7.1行星的運動

知識與技能

1.掌握開普勒三定律的內(nèi)容及簡單應(yīng)用；學會處理行星運動的近似方法

2.通過探究活動培養(yǎng)觀察現(xiàn)象、分析結(jié)果及應(yīng)用數(shù)學知識解決物理問題的能力過程與方法通過了解人們認識行星運動的歷史過程，體會科學研究的一般思路與方法——質(zhì)疑、批判、猜測、觀察與實驗情感態(tài)度與價值觀感悟科學家對科學的執(zhí)著和獻身精神，培養(yǎng)學生實事求是、敢于堅持真理的科學態(tài)度和熱愛科學、勇于探索的的科學精神。太陽系八大行星探究一：歷史的足跡

1、古人對天體運動存在哪些看法？2、什么是“地心說”，什么是“日心說”？3、哪種學說占統(tǒng)治地位的時間較長？4、兩種學說爭論的結(jié)果是什么？1.古人對行星運動的探索天圓地方遠古140托勒密地心說1543哥白尼日心說1546第谷出生天才的觀察家

第谷·布拉赫

建立天文臺，把天體位置測量的誤差由10/減少到2/。第谷（丹麥）1.古人對行星運動的探索天圓地方遠古140托勒密地心說1543哥白尼日心說1546第谷出生1600開普勒任第谷助手數(shù)學天才

開普勒（德國）

利用第谷提供的觀測數(shù)據(jù)對行星軌道深入研究。第谷（丹麥）開普勒（德國）↓畢生的精心觀測記錄↓8′的誤差

→

←行星運動規(guī)律是勻速圓周運動?20年潛心研究↓1.古人對行星運動的探索天圓地方遠古140托勒密地心說1543哥白尼日心說1546第谷出生1600開普勒任第谷助手1609開普勒第一定律第二定律探究二

地球是不是繞太陽做勻速圓周運動？冬半年快夏半年慢90天88天93天94天

如果地球勻速圓周運動，那四季的時間應(yīng)該有什么特點？[做一做]

請畫一個橢圓。（1）長軸為______、短軸為______、焦點為________，半長軸為_________，半短軸為___________.（2）如果半長軸與半短軸相等，這個橢圓的形狀會變成___________，焦點的位置將位于_________.O點圓形ABCDF1

和F2OA或OBOC或OD第一定律：所有的行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個焦點上。

RFF地球（軌道定律）2、開普勒行星運動定律第二定律：對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積。FF（面積定律）2、開普勒行星運動定律FF

行星在遠離太陽的過程中速度如何變化？近日點速度快，遠日點速度慢．春夏秋冬1、某行星繞太陽運行的橢圓軌道如圖所示，F(xiàn)1和F2是橢圓軌道的兩個焦點，行星在A點的速率比在B點的大，則太陽是位于(

)A．F2

B．A點C．

F1

D．B點練一練A

探究三：

尋找行星繞太陽運動的周期與距離關(guān)系行星水星金星地球火星木星土星公轉(zhuǎn)周期T0.2410.61511.88111.86229.457到太陽距離

a0.3870.72311.5245.2039.539計算機運算分析T∝a1.5→T∝a3/2→T2∝a3→a3/T2=k1.古人對行星運動的探索天圓地方遠古140托勒密地心說1543哥白尼日心說1546第谷出生1600開普勒任第谷助手1609開普勒第一定律第二定律1619開普勒第三定律第三定律：所有行星的橢圓軌道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。aFF地球表達式：a3T2=k半長軸

行星繞太陽公轉(zhuǎn)的周期(周期定律)2、開普勒行星運動定律

探究四：

尋找比值K取決于什么因素？繞行天體中心天體半長軸（x106km）公轉(zhuǎn)周期（天）k/（m3/s2）水星太陽57.91

87.97

金星108.94

224.71

地球149.60

365

同步衛(wèi)星地球0.0424

1

月球0.3844

27.322

k是僅由中心天體決定,與繞行天體無關(guān)，在中心天體相同的系統(tǒng)里k相同。3.36×10181.02×1013K值計算器八大行星的中心天體都是太陽，K值相同！例如：2、木星的公轉(zhuǎn)周期約為12年，地球到太陽的距離為1天文單位，則木星到太陽的距離約為（）A、2天文單位B、4天文單位

