第三節(jié)

人類對(duì)太空的不懈探索高中物理魯科版（2019）必修第二冊(cè)教學(xué)課件TeachingCourseware20XX.XX.XX第四章萬(wàn)有引力定律與航天PART.1PART.2PART.3PART.4素養(yǎng)目標(biāo)新課講解新課導(dǎo)入經(jīng)典例題目錄CONTENTSPART.2PART.4課堂練習(xí)課堂小結(jié)1.了解經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展歷程和偉大成就。2.知道經(jīng)典力學(xué)對(duì)航天技術(shù)發(fā)展的重大貢獻(xiàn)。3.知道萬(wàn)有引力定律對(duì)科學(xué)發(fā)展所起的重要作用。素養(yǎng)目標(biāo)新課導(dǎo)入從古老先民對(duì)星空的敬畏與遐想，到如今憑借先進(jìn)科技邁向太空的堅(jiān)實(shí)步伐，人類對(duì)太空的探索從未停止。新課講解Newlessonexplanation新課講解一、古希臘人的探索畢達(dá)哥拉斯（Pythagoras，約公元前580—約前500）,

數(shù)學(xué)家、哲學(xué)家。畢達(dá)哥拉斯認(rèn)為宇宙中所有的天體的形狀都應(yīng)該是球形。新課講解以亞里士多德為代表的古希臘人認(rèn)為地球位于宇宙的中心。所有天體都圍繞宇宙的中心——地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。亞里士多德（Aristotle公元前384～前322）,世界古代史上偉大的哲學(xué)家、科學(xué)家和教育家新課講解阿波羅尼奧斯（Apollonius，約公元前262—前190）數(shù)學(xué)家本輪均輪古希臘人阿波羅尼奧斯：行星沿某一圓周（本輪）運(yùn)動(dòng)，該圓周的圓心沿另個(gè)一圓周（均輪）繞地球運(yùn)動(dòng)。以地球?yàn)橹行目葱行菚r(shí)，行星會(huì)時(shí)而順行，時(shí)而逆行，其亮度也會(huì)因與地球距離的改變而改變。新課講解公元140年前后，托勒密對(duì)前人的觀測(cè)成果和理論進(jìn)行總結(jié)，提出了地心體系。天文學(xué)家托勒密完善了地心本輪理論。第一次對(duì)已知天體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行詳細(xì)定量的說(shuō)明，為航海家、天文學(xué)家和占星士所采用。該理論一直持續(xù)了近2000年。克羅狄斯·托勒密數(shù)學(xué)家，天文學(xué)家，地理學(xué)家和占星家（C.Ptolemaeus，約公元90—168）托勒密的地心體系可以解釋已知天體的運(yùn)動(dòng)，在很長(zhǎng)的歷史時(shí)期人們都利用這一模型預(yù)測(cè)天體的位置。新課講解中國(guó)古代天象觀測(cè)的成就中國(guó)是天文學(xué)發(fā)展最早的國(guó)家之一。自遠(yuǎn)古始，人們就對(duì)天文現(xiàn)象進(jìn)行觀察，積累了豐富的天文學(xué)知識(shí)，形成了系統(tǒng)、獨(dú)特的天文學(xué)體系。中國(guó)古代天文學(xué)在歷法體系、天文觀測(cè)等許多領(lǐng)域長(zhǎng)期處于世界領(lǐng)先地位。殷代的甲骨文中記載的“七日己巳夕，有新大星并火”，是最早的關(guān)于新星的記錄；新課講解《漢書·五行志》中記載的“日出黃，有黑氣，大如錢，居日中央”，對(duì)太陽(yáng)黑子的大小和位置等作了確切的描述；《春秋》記載的“秋七月，有星孛入于北斗”，已經(jīng)把彗星視為天體。從春秋戰(zhàn)國(guó)到清末，哈雷彗星出現(xiàn)多次，我國(guó)皆有詳細(xì)記載。中國(guó)古代的星圖在世界上也非常著名，唐代繪制的敦煌星圖繪有1350顆星，是世界上現(xiàn)存最早且星數(shù)最多的星圖。我國(guó)古代對(duì)行星、恒星、流星雨等天象都有系統(tǒng)觀測(cè)。這些全面且獨(dú)特的天文觀測(cè)成果對(duì)世界天文學(xué)的發(fā)展起到了不可或缺的作用。新課講解二、文藝復(fù)興的撞擊尼古拉·哥白尼【波蘭】

