1.天体运动

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第1节天体运动

开普勒第三定律的应用
在同一天体系统中, 如果已知某一“行星”的公转周期而求其轨道半径时, 可通过另一已知轨道半径和周期的“行星”, 利用开普勒第三定律解答. 【例题】地球的公转轨道接近圆, 但彗星的运动轨道则是一个非常扁
的椭圆. 天文学家哈雷曾经在 1682 年跟踪过一颗彗星, 他算出这颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的 18 倍, 并预言这颗彗星将每隔一定时间就会出现. 哈雷的预言得到证实, 该彗星被命名为哈雷彗星. 哈雷彗星最近出现的时间是 1986 年, 请你根据开普勒行星运动第三定律估算, 它下次飞近地球大约将在哪一年?
1.从空间分布认识: 行星的轨迹都是椭圆, 所有椭圆有一个共同的焦点, 太阳就在此焦点上.开普勒第一定律又叫轨道定律, 如图所示.
意义: 开普勒第一定律告诉我们, 尽管各行星的轨道大小不同, 但它们的共同规律是: 所有行星都沿椭圆轨道绕太阳运动, 太阳则位于所有椭圆轨道的一个公共焦点上.
2.从速度大小认识:行星靠近太阳时, 速度增大, 远离太阳时速度减小.近日点速度最大, 远日点速度最小.开普勒第二定律又叫面积定律, 如图所示. 3.对 =k 的认识: 开普勒第三定律反映了行
1961 年 4 月 12 日,在前苏联的拜克努尔飞船发射场,一支有六个发动机的重型火箭起飞了.在末级火箭的顶端连着一个直径为 2.3 m 的球形容器, 这就是“东方 1 号”宇宙飞船.在球形容器中坐着世界上第一位宇宙航天员——尤里·加加林. 飞船在绕地球的轨道上总共飞行了 108 分钟, 其中有 89 分钟加加林是在失重状态下渡过的.他从宇宙飞船上报告说“飞行正常,经受失重状况的情况良好.”从而向人们证明,人体机能完全能胜任火箭起飞时的超重负载,也能适应宇宙飞行中的失重环境. 宇宙飞船绕地球做圆周运动的向心力是谁提供的?加加林为何处于失重状态?这章我们就探讨这些问题.

高中物理(教科版必修二)：第3章 1.天体运动含答案

学业分层测评(七)(建议用时：45分钟)1．关于太阳系中各行星的轨道，以下说法中不正确的是( )A ．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆B ．有的行星绕太阳运动的轨道是圆C ．不同行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴是不同的D ．不同的行星绕太阳运动的轨道各不相同【解析】八大行星的轨道都是椭圆，A 对、B 错．不同行星离太阳远近不同，轨道不同，半长轴也就不同，C 对、D 对．【答案】 B2．如图315所示，某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为月球绕地球运转半径的19，设月球绕地球运动的周期为27天，则此卫星的运转周期大约是( )【导学号：22852056】图315A.19天 B.13天 C ．1天D ．9天【解析】由于r 卫＝19r 月，T 月＝27天，由开普勒第三定律r 3卫T 2卫＝r 3月T 2月，可得T卫＝1天，故选项C正确．【答案】 C3．某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图316所示，F1和F2是椭圆轨道的两个焦点，行星在A点的速率比在B点的大，则太阳位于( )图316A．F2B．AC．F1D．B【解析】根据开普勒第二定律：太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相同的面积，因为行星在A点的速率比在B点的速率大，所以太阳和行星的连线必然是行星与F2的连线，故太阳位于F2.【答案】 A4．如图317所示是行星m绕恒星M运动情况的示意图，下列说法正确的是( )图317A．速度最大点是B点B．速度最小点是C点C．m从A到B做减速运动D．m从B到A做减速运动【解析】由开普勒第二定律可知，近日点时行星运行速度最大，因此A 、B 错误；行星由A 向B 运动的过程中，行星与恒星的连线变长，其速度减小，故C 正确，D 错误．【答案】 C5．太阳系有八大行星，八大行星离地球的远近不同，绕太阳运转的周期也不相同．下列能反映周期与轨道半径关系的图像中正确的是( )【解析】由开普勒第三定律知R 3T 2＝k ，所以R 3＝kT 2，D 正确．【答案】 D6．宇宙飞船进入一个围绕太阳运动的近乎圆形的轨道上运动，如果轨道半径是地球轨道半径的9倍，那么宇宙飞船绕太阳运行的周期是( )A ．3年B ．9年C ．27年D ．81年【解析】根据开普勒第三定律R 3地T 2地＝r 3船T 2船，得T 船＝27年．【答案】 C7．月球绕地球运动的周期约为27天，则月球中心到地球中心的距离R 1与地球同步卫星(绕地球运动的周期与地球的自转周期相同)到地球中心的距离R 2之比R 1∶R 2约为( )【导学号：22852057】。