C、5.2天文單位D、12天文單位C練一練1、行星軌道是圓，太陽處在圓心；2、行星做勻速圓周運動；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。行星軌道半長軸a(106km)軌道半短軸b(106km)水星57.956.7金星108.2108.1地球149.6149.5火星227.9226.9木星778.3777.4土星1427.01424.8天王星2882.32879.1海王星4523.94523.8aFFR3、行星運動的近似處理一、地心說與日心說地球是中心→太陽是中心→宇宙無限（科學精神推動了認識發(fā)展）二、行星運動定律1、軌道定律：橢圓2、面積定律:3、周期定律：a3/T2=k（K是一個只與中心天體有關(guān)的物理量）小結(jié)三、行星運動的近似處理1、在太陽系中，有八大行星繞太陽運行，它們繞太陽運行一周所用的時間最短的是

，最長的是

。

水星海王星達標自測2、關(guān)于行星繞太陽運動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動B．行星繞太陽運動時太陽位于行星軌道的中心處C．離太陽越近的行星的運動周期越長D．所有行星軌道半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等

D達標自測3、如圖所示是行星m繞恒星M運動情況示意圖，下列說法正確的是(

)A．速度最大點是A點B．速度最小點是C點C．m從A到B做減速運動D．m從B到A做減速運動

AC達標自測4、宇宙飛船圍繞太陽在近似圓周的軌道上運動，若其軌道半徑是地球軌道半徑的9倍，則宇宙飛船繞太陽運行的周期是(

)A．3年 B．9年C．27年D．81年

C達標自測機械能守恒定律第八章

機械能守恒定律

理解機械能守恒定律，體會守恒觀念對認識物理規(guī)律的重要性。新課標要求電影《挑戰(zhàn)者號》中有一個片段，諾貝爾物理學獎得主，理查德·費曼將一個大鐵球掛在鐵鏈上做成單擺，演示了機械能的守恒。伽利略斜面實驗追尋守恒量小球好像“記得”開始的高度，何種“東西”不變的？

伽利略曾研究過小球在斜面上的運動。他發(fā)現(xiàn)：無論斜面B比斜面A陡些或緩些，小球的速度最后總會在斜面上的某點變?yōu)?，這點距斜面底端的豎直高度與它出發(fā)時的高度基本相同。在小球的運動過程中，有哪些物理量是變化的？哪些是不變的？你能找出不變的量嗎？能量角度：下滑時重力勢能減少，動能增加；上滑時重力勢能增加，動能減少。追尋守恒量科學方法：采用理想實驗法，其核心是“可靠的事實”+“嚴密的邏輯推理”。理想斜面實驗動能與重力勢能的相互轉(zhuǎn)化被壓縮的彈簧彈射的過程繩上彈起的過程動能與彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化1.重力勢能、彈性勢能與動能都是機械運動中的能量形式——機械能。2.通過重力或彈力做功，機械能可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化是否存在某種定量的關(guān)系？公式推導(dǎo)情景11.舉例推導(dǎo)動能定理：功能關(guān)系：光滑曲面聯(lián)立變形：【結(jié)論】只有重力做功的系統(tǒng)內(nèi)，動能與重力勢能互相轉(zhuǎn)化時總的機械能保持不變。x原長