（1473—1543）哥白尼在16世紀(jì)提出了日心說(shuō)。日心說(shuō)認(rèn)為太陽(yáng)是靜止不動(dòng)的，地球和其他行星都繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)。1543年哥白尼的《天體運(yùn)行論》

出版，書中詳細(xì)描述了日心說(shuō)理論。新課講解第谷是非常了不起的天文觀測(cè)家，當(dāng)時(shí)尚未發(fā)現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡，他通過(guò)自制的觀測(cè)儀器對(duì)星體進(jìn)行認(rèn)真系統(tǒng)的觀測(cè)。他的測(cè)量結(jié)果證明了托勒密與哥白尼的理論計(jì)算結(jié)果都與觀測(cè)數(shù)據(jù)不相符。當(dāng)時(shí)尚未發(fā)明望遠(yuǎn)鏡，他通過(guò)自制的觀測(cè)儀器（圖4-24）對(duì)星體進(jìn)行認(rèn)真系統(tǒng)的觀測(cè)，使當(dāng)時(shí)的測(cè)量誤差從10′降低到2′。第谷【波蘭】

（T.Brahe，1546—1601）新課講解開普勒【德國(guó)】1571—1630）

開普勒研究了第谷連續(xù)20年的觀測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)哥白尼的理論還需要進(jìn)一步完善。

經(jīng)過(guò)多年的埋頭計(jì)算，開普勒最終發(fā)現(xiàn)了更為精確的行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律。軌道定律半徑定律周期定律新課講解三、牛頓的大綜合人們?cè)谘芯刻祗w怎樣運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，還在探索天體為什么會(huì)這樣運(yùn)動(dòng)。亞里士多德天體由“以太”元素組成，它們本來(lái)就應(yīng)圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。開普勒太陽(yáng)的磁力使天體運(yùn)動(dòng)，并且天體所受太陽(yáng)的磁力隨距離的增加而減弱。笛卡兒是“以太”運(yùn)載著行星在巨大的旋渦中運(yùn)行。胡克、哈雷等天體受到遵循平方反比定律的向心力作用，才進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)。牛頓在前人研究的基礎(chǔ)上，運(yùn)用開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律和自己的研究成果，逐步建立了萬(wàn)有引力定律，并將主要研究成果寫入他的著作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》新課講解艾薩克·牛頓【英國(guó)】（1643—1727）爵士，著名的物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家，百科全書式的“全才”，牛頓用數(shù)學(xué)方法證明了物體圍繞中心運(yùn)動(dòng)時(shí)有一向心力。由于物體沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，向心力與質(zhì)點(diǎn)到中心的距離的平方成反比。繼而推廣到宇宙中的物體都在彼此吸引。牛頓將地球?qū)ξ矬w的引力擴(kuò)展到月球，認(rèn)為地球引力與太陽(yáng)對(duì)行星的作用力，行星對(duì)衛(wèi)星的作用力是性質(zhì)相同的力，在此基礎(chǔ)上，牛頓最終給出了具有科學(xué)革命價(jià)值的萬(wàn)有引力定律.牛頓的萬(wàn)有引力定律是物理學(xué)的第一次大綜合，它將地上的力學(xué)與天上的力學(xué)統(tǒng)一起來(lái)，形成了以牛頓三大運(yùn)動(dòng)定律為基礎(chǔ)的力學(xué)體系。萬(wàn)有引力定律：新課講解四、人類的飛天夢(mèng)1957年10月4日，蘇聯(lián)的人造地球衛(wèi)星上天，震驚了世界。我國(guó)在1970年發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號(hào)”，成為世界上第五個(gè)發(fā)射人造地球衛(wèi)星的國(guó)家。在牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)上，人類對(duì)太空的探索取得了豐碩的成果，實(shí)現(xiàn)了自古便有的“飛天”夢(mèng)。新課講解新課講解嫦娥工程課堂練習(xí)ClassroomPractice課堂練習(xí)1.關(guān)于地心說(shuō)和日心說(shuō)，下列說(shuō)法中正確的是(

