运动等。
通过本章的学习,学生可以了解到宇宙中天体的运动规律,培养学生的科学思维和观察问题的能力。
二、教学目标设定知识目标•了解地球的自转和公转运动特点;•掌握地球的自转周期和公转周期的概念;•理解行星的运动规律;•熟悉人造卫星的运动轨道。
能力目标•培养学生观察、实验和分析问题的能力;•培养学生进行科学探究的能力;•培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
情感目标•培养学生对宇宙和天体运动的兴趣;•培养学生对科学研究的态度。
三、教学内容组织1. 地球的自转和公转运动(30分钟)•地球的自转运动特点的介绍;•地球的自转周期的概念及计算;•地球的公转运动特点的介绍;•地球的公转周期的概念及计算。
2. 行星运动规律(40分钟)•行星的运动规律及证明;•行星的近日点、远日点和平日点的概念;•行星的轨道特点和周期的计算。
3. 人造卫星的运动轨道(30分钟)•人造卫星的分类及应用领域;•人造卫星的轨道特点及稳定条件;•人造卫星的运行周期的计算。
四、教学重点与难点重点•地球的自转和公转运动特点;•行星的运动规律及轨道特点。
难点•地球自转周期和公转周期的计算;•行星的轨道周期的计算。
五、教学方法和学情分析本节课使用了讲授法、实验观察法和问题解决法等多种教学方法。
针对学生的实际情况,进行了以下分析:•学生具有一定的科学基础,能够理解一些基本物理概念;•学生对于宇宙和天体运动可能存在一定的兴趣,但缺乏实际观察和实验方面的经验;•学生的动手实践能力有待提高;•学生在解决实际问题方面可能存在一定的困难。
基于以上分析,在教学中采用了灵活多样的教学方法,旨在激发学生的学习兴趣,培养学生的实践能力和问题解决能力。
六、教学过程安排1. 导入(5分钟)•导入《天体运动》这个话题,与学生进行交流,了解他们对天体运动的认知。
高一物理天体的运动一、考点探究:1、星球表面的重力加速度;2、天体质量、密度的求解计算问题;3、天体瓦解问题;4、线速度、角速度、周期、向心加速度(重力加速度)随半径(或高度)变化的关系型问题;5、卫星发射、运行过程中的超重、失重问题;6、第一宇宙速度的理解、推导问题;7、同步卫星问题;8、双星问题;9、卫星的变轨 二、重点与难点:1、开普勒第一定律:所有行星绕太阳运动的轨迹都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上。
2、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的面积相等。
3、开普勒第三定律:所有行星的轨迹的半长轴的立方跟它的公转周期的平方的比值都相等。
4、万有引力定律:宇宙间的一切物体都是互相吸引的,两个物体间的引力大小跟它们的质量的乘积成正比,跟它们的距离的平方成反比;F=G221rm m ,式中G=6.67⨯1011-N·m 2/kg 2。
5、万有引力定律的适用条件:质点、质量分布均匀的球体,或物体之间的距离远大于物体大小时。
6、万有引力的特点:任何客观存在有质量的物体之间都有万有引力;万有引力是一对作用力与反作用力;通常情况下万有引力很小,只有质量巨大的星球或天体附近的物体间才有实际的物理意义。
7、万有引力与重力的关系:地球表面物体所受万有引力可以分解成为物体的重力和物体随地球自转的向心力;通常情况下,物体随地球自转的向心力很小,万有引力近似全部充当重力,即G 2r Mm=mg 。
8、天体运动:天体的运动可以近似看作匀速圆周运动,万有引力充当向心力,即F 向= G 221rmm 。
9、人造地球卫星:分为普通卫星、近地卫星和同步卫星。
10、天体运动的运算:可应用公式G 2rMm =m r v 2=m 2ωr=m 224T πr 计算天体的质量和密度,以及天体运动的线速度、角速度、周期、轨道半径之间的关系。
11、第一宇宙速度:卫星沿地球表面绕地球飞行的速度;又叫环绕速度;是卫星做匀速圆周运动的最大速度;是物体成为人造卫星的最小发射速度;v=gr =7.9km/s 。
12、第二宇宙速度:脱离地球束缚的最小速度;v=11.2km/s 。
13、第三宇宙速度:脱离太阳束缚的最小速度;v=16.7km/s 。
