(新教材)2022版人教版物理必修第二册课件:第7章、1 行星的运动 .pptx
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1、第七章 万有引力与宇宙航行 1 行星的运动 第七章 万有引力与宇宙航行 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 核心素养微专题 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 物理观念:物理观念:能了解万有引力定能了解万有引力定 律的内涵律的内涵,会计算人造卫星的环绕速会计算人造卫星的环绕速 度度, 知道第二宇宙速度和第三宇宙知道第二宇宙速度和第三宇宙 速度;能用万有引力定律解释一些天速度;能用万有引力定律解释一些天 体运动问题体运动问题形成与万有引力定律相形成与万有引力定律相 关的运动与相互作用的观念关的运动与相互作用的观念 第七章 万有引
2、力与宇宙航行 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 核心素养微专题 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 科学思维:科学思维:能将一些熟悉的天体运动抽象成匀速圆周运动模型;能将一些熟悉的天体运动抽象成匀速圆周运动模型; 能分析简单的天体运动问题能分析简单的天体运动问题,通过推理获得结论;能用与万有引力定律通过推理获得结论;能用与万有引力定律 相关的理论解释一些天体运动现象;通过构建模型相关的理论解释一些天体运动现象;通过构建模型,利用万有引力与圆利用万有引力与圆 周运动的理论知识周运动的理论知识,推算行星运动的相关参量及中心天体的
3、相关物理推算行星运动的相关参量及中心天体的相关物理 量量同时知道牛顿力学的局限性同时知道牛顿力学的局限性,初步了解相对论初步了解相对论时空观时空观 第七章 万有引力与宇宙航行 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 核心素养微专题 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 科学探究:科学探究:知道卡文迪许实验的重要性知道卡文迪许实验的重要性,并能提出问题;能体会并能提出问题;能体会 卡文迪许扭秤实验方案设计的巧妙之处卡文迪许扭秤实验方案设计的巧妙之处,能感受到科学定律的预测作用;能感受到科学定律的预测作用; 能认识到测定物理常量在科学研
4、究中的重要性;能与同学交流能认识到测定物理常量在科学研究中的重要性;能与同学交流 科学态度与责任:科学态度与责任:能认识发现万有引力定律的过程及重要意义能认识发现万有引力定律的过程及重要意义, 认识科学定律对人类探索未知世界的作用;知道科学包含大胆的想象和认识科学定律对人类探索未知世界的作用;知道科学包含大胆的想象和 创新;有探索太空创新;有探索太空、了解太空的兴趣了解太空的兴趣,能为牛顿力学对航天技术发展的能为牛顿力学对航天技术发展的 重大贡献而感到振奋重大贡献而感到振奋 第七章 万有引力与宇宙航行 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 核心素养微专题 课堂小练 | 素养达成
5、课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 本章内容是应用牛顿运动定律研本章内容是应用牛顿运动定律研 究曲线运动究曲线运动牛顿运用其运动定律研牛顿运用其运动定律研 究天体运动并结合开普勒定律建立了究天体运动并结合开普勒定律建立了 伟大的万有引力定律伟大的万有引力定律牛顿运动定律牛顿运动定律 和万有引力定律构成了牛顿力学的核和万有引力定律构成了牛顿力学的核 心内容心内容 第七章 万有引力与宇宙航行 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 核心素养微专题 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 本章重点本章重点开普勒三
6、定律;开普勒三定律;万有引力定律及其应用;万有引力定律及其应用;第一宇宙第一宇宙 速度;速度;天体质量及密度的计算;天体质量及密度的计算;人造卫星的运行人造卫星的运行 本章难点本章难点天体运行时各物理量与运动半径的关系;天体运行时各物理量与运动半径的关系;对三个宇宙对三个宇宙 速度的理解;速度的理解;人造卫星的变轨;人造卫星的变轨;双星问题双星问题 第七章 万有引力与宇宙航行 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 核心素养微专题 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 1 行星行星的运动的运动 第七章 万有引力与宇宙航行 物理物理
7、必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 核心素养微专题 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 学习目标学习目标 学法指导学法指导 1.知道天体运动中的地知道天体运动中的地 心说和日心说两种观点心说和日心说两种观点 2知道开普勒三个定知道开普勒三个定 律的内容律的内容 3学会应用开普勒定学会应用开普勒定 律分析天体运动问题律分析天体运动问题 1.通过阅读教材了解地心说和日心说的内容通过阅读教材了解地心说和日心说的内容 2通过练习从物理、数学角度理解并掌握开普通过练习从物理、数学角度理解并掌握开普 勒行星运动定律,认识模型在科学研究中的作用勒行星
