天體運(yùn)動(dòng) 萬有引力定律

新華中學(xué) 2012 —2013 年高一物理導(dǎo)學(xué)案 第三章萬有引力定律 主備：徐定邦 審核：薛義榮編號(hào)： 301 第三章 萬有引力定律 一、天體運(yùn)動(dòng) 教學(xué)目標(biāo) 1.能簡(jiǎn)要地說出日心說、地心說的兩種不同觀點(diǎn)。 2.知道開普勒對(duì)行星運(yùn)動(dòng)描述的三定律。 3.體會(huì)科學(xué)家在宣傳和追求科學(xué)真理時(shí)所表現(xiàn)的堅(jiān)定信念和獻(xiàn)身精神。 課堂學(xué)習(xí) 學(xué)習(xí)活動(dòng)一：日心說（組織學(xué)生閱讀課文，自主學(xué)習(xí)） 問題 1：古代人們對(duì)天體運(yùn)動(dòng)有哪些觀點(diǎn) ? 問題 2：什么是 “地心說 ”？ 問題 3：什么是 “日心說 ”? 問題 4：哥白尼的學(xué)說完全正確嗎？大家知道是哪位科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律？ 學(xué)習(xí)活動(dòng)二：開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律 問題 1：你知道橢圓嗎？ 在數(shù)學(xué)中，橢圓是平面上到兩個(gè)固定點(diǎn)的距離之和是常數(shù)的軌跡。這兩個(gè)固定點(diǎn)叫做焦點(diǎn)。經(jīng)由這個(gè)定義，這樣畫出一個(gè)橢圓：先準(zhǔn)備一條線，將這條線的兩端各綁在一點(diǎn) 上（這兩個(gè)點(diǎn)就當(dāng)作是橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)） ；取一支筆，將線繃緊，這時(shí)候兩個(gè)點(diǎn)和筆就形成了一個(gè)三角形；然后拉著線開始作圖，持續(xù)的使線繃緊，最后就可以完成一個(gè)橢圓的圖形了，如圖所示。橢圓各參量如圖所示。 新華中學(xué) 2012 —2013 年高一物理導(dǎo)學(xué)案 第三章萬有引力定律 主備：徐定邦 審核：薛義榮編號(hào)： 301 問題 2： 開 普勒第一定律的內(nèi)容是什么？如何理解 “所有 ”兩字？ 問題 3：開普勒第二定律的內(nèi)容是什么？如何理解該定律？ 【典型例題 1】如圖，行星繞太陽的運(yùn)行軌道為橢圓，近地點(diǎn)  A 到太陽的距離為  a，遠(yuǎn)日 B b A B 新華中學(xué) 2012 —2013 年高一物理導(dǎo)學(xué)案 第三章萬有引力定律 主備：徐定邦 審核：薛義榮編號(hào)： 301 問題 4：開普勒第三定律的內(nèi)容是什么？ 問題 5：這里的 k 有可能與什么有關(guān)呢？ 【典型例題 2】已知木星繞太陽公轉(zhuǎn)的周期是地球繞太陽公轉(zhuǎn)周期的 12 倍。則木星繞太陽 公轉(zhuǎn)軌道的半長(zhǎng)軸為地球公轉(zhuǎn)軌道半長(zhǎng)軸的 倍。 【典型例題 3】關(guān)于開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律，下列說法正確的是（ ） A ．開普勒定律是根據(jù)長(zhǎng)期連續(xù)不斷的、對(duì)行星位置觀測(cè)記錄的大量數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算分析后獲得的結(jié)論 B ．根據(jù)開普勒第二定律，行星在橢圓軌道上繞太陽運(yùn)動(dòng)的過程中，其速度的大小隨行星與太陽之間距離的變化而變化，距離小時(shí)速度小，距離大時(shí)速度大 C．行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道，可以近似看作為圓，即可以認(rèn)為行星繞太陽做勻速圓周 運(yùn)動(dòng) D ．開普勒定律，只適用于太陽系，對(duì)其他恒星系不適用；行星的衛(wèi)星（包括人造衛(wèi)星）繞行星的運(yùn)動(dòng)，是不遵循開普勒定律的 參考答案： AC 學(xué)習(xí)活動(dòng)三： 中學(xué)處理天體運(yùn)動(dòng)的方法 問題 1： 能否將行星的橢圓軌道簡(jiǎn)化成我們熟悉的圓軌道？