)A.地心說(shuō)的參考系是太陽(yáng)B.日心說(shuō)的參考系是太陽(yáng)C.地心說(shuō)和日心說(shuō)只是參考系不同，兩者具有等同的價(jià)值D.日心說(shuō)是由開普勒提出來(lái)的課堂練習(xí)1.答案：B解析：地心說(shuō)認(rèn)為太陽(yáng)及其他天體圍繞地球運(yùn)動(dòng)，日心說(shuō)認(rèn)為太陽(yáng)是銀河系的中心，而不是地球，地球繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)，故A錯(cuò)誤、B正確;“地心說(shuō)”是由于古代人缺乏足夠的宇宙觀測(cè)數(shù)據(jù)，因此他們誤認(rèn)為地球就是宇宙的中心，而其他的星體都是繞著地球運(yùn)行的。而“日心說(shuō)”是在足夠的天文觀測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，由哥白尼等人提出的，符合科學(xué)研究的結(jié)果，而不是臆想出來(lái)的，是科學(xué)的一大進(jìn)步，故兩者具有不能等同的價(jià)值，故C、D錯(cuò)誤。課堂練習(xí)2.下列說(shuō)法正確的是(

)A.地球是宇宙的中心，太陽(yáng)、月亮及其他行星繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)B.太陽(yáng)是靜止不動(dòng)的，地球和其他行星都繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)C.地球是繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的一顆行星D.地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，其軌跡是標(biāo)準(zhǔn)的圓。課堂練習(xí)2.答案：C解析：A、太陽(yáng)系中的所有行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)處在所有橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。故A錯(cuò)誤;B、太陽(yáng)只是太陽(yáng)系的中心，在太陽(yáng)系，地球和其他行星都是圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，但太陽(yáng)系是在銀河系里運(yùn)動(dòng)的，所以，太陽(yáng)絕對(duì)不是靜止不動(dòng)的，故B錯(cuò)誤;C、地球是繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的行星之一，故C正確;D、日心說(shuō)已得到證實(shí)為正確的，而地心說(shuō)是錯(cuò)誤的，故D錯(cuò)誤;故選:C.課堂練習(xí)3.國(guó)家航天局宣布，將我國(guó)行星探測(cè)任務(wù)命名為“天問(wèn)”，首次火星探測(cè)任務(wù)命名為“天問(wèn)一號(hào)”.已知引力常量G，忽略星球自轉(zhuǎn)的影響，為計(jì)算火星的質(zhì)量，需要測(cè)量的數(shù)據(jù)有(

)A.火星表面的重力加速度g和火星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑rB.火星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r和火星的公轉(zhuǎn)周期TC.某衛(wèi)星繞火星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T和火星的半徑RD.某衛(wèi)星繞火星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r和衛(wèi)星的公轉(zhuǎn)周期T課堂練習(xí)課堂練習(xí)4.下列關(guān)于宇宙速度的說(shuō)法中正確的是(

)A.第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的最小運(yùn)行速度B.第二宇宙速度是在地面附近使物體可以掙脫地球引力束縛，不再繞地球運(yùn)行的人造衛(wèi)星的最小發(fā)射速度C.人造地球衛(wèi)星繞地球在圓軌道上運(yùn)行時(shí)的速度介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間D.我國(guó)發(fā)射的火星探測(cè)器，其發(fā)射速度大于第三宇宙速度課堂練習(xí)4.答案：B解析：第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，為7.9k