2019届二轮复习从托勒密到开普勒课件（25张）

2019届二轮复习从托勒密到开普勒课件（25张）

　从托勒密到开普勒 [ 考纲下载 ] 1. 了解地心说和日心说两种不同的观点 . 2. 理解开普勒行星运动三定律，并能初步运用开普勒行星运动定律解决一些简单问题 . 一、两种对立的学说 1. 地心说 (1 ) 是 宇宙的中心，是静止不动的； (2) 太阳、月亮以及其他行星都 绕 运动 ； (3) 地心说的代表人物是古希腊 科学家 . 地球 地球 托勒密 2. 日心说 (1 ) 是 宇宙的中心 ， 是静止不动的 ， 所有行星都绕太阳 做 ； ( 2) 地球是 绕 旋转的 行星；月球是 绕 旋转的 卫星，它绕地球做匀速圆周运动，同时还跟地球一起绕太阳旋转 ； (3) 太阳静止不动，因为地球每天自西向东自转一周，造成太阳每天东升西落的现象； (4) 日心说的代表人物 是 . 3. 局限性 哥白尼沿袭着古希腊天文学家的思想，被束缚在 “ 匀速 ” 、 “ 正圆 ” 的框架内 . 太阳 匀速圆周运动 太阳 地球 哥白尼 二、开普勒三定律 1. 第一定律 ( 轨道定律 ) ：所有行星围绕太阳运动的轨道 都是 ， 太阳处于 所有 上 . 2. 第二定律 ( 面积定律 ) ：对于每一颗行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫 过 . 3. 第三定律 ( 周期定律 ) ：所有行星轨道 的 与 ______________ 的 比值都相等 . 其表达式 为 ， 其中 a 是行星椭圆轨道的半长轴， T 是 行星 公转的周期， k 是一个与 行星 ( 填 “ 有关 ” 或 “ 无关 ” ) 、而与 太阳 ( 填 “ 有关 ” 或 “ 无关 ” ) 的常量 . 椭圆 椭圆的一个公共焦点 相等的面积 半长轴的立方 公转周期的平方 无关 有关 [ 即学即用 ] 1. 判断下列说法的正误 . (1) 太阳是整个宇宙的中心，其他天体都绕太阳运动 .( ) (2) 太阳系中所有行星都绕太阳做匀速圆周运动 .( ) (3) 太阳系中所有行星都绕太阳做椭圆运动，且它们到太阳的距离各不相同 . ( ) (4) 太阳系中越是离太阳远的行星，运行周期就越大 .( ) (5) 围绕太阳运动的各行星的速率是不变的 .( ) (6) 在中学阶段可近似认为地球围绕太阳做匀速圆周运动 .( ) 答案 × × √ × √ √ 2. 如图 1 所示是某行星围绕太阳运行的示意图，则行星在 A 点的速率 _____ 在 B 点的速率 . 答案 大于 图 1 重点探究 1. 开普勒第一定律解决了行星的轨道问题 . 一、对开普勒定律的理解 图 2 　　　　　　图 3 行星的轨道都是椭圆，如图 2 所示，不同行星绕太阳运动的椭圆轨道是不同的，太阳处在椭圆的一个焦点上，如图 3 所示，即所有轨道都有一个共同的焦点 —— 太阳 . 因此开普勒第一定律又叫轨道定律 . 2. 开普勒第二定律解决了行星绕太阳运动的速度大小问题 . (1) 如图 4 所示，如果时间间隔相等，由开普勒第二 定律 知，面积 S A ＝ S B ，可见离太阳越近，行星在 相等时间 内经过的弧长越长，即行星的速率越大 . 因此开 普勒第二 定律又叫面积定律 . 图 4 ( 2) 近日点、远日点分别是行星距离太阳的最近点、最远点 . 同一行星在近日点速度最大，在远日点速度最小 . 3. 开普勒第三定律解决了行星周期的长短问题 . (1) 如图 5 所示， 由 ＝ k 知椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越长，因此第三定律也叫周期定律 . 常数 k 与行星无关，只与太阳有关 . (2) 该定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕地球的运动，其中常数 k 与卫星无关，只与地球有关，也就是说 k 值大小由中心天体决定 . 图 5 例 1 　 ( 多选 ) 关于行星绕太阳运动的说法正确的是 A. 太阳系中的八大行星有一个共同的轨道焦点 B. 太阳系中的八大行星的轨道有的是圆形，并不都是椭圆 C. 行星的运动方向总是沿着轨道的切线方向 D. 