三、考点梳理1、基本方法:把天体运动近似看作圆周运动,它所需要的向心力由万有引力提供,Gr v m rMm 22==mω2r=mr T 224π2、估算天体的质量和密度由G 2rMm=mr T 224π得:M=2324Gt r π.即只要测出环绕星体M 运转的一颗卫星运转的半径和周期,就可以计算出中心天体的质量.由ρ=V M ,V=34πR3得: ρ=3233R GT r π.R 为中心天体的星体半径。
特殊:当r=R时,即卫星绕天体M 表面运行时,ρ=23GT π(2003年高考),由此可以测量天体的密度. 3、行星表面重力加速度、轨道重力加速度问题表面重力加速度g 0,由02GMm mg R = 得:02GMg R= 轨道重力加速度g ,由2()GMm mg R h =+ 得:220()()GM R g g R h R h==++ 4、卫星的绕行速度、角速度、周期与半径的关系(1)由Gr v m rMm 22=得:v=r GM ;即轨道半径越大,绕行速度越小(2)由G2rMm =mω2r得:ω=3r GM ;即轨道半径越大,绕行角速度越小(3)由2224Mm G m r r T π=得:2T =.5、地球同步卫星所谓地球同步卫星是指相对于地面静止的人造卫星,它的周期T =24h .要使卫星同步,同步卫星只能位于赤道正上方某一确定高度h 。
由G2224()Mm m R h Tπ=+(R+h)得: h R ==3.6×104km=5.6R;R表示地球半径。
题型1:概念理解题。
1、关于日心说被人们所接受的原因是( )A .地球是围绕太阳运转的B .太阳总是从东边升起,从西边落下C .以地球为中心来研究天体的运动有很多无法解决的问题D .以太阳为中心,许多问题都可以解决,行星运动的描述也变的简单了2、苹果落向地球,而不是地球向上运动碰到苹果,发生这个现象的原因是( ) A .由于苹果质量小,对地球的引力小,而地球质量大,对苹果引力大造成的 B .由于地球对苹果有引力,而苹果对地球无引力造成的C .苹果与地球间的引力是大小相等的,由于地球质量极大,不可能产生明显的加速度D .以上说法都不对3、关于地球的第一宇宙速度,下列表述正确的是( )A .第一宇宙速度又叫环绕速度B .第一宇宙速度又叫脱离速度C .第一宇宙速度跟地球的质量无关D .第一宇宙速度跟地球的半径无关4、关于公式k TR =23中的常量k ,下列说法中正确的是( )A .k 值是一个与行星或卫星无关的常量B .k 值是一个与星球(中心天体)无关的常量C .k 值是一个与星球(中心天体)有关的常量D .对于所有星球(中心天体)的行星或卫星,k 值都相等5、人造卫星在环绕地球做圆周运动时,卫星中物体处于失重状态是指( ) A .不受地球重力,而只受向心力的作用 B .失重状态是指物体失去地球的重力作用 C .对支持它的物体的压力或拉力为零 D .受到地球引力和离心力的合力为零6、为了估算一个天体的质量,需要知道绕该天体作匀速圆周运动的另一星球(或卫星)的条件是( ) A .质量和运行周期 B .运转周期和轨道半径 C .轨道半径和环绕速度 D .环绕速度和运转周期7、同步卫星是指相对于地面不动的人造卫星( )A .它可以在地面上任一点的正上方,且离地心的距离可按需要选择不同的值B .它可以在地面上任一点的正下方,但离地心的距离是一定的C .它只能在赤道的正上方,但离地心的距离可按需要选择不同的值D .它只能在赤道的正上方,切离地心的距离是一定的8、关于人造卫星和宇宙飞船,下列说法正确的是( )A .如果知道人造卫星的轨道半径和它的周期,再利用万有引力常量,就可以算出地球质量B .两颗人造卫星,只要它们的运行速度相等,不管它们的质量、形状差别有多大,它们的运行速度相等,周期也相等C .原来在同一轨道上沿同一方向运转的人造卫星一前一后,若要后一个卫星追上前一个卫星并发生碰撞,只要将后面一个卫星速率增大一些即可D .一艘绕地球运转的宇宙飞船,宇航员从舱内慢慢走出,并离开飞船,飞船因质量减小,所受到的万有引力减小,故飞行速度减小9、人造地球卫星的轨道半径越大,则( )A .速度越小,周期越小B .速度越小,周期越大C .速度越大,周期越小D .速度越大,周期越大10、关于人造地球卫星及其中物体的超重、失重问题,下列说法正确的是( ) A .在发射过程中向上加速时产生超重现象 B .在降落过程中向下减速时产生失重现象 C .进入轨道时作匀速圆周运动,产生失重现象D .失重是由于地球对卫星内物体的作用力减小而引起的11、地球做匀速圆周运动的人造地球卫星,卫星离地面越高,其线速度越________,角速度越_______,旋转周期越__________。