高中物理教科版必修2课件：第三章第1节天体运动

一、地心说和日心说 1．地心说
托勒密认为，地球位于宇宙的中心，是静止不动的，其他天 _______
体围绕地球转动。 2．日心说
波兰天文学家哥白尼在其著作《天球运行论》中提出了日心说，他认为，地球和别的行星一样，围绕太阳运动，太阳固定在这个体系的中心。
二、开普勒行星运动定律
内容所有的行星围绕太阳运动的开普勒第轨道都是椭圆，太阳处在所一定律有椭圆的一个焦点上开普勒第从太阳到行星的连线在相等二定律的时间内扫过相等的面积定律公式或图示
r1 1 D. ＝ r2 3 4 r3 r13 T12 r1 3 解析：由 2＝k 知， 3＝ 2，则＝ 4，与行星质量无关， T r2 T2 r2
故选 C。
答案：C
开普勒第三定律的应用
[典例] 自 1999 年以来，“神舟号”系列飞船陆续发射成功。如图 315 所示，设某飞船沿半径为 R 的圆周绕地球运行，其周期为 T，地球半径为 R0。如果飞船要返回地面，可在轨道上某点 A 处将速率降到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆与地球表面的 B 点相切 (如图所示)。求飞船由 A 点运动到 B 点所需的时间。
3．开普勒第三定律 (1)它揭示了周期与轨道半长轴之间的关系，椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越大；反之，其公转周期越小，因此又叫周期定律。 (2)该定律不仅适用于行星，也适用于其他天体。例如，绕某一行星运动的不同卫星。而天体的运动可近似看成匀速圆周运动，开普勒第三定律既适用于做匀速圆周运动的天体，也适用于做椭圆运动的天体。 r3 (3)表达式 2＝k 中的常数 k，只与中心天体的质量有关，如研 T 究行星绕太阳运动时，常数 k 只与太阳的质量有关，研究卫星绕地球运动时，常数 k 只与地球的质量有关。

天体运动知识点整理

天体运动知识点整理
天体运动是地球科学中一个非常重要的课题，它涉及到我们对太阳系和宇宙的认识，特别是在太阳系的运动中，它是一个复杂的动态系统。

本文主要整理了关于天体运动的基本知识，以便帮助读者加深对这个科学课题的理解。

首先，要正确理解天体运动，必须了解太阳系的构成和结构。

太阳系由太阳、八大行星、小行星带、彗星、星云等构成，而所有这些天体，都是在太阳的引力作用下发生运动的。

它们有各自的运动轨道，也有各自的公转和自转等运动。

其次，运动的物理机制要正确理解，不仅要熟悉物理力学的基本原理，还要弄清楚运动的种类、运动的特点和相关的理论模型。

天体运动的种类有平动和圆动，其中圆动的运动有三种：公转、自转和椭圆运动，分别由相应的物理机制驱动。

其中，公转和自转由引力力学和质量力学原理描述，而椭圆运动则要由微分方程来描述，是一种非线性计算。

最后，在天体运动中还有一些特殊的现象，比如日食和月食。

这种现象是太阳系的特有现象，是由于太阳系小行星的轨道速度、角速度和距离的变化，导致其与地球碰撞，被吸入地球大气层而形成一个暂时的“黑洞”，当太阳被阻挡时出现日食现象，而月亮被阻挡时出现月食现象。