行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直 解析 √ 答案 √ 解析　 太阳系中的八大行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，而太阳位于八大行星椭圆轨道的一个公共焦点上，选项 A 正确， B 错误 ； 行星 的运动是曲线运动 ，运动方向总是沿着轨道的切线方向，选项 C 正确 ； 行星 从近日点向远日点运动时，行星的运动方向和它与太阳连线的夹角大于 90 ° ，行星从远日点向近日点运动时，行星的运动方向和它与太阳连线的夹角小于 90 ° ，选项 D 错误 . 例 2 　 ( 多选 ) 关于卫星绕地球的运动，根据开普勒定律，我们可以推出的正确结论有 A. 人造地球卫星的轨道都是椭圆，地球在椭圆的一个焦点上 B. 卫星绕地球运动的过程中，其速率与卫星到地心的距离有关，距离 小 时 速率小 C. 卫星运行轨道的半长轴越长，周期越大 D. 同一卫星绕不同的行星运动 ， 的 值都相同 解析 √ 答案 √ 解析　 由开普勒第一定律知：所有地球卫星的轨道都是椭圆，且地球位于所有椭圆的公共焦点上， A 正确 ； 由 开普勒第二定律知：卫星离地心的距离越小，速率越大， B 项错误 ； 由 开普勒第三定律知：卫星运行轨道的半长轴越长，周期越大， C 正确 ； 开 普勒第三定律成立的条件是对同一行星的不同卫星， 有 ＝ 常量，对于绕不同行星运动的卫星，该常数不同， D 错误 . 由于大多数行星绕太阳运动的轨道与圆十分接近，因此，在中学阶段的研究中可以按圆周运动处理，这样，开普勒三定律就可以这样表述： (1) 行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心； (2) 对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度 ( 或线速度 ) 不变，即行星做匀速圆周运动； (3) 所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等 ， 即 ＝ k . 二、行星运动的近似处理 例 3 　长期以来 “ 卡戎星 (Charon) ” 被认为是冥王星唯一的卫星，它的公转轨道半径 r 1 ＝ 19 600 km ，公转周期 T 1 ＝ 6.39 天 .2006 年 3 月，天文学家发现两颗冥王星的小卫星，其中一颗的公转半径 r 2 ＝ 48 000 km ，则它的公转周期 T 2 最接近于 A.15 天 B.25 天 C.35 天 D.45 天 解析 √ 答案 开普勒第三定律揭示的是不同行星运动快慢的规律，应用时要注意以下两个问题： (1) 首先判断两个行星的中心天体是否相同，只有对同一个中心天体开普勒第三定律才成立 . (2) 明确题中给出的周期关系或半径关系之后，根据开普勒第三定律列式求解 . 总结提升 针对训练　 木星和地球都绕太阳公转，木星的公转周期约 12 年，地球与太阳的距离为 1 天文单位，则木星与太阳的距离约为 A.2 天文单位 B.4 天文单位 C.5.2 天文单位 D.12 天文单位 √ 解析 答案 达标检测 1. ( 对开普勒第三定律的认识 ) ( 多选 ) 开普勒关于行星运动规律的表达式 为 ＝ k ，以下理解正确的是 A. k 是一个与行星无关的常量 B. a 代表行星的球体半径 C. T 代表行星运动的自转周期 D. T 代表行星绕太阳运动的公转周期 √ 答案 解析 1 2 3 √ 解析　 开普勒第三定律中的 公式 ＝ k ， k 是一个与行星无关的常量，与中心天体有关，选项 A 正确； a 代表行星椭圆运动的半长轴，选项 B 错误； T 代表行星绕太阳运动的公转周期，选项 C 错误， D 正确 . 1 2 3 2. ( 开普勒第二定律的应用 ) 如图 6 所示是行星 m 绕恒星 M 运动情况的示意图，下列说法正确的是 A. 速度最大点是 B 点 B. 速度最小点是 C 点 C. m 从 A 到 B 做减速运动 D. m 从 B 到 A 做 减速运动 答案 √ 1 2 3 图 6 3. ( 开普勒第三定律的应用 ) 1980 年 10 月 14 日，中国科学院紫金山天文台发现了 一颗绕太阳运行的小行星， 2001 年 12 月 21 日，经国际小行星中心和国际小行星命名委员会批准，将这颗小行星命名为 “ 钱学森星 ” ，以表彰这位 “ 两弹一星 ” 的功臣对我国科技事业做出的卓越贡献 . 若将地球和 “ 钱学森星 ” 绕太阳的运动都看 做匀速圆周运动，它们的运行轨道如图 7 所示 . 已知 “ 钱学森星 ” 绕太阳运行一周的时间约为 3.4 年，设地球绕太阳运行的 轨道半径 为 R ， 则 “ 钱学森星 ” 绕太阳运行的轨道半径约为 图 7 √ 1 2 3 答案 解析 1 2 3 故 C 正确 .