8、运动定律,认识模型在科学研究中的作用 3通过学习教材通过学习教材“科学漫步科学漫步”,了解人类对行,了解人类对行 星运动认识过程的漫长与复杂,体会真理的来之星运动认识过程的漫长与复杂,体会真理的来之 不易,学习科学家们的科学态度和科学精神不易,学习科学家们的科学态度和科学精神 第七章 万有引力与宇宙航行 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 核心素养微专题 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 知识导图知识导图 第七章 万有引力与宇宙航行 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 核心素养微专题 课堂小练 | 素养达成
9、课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 预习导学 | 新知领悟 第七章 万有引力与宇宙航行 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 核心素养微专题 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 1地心说地心说 认为认为_是宇宙的中心是宇宙的中心,是是_的的,太阳太阳、月球以及其他月球以及其他 星球都绕星球都绕_运动运动代表人物是古希腊天文学家托勒密代表人物是古希腊天文学家托勒密 2日心说日心说 认为认为_是静止不动的是静止不动的,地球和其他行星都绕地球和其他行星都绕_运运 动动代表人物是代表人物是16世纪波兰天文学家
10、哥白尼世纪波兰天文学家哥白尼 两种学说的对立两种学说的对立 地球地球 静止不动静止不动 地球地球 太阳太阳 太阳太阳 第七章 万有引力与宇宙航行 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 核心素养微专题 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 【答案答案】不是不是 太阳是宇宙的中心吗太阳是宇宙的中心吗? 第七章 万有引力与宇宙航行 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 核心素养微专题 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 定律定律 内容内容 公式或图示公式或图示 开普勒第一
11、定开普勒第一定 律律(轨道定律轨道定律) 所有行星绕太阳运动的轨所有行星绕太阳运动的轨 道都是道都是_,太阳处在,太阳处在 椭圆的一个椭圆的一个_上上 开普勒行星运动定律开普勒行星运动定律 椭圆椭圆 焦点焦点 第七章 万有引力与宇宙航行 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 核心素养微专题 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 相等的时间相等的时间 定律定律 内容内容 公式或图示公式或图示 开普勒第二定开普勒第二定 律律(面积定律面积定律) 对任意一个行星来说, 它与对任意一个行星来说, 它与 太阳的连线在太阳的连线在_ 内扫过的
12、内扫过的_ 面积相等面积相等 第七章 万有引力与宇宙航行 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 核心素养微专题 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 定律定律 内容内容 公式或图示公式或图示 开普勒第三定开普勒第三定 律律(周期定律周期定律) 所有行星轨道的所有行星轨道的_ 的三次方跟它的的三次方跟它的_ 的二次方的比值都的二次方的比值都_ 公式:公式:_k,k 是一个对是一个对 所有行星都所有行星都_的常量的常量 半长轴半长轴 公转公转周期周期 相等相等 相同相同 a3 T2 第七章 万有引力与宇宙航行 物理物理 必修必修 第二
13、册第二册 配人教版配人教版 核心素养微专题 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 根据根据开普勒行星运动定律开普勒行星运动定律,行星绕太阳运动的轨道是椭行星绕太阳运动的轨道是椭 圆圆,如图所示如图所示思考以下问题思考以下问题: (1)行星运动过程中行星运动过程中,行星和太阳之间的距离是否变化行星和太阳之间的距离是否变化? (2)行星离太阳最近时和离太阳最远时的运动速度的大小是否相同行星离太阳最近时和离太阳最远时的运动速度的大小是否相同? 【答案答案】(1)不断变化不断变化 (2)不同不同,离太阳较近时速度较大离太阳较近时速度较大 第七章 万有引
14、力与宇宙航行 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 核心素养微专题 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 多维课堂 | 素养初培 第七章 万有引力与宇宙航行 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 核心素养微专题 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 如图是行星绕太阳运动的轨道示意图如图是行星绕太阳运动的轨道示意图,回答以下问题回答以下问题: 开普勒定律的理解开普勒定律的理解 第七章 万有引力与宇宙航行 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 核心素养微专题
15、 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 问题问题 1怎样理解开普勒第一定律?怎样理解开普勒第一定律? 2行星绕太阳运动过程中速度大小的变化有什么规律?行星绕太阳运动过程中速度大小的变化有什么规律? 3开普勒第三定律开普勒第三定律 a3 T2 k 中的中的 k 值由什么决定?值由什么决定? 第七章 万有引力与宇宙航行 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 核心素养微专题 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 【答案答案】1.开普勒第一定律说明了不同的行星绕太阳运行时椭圆轨开普勒第一定