总之，天体运动是太阳系学中一个非常重要的科学课题，要了解太阳系的运动，必须正确理解运动的机制和特殊现象。

只有充分理解
运动的原理，才能更好地分析和研究太阳系，从而更好地探索宇宙的奥秘。

2024高考物理一轮复习--天体运动专题--卫星运行参量的分析、近地、同步卫星与赤道上物体的比较

卫星运行参量的分析、近地、同步卫星与赤道上物体的比较一、卫星运行参量与轨道半径的关系1．天体(卫星)运行问题分析将天体或卫星的运动看成匀速圆周运动，其所需向心力由万有引力提供． 2．物理量随轨道半径变化的规律G Mmr 2＝ ⎩⎪⎨⎪⎧ma →a ＝GM r 2→a ∝1r2m v 2r →v ＝GM r →v ∝1r mω2r →ω＝GM r 3→ω∝1r3m 4π2T 2r →T ＝4π2r3GM→T ∝r 3即r 越大，v 、ω、a 越小，T 越大．(越高越慢)3．公式中r 指轨道半径，是卫星到中心天体球心的距离，R 通常指中心天体的半径，有r ＝R ＋h .4．同一中心天体，各行星v 、ω、a 、T 等物理量只与r 有关；不同中心天体，各行星v 、ω、a 、T 等物理量与中心天体质量M 和r 有关．5．所有轨道平面一定通过地球的球心。

如右上图6．同步卫星的六个“一定”二、宇宙速度1．第一宇宙速度的推导方法一：由G Mm R 2＝m v 12R，得v 1＝GMR ＝ 6.67×10－11×5.98×10246.4×106m/s≈7.9×103 m/s.方法二：由mg ＝m v 12R得v 1＝gR ＝9.8×6.4×106 m/s≈7.9×103 m/s.第一宇宙速度是发射人造卫星的最小速度，也是人造卫星的最大环绕速度，此时它的运行周期最短，T min ＝2πRg＝2π 6.4×1069.8s≈5 075 s≈85 min. 2．宇宙速度与运动轨迹的关系(1)v 发＝7.9 km/s 时，卫星绕地球表面做匀速圆周运动． (2)7.9 km/s<v 发<11.2 km/s ，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆． (3)11.2 km/s≤v 发＜16.7 km/s ，卫星绕太阳运动的轨迹为椭圆．(4)v 发≥16.7 km/s ，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间．三、近地卫星、同步卫星及赤道上物体的运行问题1.如图所示，a 为近地卫星，半径为r 1；b 为地球同步卫星，半径为r 2；c 为赤道上随地球自转的物体，半径为r 3。

1. 天体运动-教科版必修2教案

天体运动-教科版必修2教案一、教学目标1.了解天体运动的基本规律，理解地球和其他天体的运动方式及其规律；2.理解行星、卫星、彗星、流星等基本概念，并能根据观察数据推断天体运动的规律；3.掌握简单的星等、赤经、赤纬等天文术语；4.能够使用天象仪观察天体运动并了解近、远点情况的变化；5.能够运用所学的知识和方法，解释自然现象、探究未知问题。

二、教学内容及进度第一章天体运动的基本规律1. 天体的基本概念和分类1.天体的概念2.天体的分类：行星、卫星、小行星、彗星、流星、恒星、宇宙射线等。

2. 天球坐标系和观测要点1.天球坐标系：赤道、赤经、赤纬、黄道、黄经、黄纬、赤周、白道。

2.观测要点：北极星、黄道带、星等。

3. 天体的观测方法和天象仪1.天体的观测方法2.天象仪的构造、使用方法4. 天体运动的基本规律1.开普勒三定律2.开普勒定律的实际应用3.等时间面积定律4.牛顿万有引力定律第二章地球的运动及其影响1. 地球的自转和公转1.地球的自转2.地球的公转2. 昼夜交替和日照时间1.昼夜交替的原因2.时间、经度、时区、日照时间的关系3. 季节变化和地理经度1.地球的赤道面、黄道面及其倾角2.季节变化的原因3.季节变化的影响4. 地球的形状和尺寸1.地球的形状和尺寸的测量2.地球的形状和尺寸的影响第三章星空宇宙1. 星空的基本常识1.星空的组成和性质2.星座的基本概念和分类2. 星系和星云1.星系的组成和分类2.星云的分类和特点3. 宇宙的大爆炸和演化1.宇宙的起源、发展和结构2.太阳系和宇宙的关系三、教学方法本教案主要采取讲授、观察、实验、探究等多种教学方法相结合，注重学生的自主探究和思维发展。

四、教学评估本教案采用多种方式进行教学评估，包括小测试、实验报告、探究作业、期中考试、期末考试等方式。

评估重点注重学生的分析、思考、判断、解释、应用等能力的培养。

同时，还注重培养学生的学习方法和合作意识，提高学生学习的兴趣和效果。

高中物理天体运动(超经典)

