高一物理教案：《行星的運(yùn)動》教學(xué)設(shè)計(jì)(2)
來源：網(wǎng)絡(luò)整理 2018-11-23 12:24:09
典型例題
關(guān)于開普勒的三大定律
例1 月球環(huán)繞地球運(yùn)動的軌道半徑約為地球半徑的60倍，運(yùn)行周期約為27天。應(yīng)用開普勒定律計(jì)算：在赤道平面內(nèi)離地面多少高度，人造地球衛(wèi)星可以隨地球一起轉(zhuǎn)動，就像停留在無空中不動一樣.
分析：月球和人造地球衛(wèi)星都在環(huán)繞地球運(yùn)動，根據(jù)開普勒第三定律，它們運(yùn)行軌道的半徑的三次方跟圓周運(yùn)動周期的二次方的比值都是相等的.
解：設(shè)人造地球衛(wèi)星運(yùn)行半徑為R，周期為T，根據(jù)開普勒第三定律有：
同理設(shè)月球軌道半徑為 ，周期為 ，也有：
由以上兩式可得：
在赤道平面內(nèi)離地面高度：
km
點(diǎn)評：隨地球一起轉(zhuǎn)動，就好像停留在天空中的衛(wèi)星，通常稱之為定點(diǎn)衛(wèi)星.它們離地面的高度是一個確定的值，不能隨意變動。
利用月相求解月球公轉(zhuǎn)周期
例2 若近似認(rèn)為月球繞地球公轉(zhuǎn)與地球繞日公轉(zhuǎn)的軌道在同一平面內(nèi)，且都為正圓.又知這兩種轉(zhuǎn)動同向，如圖所示，月相變化的周期為29.5天(圖是相繼兩次滿月，月、地、日相對位置示意圖).
解：月球公轉(zhuǎn)(2π+ )用了29.5天.
故轉(zhuǎn)過2π只用 天.
由地球公轉(zhuǎn)知 .
所以 =27.3天.
例3 如圖所示，A、B、C是在地球大氣層外的圓形軌道上運(yùn)行的三顆人造地球衛(wèi)星，下列說法中正確的是哪個?( )
A.B、C的線速度相等，且大于A的線速度
B.B、C的周期相等，且大于A的周期
C.B、C的向心加速度相等，且大于A的向心加速度
D.若C的速率增大可追上同一軌道上的B
分析：由衛(wèi)星線速度公式 可以判斷出 ，因而選項(xiàng)A是錯誤的.
由衛(wèi)星運(yùn)行周期公式 ，可以判斷出 ，故選項(xiàng)B是正確的.
衛(wèi)星的向心加速度是萬有引力作用于衛(wèi)星上產(chǎn)生的，由 ，可知 ， 因而選項(xiàng)C是錯誤的.
若使衛(wèi)星C速率增大，則必然會導(dǎo)致衛(wèi)星C偏離原軌道，它不可能追上衛(wèi)星B，故D也是錯誤的.
解：本題正確選項(xiàng)為B。
點(diǎn)評：由于人造地球衛(wèi)星在軌道上運(yùn)行時，所需要的向心力是由萬有引力提供的，若由于某種原因，使衛(wèi)星的速度增大。則所需要的向心力也必然會增加，而萬有引力在軌道不變的時候，是不可能增加的，這樣衛(wèi)星由于所需要的向心力大于外界所提供的向心力而會作離心運(yùn)動。
探究活動
1、觀察月亮的運(yùn)動現(xiàn)象.
2、觀察日出現(xiàn)象.
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