1天体运动1课件.ppt

3．近几年，全球形成探索火星的热潮，2005年8月12日，美国新型火星探测飞船——“火星勘测轨道飞行器”发射升空，将探测火星的水资源和生命线索，并为未来的火星登陆寻找合适的地点．发射火星探测器可按以下步骤进行，第一步，在地球表面用火箭对探测器进行加速，使之成为一个沿地球公转轨道运动的人造卫星． 图3－1－6 第二步是在适当时刻启动探测器上的火箭发动机，在短时间内对探测器沿原方向加速，使其速度值增加到适当值，从而使探测器沿着一个与地球轨道及火星轨道分别在长轴两端相切的半个椭圆轨道飞行，运行其半个周期后正好飞行到火星表面附近，使之成为绕火星运行的卫星，然后采取措施使之降落在火星上．如图3－1－6所示，设地球的轨道半径为R，火星的轨道半径为1.5R，求探测器从地球运行轨道到火星运行轨道大约需要多长时间？ 答案　8.4 月 自主学习 课堂对点演练 名师解疑 分类例析 1　天体运动 1．能简要地说出日心说、地心说的两种不同观点． 2．知道开普勒对行星运动描述的三定律． 3．体会科学家在宣传和追求科学真理时所表现的坚定信念和献身精神 一、古代关于天体运动的两种学说 内容 局限性 地心说 是宇宙的中心，而且是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕 运动 都把天体的运动看得很神圣，认为天体的运动必然是最完美、最和谐的 运动，而和丹麦天文学家第谷的观测数据不符 日心说 是宇宙的中心，且是静止不动的，地球和其他行星都绕 运动 地球 地球 太阳 太阳 匀速圆周 思考　1.“日心说”最终战胜了“地心说”是否说明“日心说”就是十分完善的？ 提示　“日心说”虽然最终战胜了“地心说”，但它由于当时人们认知水平的局限性，一些观点也是不准确的，如运动轨道不是圆而是椭圆，做的不是匀速圆周运动而是变速曲线运动． 二、开普勒行星运动定律 定律 内容 公式或图示 开普勒第一定律 所有 绕太阳运动的轨道都是 ，太阳处在 的一个 上 行星 椭圆 椭圆 焦点 定律 内容 公式或图示 开普勒第二定律 从太阳到行星的连线在 内扫过 . 相等的时间 相等的时间 行星 半长轴 公转周期 相等 无关 思考　2.行星绕太阳在椭圆轨道上运行，行星距太阳较近处与距太阳较远处相比较，运动速率何处较大？ 提示　由开普勒第二定律可知，由于在相等的时间内，行星与太阳的连线扫过相等的面积，显然相距较近时相等时间内经过的弧长必须较长，因此运动速率较大． 三、行星运动的近似处理 行星绕太阳运动的轨道十分接近 ，太阳处在 ． 对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的 (或 )不变，即行星做 运动． 所有行星 的三次方跟它的公转轨道周期的 的比值都相等． 圆 圆心 角速度 线速度 匀速圆周 轨道半径 二次方 一、对开普勒第二定律的理解 理解开普勒第二定律的内涵 太阳和行星的连线在相等的时间里扫过的面积相等，是解题的关键． 由开普勒第二定律可知：行星从近日点向远日点运动，速率减小；从远日点向近日点运动，速率增大． 开普勒第二定律的应用 【典例1】 某行星沿椭圆轨道运动，远日点离太阳的距离为a，近日点离太阳的距离为b，过远日点时行星的速率为va，则过近日点时的速率为 (　　)． 答案　C 借题发挥　此题作了近似处理，因为在椭圆上任取一小段，每一小段都可看成一个独立的圆周上的一段圆弧，所不同的是曲率可能不同而已． 【变式1】 据报道，美国计划于2021年开始每年送15 000名游客上太空旅游．如图3－1－1所示，当航天器围绕地球做椭圆运行时，近地点A的速率________(填“大于”“小于”或“等于”)远地点B的速率． 图3－1－1 解析　根据开普勒第二定律：对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积，由此可得知近地点A的速率大于远地点B的速率． 答案　大于 开普勒第三定律的应用 【典例2】 有一个名叫谷神的小行星，质量为m＝1.00×1021 kg，它的轨道半径是地球绕太阳运动半径的2.77倍，求谷神星绕太阳一周所需要的时间． 答案