天体运动（经典版）一、开普勒运动定律1、开普勒第一定律：所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上．2、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的面积相等．3、开普勒第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等．二、万有引力定律1、内容：宇宙间的一切物体都是互相吸引的，两个物体间的引力大小，跟它们的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比．2、公式：F ＝G 221r m m ,其中2211/1067.6kg m N G ⋅⨯=-，称为为有引力恒量。

3、适用条件：严格地说公式只适用于质点间的相互作用，当两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时，公式也可近似使用，但此时r 应为两物体重心间的距离．注意：万有引力定律把地面上的运动与天体运动统一起来，是自然界中最普遍的规律之一，式中引力恒量G 的物理意义：G 在数值上等于质量均为1千克的两个质点相距1米时相互作用的万有引力．4、万有引力与重力的关系：合力与分力的关系。

三、卫星的受力和绕行参数（角速度、周期与高度）1、由()()22mM v Gm r h r h =++，得v =h↑，v↓ 2、由G ()2h r mM +=mω2（r+h ），得ω=()3h r GM +，∴当h↑，ω↓ 3、由G ()2h r mM +()224m r h T π=+，得T=()GM h r 324+π ∴当h↑，T↑ 注：（1）卫星进入轨道前加速过程，卫星上物体超重．（2）卫星进入轨道后正常运转时，卫星上物体完全失重．4、三种宇宙速度（1）第一宇宙速度（环绕速度）：v 1=7.9km/s ，人造地球卫星的最小发射速度。

也是人造卫星绕地球做匀速圆周运动的最大速度。

计算：在地面附近物体的重力近似地等于地球对物体的万有引力，重力就是卫星做圆周运动的向心力．()21v mg m r h =+．当r ＞＞h 时．g h ≈g 所以v 1＝gr =7．9×103m/s 第一宇宙速度是在地面附近（h ＜＜r ），卫星绕地球做匀速圆周运动的最大速度．（2）第二宇宙速度（脱离速度）：v 2=11.2km/s ，使卫星挣脱地球引力束缚的最小发射速度．（3）第三宇宙速度（逃逸速度）：v 3=16.7km/s ，使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度．四、两种常见的卫星1、近地卫星近地卫星的轨道半径r 可以近似地认为等于地球半径R ，其线速度大小为v 1=7.9×103m/s ；其周期为T =5.06×103s=84min 。