题型2:公式的转化和应用。
1、若有一艘宇宙飞船在某一行星表面做匀速圆周运动,已知其周期为T ,引力常量为G ,那么该行星的平均密度为( )A .π32GTB .24GTπ C .π42GT D .23GT π2、已知地球的质量为M ,月球的质量为m ,月球绕地球的轨道半径为r ,周期为T ,万有引力常量为G ,则月球绕地球运转轨道处的重力加速度大小等于( )A .2r GmB .2rGMC .224T πD .r T 224π地球半径为R ,地球附近的重力加速度为0g ,则在离地面高度为h 处的重力加速度是( ) A .()22h R g h + B .()22h R g R + C .()2h R Rg + D .()2h R g +3、地球同步卫星距地面高度为h ,地球表面的重力加速度为g ,地球半径为R ,地球自转的角速度为ω,那么下列表达式表示同步卫星绕地球转动的线速度的是( ) A .ω)(h R v += B .)/(h R Rg v +=C .)/(h R g R v +=D .32ωg R v =4、我国探月的“嫦娥工程”已经启动,在不久的将来,我国宇航员将登上月球.假如宇航员在月球上测得摆长为l 的单摆做小振幅振动的周期为T,将月球视为密度均匀、半径为r 的球体,则月球的密度是( ) A .23πGrTlB .2π3GrTlC .23π16GrTlD .216π3GrTl5、质量为m 的探月航天器在接近月球表面的轨道上飞行,其运动视为匀速圆周运动。
已知月球质量为M ,月球半径为R ,月球表面重力加速度为g ,引力常量为G ,不考虑月球自转的影响,则航天器的( )A.线速度v =B .角速度C.运行周期2T = D .向心加速度2Gm a R =6、一颗卫星在行星表面上运行,如果卫星的周期为T ,行星的平均密度为ρ,试证明2T ρ是一个恒量。
7、太阳光到达地球需要的时间为500s ,地球绕太阳运行一周需要的时间为365天,试估算太阳的质量?8、一个人在某一星球上以速度V 竖直上抛一个物体,经时间t 落回抛出点。
已知该星球的半径为R ,若要在该星球上发射一颗靠近该星球运转的人造卫星,则该人造卫星的速度大小为多少?9、两个星球组成双星,它们在相互之间的万有引力作用下,绕连线上某点做周期相同的匀速圆周运动,现测得两个星球中心距离为R ,其运动周期为T ,求两个星球的总质量?10、已知地球半径为R ,地球表面重力加速度为g ,不考虑地球自转的影响。
(1)推导第一宇宙速度v 1的表达式;(2)若卫星绕地球做匀速圆周运动,运行轨道距离地面高度为h ,求卫星的运行周期T 。
题型3:求值和求比值问题。
1、两行星的质量分别为1m 和2m ,绕太阳运行的轨道半径分别是1r 和2r ,若它们只要万有引力作用,那么这两个行星的向心加速度之比( )A .1B .1221r m r mC .2122r r D .2112r m rm2、设地球表面的重力加速度为0g ,物体在距离地心R 4(R 是地球半径)处,由于地球的作用产生的加速度为g ,则0/g g 为( )A .1B .g /1C .1/4D .1/163、两颗人造卫星A 、B 绕地球做圆周运动,周期之比为 A T ∶B T =1∶8,则轨道把轨道半径之比和运行速度之比分别为( )A .A R ∶B R = 4∶1 A V ∶B V = 1∶2 B .A R ∶B R = 4∶1 A V ∶B V = 2∶1C .A R ∶B R = 1∶4 A V ∶B V = 1∶2D .A R ∶B R = 1∶4 A V ∶B V = 2∶14、两颗行星的质量分别为m 1、m 2,它们绕太阳运转轨道的半长轴分别为R 1、R 2,如果m 1=2m 2,R 1=16R 2,那么,它们的运转周期之比T 1∶T 2= 。