21光滑平面2.舉例推導(dǎo)動能定理：

功能關(guān)系：

聯(lián)立變形：

【結(jié)論】只有彈力做功的系統(tǒng)內(nèi)，動能與彈性勢能互相轉(zhuǎn)化時總的機械能保持不變。情景2公式推導(dǎo)定律理解在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能和勢能可以互相轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變。4.內(nèi)容只有彈力做功的系統(tǒng)內(nèi)忽略阻力，只有重力做功3.總結(jié)歸納需要設(shè)定零勢能面定律理解定律理解判斷下圖中系統(tǒng)及單個物體的機械能是否守恒？定律理解【例1】如圖所示，下列關(guān)于機械能是否守恒的判斷正確的是()A．甲圖中，物體A將彈簧壓縮的過程中，物體A的機械能守恒B．乙圖中，物體B在大小等于摩擦力的拉力作用下沿斜面下滑時，機械能守恒C．丙圖中，不計任何阻力時A加速下落、B加速上升的過程中，A、B組成的系統(tǒng)機械能守恒D．丁圖中，不計空氣阻力，小球由水平位置A處靜止釋放，運動到B處的過程中，機械能守恒BCDA與彈簧組成的系統(tǒng)機械能才守恒只有重力做功，其他力做功代數(shù)和為0AB組成的額系統(tǒng)內(nèi)，只有動能與勢能轉(zhuǎn)化小球所受的拉力不做功，只有重力做功定律理解機械能守恒定律的應(yīng)用1.機械能守恒定律常用的三種表達式(1)從不同狀態(tài)看：Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2(或E1＝E2)此式表示系統(tǒng)兩個狀態(tài)的機械能總量相等.(2)從能的轉(zhuǎn)化角度看：ΔEk＝－ΔEp此式表示系統(tǒng)動能的增加(減少)量等于勢能的減少(增加)量.(3)從能的轉(zhuǎn)移角度看：ΔEA增＝ΔEB減此式表示系統(tǒng)A部分機械能的增加量等于系統(tǒng)剩余部分，即B部分機械能的減少量.定律理解2.應(yīng)用機械能守恒定律解題的一般步驟(1)根據(jù)題意選取研究對象；(2)明確研究對象的運動過程，分析研究對象在此過程中的受力情況，弄清各力做功的情況，判斷機械能是否守恒.(3)恰當?shù)剡x取參考平面，確定研究對象在此過程中的初態(tài)和末態(tài)的機械能.(4)根據(jù)機械能守恒定律的不同表達式列方程并求解.【例2】如圖所示，把一個小球用細線懸掛起來，就成為一個擺，擺長為l，最大偏角為θ。如果阻力可以忽略，小球運動到最低點時的速度大小是多少？【解】以小球為研究對象。設(shè)最低點O的重力勢能為0，以小球最高點的狀態(tài)作為初狀態(tài)，以小球最低點的狀態(tài)作為末狀態(tài)。初狀態(tài)的機械能：末狀態(tài)的機械能：由機械能守恒定律得：需要設(shè)定零勢能面得所求的速度大?。骸纠?】一條輕繩跨過定滑輪，繩的兩端各系一個小球A和B，B球的質(zhì)量是A球的質(zhì)量的3倍。用手托住B球，當輕繩剛好被拉緊時，B球離地的高度是h，A球靜止于地面，如圖所示?，F(xiàn)釋放B球，當B球剛落地時，求A球的速度大?。ǘɑ喌馁|(zhì)量及滑輪與軸間的摩擦均不計，重力加速度為g）。【動力學方法】【動能定理】【機械能守恒定律】①隔離法：對A：T-mg=ma對B:3mg-T=3ma聯(lián)立得：

T=1.5mg②根據(jù)牛頓第二定律求出A球的加速度a=g/2③根據(jù)運動學公式求解A球速度v①由連接體問題的思路求出繩上的拉力：T=1.5mg②根據(jù)動能定理分析A球：

(T-mg)h=mv2/2根據(jù)系統(tǒng)機械能守恒：

3mgh=mgh+mv2/2+3mv2/2

思維導(dǎo)圖隨堂演練1.(2020·上饒市玉山一中高一下期中)關(guān)于機械能守恒的敘述，下列說法正確的是A.做勻速圓周運動的物體，機械能一定守恒B.物體所受的合力不等于零，機械能可能守恒C.物體做勻速直線運動，機械能一定守恒D.物體所受合力做功為零，機械能一定守恒2.(2020·山師大附中高一下學期期末)如圖9是一個設(shè)計“過山車”的試驗裝置的原理示意圖，斜面AB與豎直面內(nèi)的圓形軌道在B點