16、律说明了不同的行星绕太阳运行时椭圆轨 道不同道不同,太阳处在椭圆的一个焦点上太阳处在椭圆的一个焦点上,各行星绕太阳运行的轨道半长轴各行星绕太阳运行的轨道半长轴 是不同的是不同的,存在近日点和远日点存在近日点和远日点 2根据开普勒第二定律可知根据开普勒第二定律可知,绕太阳运动的行星与太阳的连线绕太阳运动的行星与太阳的连线, 在相等时间内扫过的面积相等在相等时间内扫过的面积相等,因此行星在近日点的速率最大因此行星在近日点的速率最大,在远日在远日 点的速率最小点的速率最小,即行星从近日点到远日点的过程中做减速运动即行星从近日点到远日点的过程中做减速运动,从远日从远日 点到近日点的过程中做加速运动点到
17、近日点的过程中做加速运动 3k值只与中心天体有关值只与中心天体有关,与绕中心天体运行的行星与绕中心天体运行的行星(或卫星或卫星)无关无关, 例如例如,卫星绕地球运行的卫星绕地球运行的k值与行星绕太阳运行的值与行星绕太阳运行的k值不同值不同,常数常数k不是不是 个普适常量个普适常量 第七章 万有引力与宇宙航行 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 核心素养微专题 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 探究总结探究总结 1开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳运转,也适用于卫开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳运转,也适用于卫 星绕
18、地球运转,在不同的情况下星绕地球运转,在不同的情况下(不论是太阳在焦点上还是地球在焦点不论是太阳在焦点上还是地球在焦点 上上),比例式,比例式 a3 T2 k 中的中的 k 值是不同的这里的值是不同的这里的 k 值仅与该系统的中心天值仅与该系统的中心天 体质量有关而与绕行的天体无关也就是说,在中心天体不同的系统里体质量有关而与绕行的天体无关也就是说,在中心天体不同的系统里 k 值是不同的,在中心天体相同的系统里值是不同的,在中心天体相同的系统里 k 值是相同的值是相同的 第七章 万有引力与宇宙航行 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 核心素养微专题 课堂小练 | 素养达成 课后
19、|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 2开普勒行星运动定律是总结行星运动的观测结果而得到的规开普勒行星运动定律是总结行星运动的观测结果而得到的规 律律它们中的每一条都是经验定律它们中的每一条都是经验定律,都是从观测行星运动所取得的资料都是从观测行星运动所取得的资料 中总结出来的中总结出来的 3开普勒三定律是对行星绕太阳运动的总结开普勒三定律是对行星绕太阳运动的总结,实践表明开普勒三实践表明开普勒三 定律也适用于其他天体的运动定律也适用于其他天体的运动,如月球绕地球的运动如月球绕地球的运动,卫星卫星(或人造卫或人造卫 星星)绕行星的运动绕行星的运动 第七章 万有引力与宇宙航
20、行 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 核心素养微专题 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 精练精练1 假设某飞船沿半径为假设某飞船沿半径为R的圆周绕地球运行的圆周绕地球运行,其周期为其周期为T,地地 球半径为球半径为R0.该飞船要返回地面时该飞船要返回地面时,可在轨道上可在轨道上A点将速率降到适当数值点将速率降到适当数值, 从而沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动从而沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动,椭圆与地球表面的椭圆与地球表面的B点相切点相切, 如图所示如图所示求该飞船由求该飞船由A点运动到点运动到B点所需的时间点所需的时间 【
21、答案】【答案】 2 8 1R0 R 3 2T 第七章 万有引力与宇宙航行 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 核心素养微专题 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 【解析】【解析】飞船沿半径为飞船沿半径为 R 的圆周绕地球运行时,可认为其半长轴的圆周绕地球运行时,可认为其半长轴 a R. 飞船沿椭圆轨道运行时,其周期记为飞船沿椭圆轨道运行时,其周期记为 T,轨道半长轴,轨道半长轴 a1 2(R R0) 由开普勒第三定律,得由开普勒第三定律,得 a3 T2 a3 T2. 所以,飞船从所以,飞船从 A 点运动到点运动到 B 点所需的
22、时间点所需的时间 t1 2T 2 8 1R0 R 3 2T. 第七章 万有引力与宇宙航行 物理物理 必修必修 第二册第二册 配人教版配人教版 核心素养微专题 课堂小练 | 素养达成 课后|提升练习 多维课堂 | 素养初培 预习导学 | 新知领悟 变式变式1 卫星发射进入预定轨道时往往需要进行多次轨道调整卫星发射进入预定轨道时往往需要进行多次轨道调整如如 图所示图所示,某次发射任务中先将卫星送至近地圆轨道某次发射任务中先将卫星送至近地圆轨道,然后卫星从圆轨道然后卫星从圆轨道 上上A点加速点加速,控制卫星进入椭圆轨道控制卫星进入椭圆轨道,最后在最后在B点进入距地高为点进入距地高为6R的预的预 定圆
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