第一节行星的运动 学案
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物理 第六章 万有引力定律
第一节 行星的运动学案
姓名 班级 周次 日期
一. 学习目标
1. 了解地心说及日心说的不同点及发展历程
2. 知道开普勒对行星运动的描述。
3. 通过学习,培养学生善于观察、善于思考、善于动手的能力
4. 激发学生热爱科学、探索真理的求知热情
二. 学习重,难点
重点:行星运动的规律
难点:开普勒是如何确定行星运动的规律
三. 新课讲解
自己阅读课本内容,对地心说及日心说有初步了解,并熟悉开普勒三定律。
1. 地心说内容
。
2. 日心说内容
。
3.开普勒三定律
1601年,第谷把全部观测资料交给新来的青年助手开普勒,开普勒信仰哥白尼的日心说,相信宇宙可以用数学来表示。他为计算出的行星运转圆形轨道与精确观测的结果不符合而苦恼。他寻求更简单、更合理的数学方法来表示天体。最后他放弃了哥白尼的圆形轨道和匀速运动的观点,以第谷留下来的精确资料为基础进行分析,大胆地提出了“火星绕太阳的运行轨道是椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上”这一假设。结果与第谷观测的资料相一致。就这样,在第谷精确观测的基础上,开普勒通过深入研究,终于在1609年发表了两星运动定律。
第一个定律是: 。
第二个定律是面积定律:在相等的时间内,行星和太阳的连线所扫过的面积相等,
1619年,开普勒在进一步研究的基础上,又发表了行星运动的第三个定律——周期定律。 物理 第六章 万有引力定律
周期定律是:
。
为了纪念开普勒对彗星运动规律的重大贡献,后人将这三个行星运动定律命名为开普勒三定律。
开普勒三定律首次定量地提示了行星运动速度变化和轨道的关系,而运动速度变化又直接和作用力相联系。
如右图所示,是行星的运动轨道示意图,用R代表
椭圆轨道的半长轴,T表示行星的公转周期,则开普勒
第三定律可表示成 。
注意:k是一个与行星无关的常量。
例题讲解
例1.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少高度,人造地球卫星可以随地球一起转动,就像停留在无空中不动一样.
分析:月球和人造地球卫星都在环绕地球运动,根据开普勒第三定律,它们运行轨道的半径的三次方跟圆周运动周期的二次方的比值都是相等的.
解
R 物理 第六章 万有引力定律
堂清练习:
1.宇宙飞船进入一个围绕太阳运行的近似圆形轨道上运动,如果轨道半径是地球轨道半径的9倍,那么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
2. 下列说法正确的是( )
A.地球是宇宙的中心,太阳、月亮及其它行星都绕地球运动
B.太阳是静止不动的,地球和其它行星都绕太阳运动
C.地球是绕太阳运动的一颗行星
D.日心说和地心说都是错误的
3.关于开普勒行星运动的公式kTR23,以下理解正确的是()
A.k是一个与行星无关的量
B.若地球绕太阳运转轨道的长半轴为R,周期为T,月球绕地球运转轨道的长半轴R’,周期为T,则2322TRTR
C.T表示行星运动的自转周期
D.T表示行星运动的公转周期
4.地球绕太阳运动称_________转,其周期是________.地球绕地轴转动称为______转.其周期是_______,月球绕地球运动的周期是________.
5.木星绕太阳运转的周期为地球绕太阳运转周期的12倍,则木星绕太阳运行的轨道半长轴约为地球绕太阳运行轨道的半长轴的_________倍.