這樣做的誤差大嗎？ 問題 2： 將行星運(yùn)動(dòng)軌道簡(jiǎn)化成橢圓后，行星的運(yùn)動(dòng)遵循什么規(guī)律？ 問題 3： 此時(shí)，開普勒第三定律應(yīng)該如何改寫？ 新華中學(xué) 2012 —2013 年高一物理導(dǎo)學(xué)案 第三章萬有引力定律 主備：徐定邦 審核：薛義榮編號(hào)： 301 行星名稱 水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 星球半徑 (10 6m) 2.44 6.05 6.37 3.39 6.98 5.28 2.37 2.24 軌道半徑 (10 11 0.579 1.08 1.50 2.28 7.78 14.3 28.7 45.0 m) 第 1 節(jié) 天體運(yùn)動(dòng) 課后作業(yè) ( )1、首先總結(jié)出行星繞太陽運(yùn)動(dòng)規(guī)律的天文學(xué)家是 A ．第谷 B ．哥白尼 C．牛頓 D．開普勒 ( )2、關(guān)于日心說被人們所接受的原因是 A ．以地球?yàn)橹行膩硌芯刻祗w的運(yùn)動(dòng)有很多無法解決的問題 B ．以太陽為中心，許多問題都可以解決，行星的運(yùn)動(dòng)的描述也變得簡(jiǎn)單了 C．地球是圍繞太陽轉(zhuǎn)的 D ．太陽總是從東面升起從西面落下 ( )3、哪位科學(xué)家第一次對(duì)天體做圓周運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了懷疑 ? A ．布魯諾 B．伽利略 C．開普勒 D．第谷 ( )4、關(guān)于行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的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(dòng) B ．行星繞太陽運(yùn)動(dòng)時(shí)太陽位于行星軌道的中心處 [來 C．離太陽越近的行星的運(yùn)動(dòng)周期越長(zhǎng) D ．所有行星的軌道半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等 ( )5 、八個(gè)行星繞太陽運(yùn)行的軌跡可以粗略地認(rèn)為是圓，各星球半徑和軌道半徑如下 表所示： 從表中所列數(shù)據(jù)可以估算出天王星的公轉(zhuǎn)周期接近于 A ．8 年 B． 30 年 C．80 年 D． 160 年 R3 k ，以下理解正確的（ ） ()6、關(guān)于開普勒第三定律的公式 2 T A ．k 是一個(gè)與行星無關(guān)的常量 B．若地球繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)軌道的半長(zhǎng)軸為 R0，周期為 T0；月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)軌道的半長(zhǎng)軸 3 R3 為 R，周期為 R0 T，則有 [來源 : T02 T 2 C．T 表示行星運(yùn)動(dòng)的自轉(zhuǎn)周期 新華中學(xué)  2012 —2013  年高一物理導(dǎo)學(xué)案  第三章萬有引力定律  主備：徐定邦 審核：薛義榮編號(hào)： 301 D ．T 表示行星運(yùn)動(dòng)的公轉(zhuǎn)周期 ( )7 、從天文望遠(yuǎn)鏡中觀察到銀河系中有兩顆行星繞某恒星運(yùn)行，兩行星的軌道均為 橢圓，觀察測(cè)量到它們的運(yùn)轉(zhuǎn)周期之比為 8:1 ，則它們橢圓軌道的半長(zhǎng)軸之比為  （  ） A ．2:1  B ．4:1  C． 8:1  D ．1:4 8、兩顆人造衛(wèi)星  A、 B 繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，周期之比為  TA  : TB  = 1: 8 ，則軌道半徑之比是 多少？ 9、一探空火箭未打中目標(biāo)而進(jìn)入繞太陽的近乎圓形的軌道運(yùn)行，軌道半徑是地球繞太陽公轉(zhuǎn)半徑的 9 倍，則探空火箭繞太陽公轉(zhuǎn)周期為 _________。