教科版高中物理必修二第三章第1节

高中物理学习材料金戈铁骑整理制作第三章万有引力定律第1节天体运动1．托勒密认为________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．哥白尼提出日心说，他认为________是宇宙的中心，而且是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动． 2．开普勒行星运动定律(1)开普勒第一定律(轨道定律)：所有行星绕太阳运动的轨道都是________，太阳处在所有椭圆的一个________上．(2)开普勒第二定律(面积定律)：从太阳到行星的连线在相等的时间内扫过相等的 ________．(3)开普勒第三定律(周期定律)：行星轨道______________与________________的比值是一个常量，即r3T2＝k ，比值k 是一个对于所有行星都相同的常量．3．日心说的代表人物是( ) A ．托勒密 B ．哥白尼 C ．布鲁诺 D ．第谷4．关于天体的运动，以下说法正确的是( ) A ．天体的运动毫无规律，无法研究B ．天体的运动是最完美、最和谐的匀速圆周运动C ．太阳从东边升起，从西边落下，所以太阳绕地球运动D ．太阳系中所有行星都围绕太阳运动 5．下列说法正确的是( )A ．地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动B ．太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳转动C ．地球是绕太阳运动的一颗行星D ．日心说和地心说都是错误的6．已知两个行星的质量m 1＝2m 2，公转周期T 1＝2T 2，则它们绕太阳运动的轨道的半长轴之比为( ) A.r 1r 2＝12 B.r 1r 2＝21C.r 1r 2＝ 34D.r 1r 2＝134【概念规律练】知识点一日心说1．日心说被人们所接受的原因是( )A ．以地球为中心来研究天体的运动有很多无法解决的问题B ．以太阳为中心，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变得简单了C ．地球是围绕太阳转的D ．太阳总是从东面升起从西面落下知识点二开普勒行星运动定律2．关于行星的运动，以下说法正确的是( ) A ．行星轨道的半长轴越长，自转周期越大 B ．行星轨道的半长轴越长，公转周期越大 C ．水星的半长轴最短，公转周期最长D ．海王星离太阳“最远”，绕太阳运动的公转周期最长3．对于开普勒关于行星的运动公式r 3/T 2＝k ，以下理解正确的是( ) A ．k 是一个与行星无关的常量 B ．r 代表行星运动的轨道半径 C ．T 代表行星运动的自转周期 D ．T 代表行星运动的公转周期【方法技巧练】一、行星公转周期的计算方法4．2006年8月24日晚，国际天文学联合会大会投票，通过了新的行星定义，冥王星被排除在行星行列之外，太阳系行星数量由九颗减为八颗．若将八大行星绕太阳运行的轨道粗略地认为是圆，各星球半径和轨道半径如下表所示行星名称水星金星地球火星木星土星天王星海王星星球半径(×106 m) 2.44 6.05 6.37 3.39 69.8 58.2 23.7 22.4轨道半径(×1011 m)0.579 1.08 1.50 2.28 7.78 14.3 28.7 45.0从表中所列数据可以估算出海王星的公转周期最接近( ) A ．80年 B ．120年 C ．164年 D ．200年二、用开普勒行星运动定律分析天体运动问题的方法5．人造地球卫星运动时，其轨道半径为月球轨道半径的13，由此知卫星运行周期大约是( )A ．1～4天B ．4～8天C ．8～16天D ．大于16天1．关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是( ) A ．所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动 B ．行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处 C ．离太阳越近的行星的运动周期越长D ．所有行星轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等2．把火星和地球绕太阳运行的轨道视为圆周，由火星和地球绕太阳运动的周期之比可求得( )A．火星和地球的质量之比B．火星和太阳的质量之比C．火星和地球到太阳的距离之比D．火星和地球绕太阳运行速度大小之比3．设月球绕地球运动的周期为27天，则月球中心到地球中心的距离r1与地球的同步卫星到地球中心的距离r2之比即r1∶r2为()A．3∶1 B．9∶1C．27∶1 D．18∶14．宇宙飞船围绕太阳在近似圆周的轨道上运动，若其轨道半径是地球轨道半径的9倍，则宇宙飞船绕太阳运行的周期是()A．3年B．9年C．27年D．81年5．哈雷彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆，下面说法中正确的是()A．彗星在近日点的速率大于在远日点的速率B．彗星在近日点的角速度大于在远日点的角速度C．彗星在近日点的向心加速度大于在远日点的向心加速度D．若彗星周期为75年，则它的半长轴是地球公转半径的75倍6．某图1行星绕太阳运行的椭圆轨道如图1所示，F1和F2是椭圆轨道的两个焦点，行星在A点的速率比在B点的大，则太阳是位于()A．F2B．AC．F1D．B7．太阳系的八大行星的轨道均可以近似看成圆轨道．下面4幅图是用来描述这些行星运动所遵循的某一规律的图象．图中坐标系的横轴是lg(T/T0)，纵轴是lg(R/R0)；这里T 和R分别是行星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径．T0和R0分别是水星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径．下列4幅图中正确的是()题号1234567答案8.据报道，图2美国计划2021年开始每年送15 000名游客上太空旅游．如图2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．9．太阳系中除了八大行星之外，还有许多也围绕太阳运行的小行星，其中有一颗名叫“谷神”的小行星，质量为1.00×1021 kg ，它运行的轨道半径是地球轨道半径的2.77倍，试求出它绕太阳一周所需要的时间是多少年？第三章万有引力定律第1节天体运动课前预习练1．地球地球太阳2．(1)椭圆焦点 (2)面积 (3)半长轴的三次方公转周期的二次方 3．B4．D [天体的运动，特别是太阳系中的八大行星绕太阳运行的轨道都是椭圆，而非圆周；太阳的东升西落是由地球自转引起的．]5．CD [地球和太阳都不是宇宙的中心，地球在绕太阳公转，是太阳的一颗行星，A 、B 错，C 对．地心说是错误的，日心说也是不正确的，太阳只是浩瀚宇宙中的一颗恒星，D 对．与地心说相比，日心说在天文学上的应用更广泛、更合理些．它们都没有认识到天体运动遵循的规律与地球表面物体运动的规律是相同的，但都是人类对宇宙的积极的探索性认识．]6．C [由r 3T 2＝k 知(r 1r 2)3＝(T 1T 2)2＝4，则r 1r 2＝34，故选C.]课堂探究练 1．B2．BD [根据开普勒第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，即r 3/T 2＝k .所以行星轨道的半长轴越长，公转周期就越大；行星轨道的半长轴越短，公转周期就越小．特别要注意公转周期和自转周期的区别，例如：地球的公转周期为一年，而地球的自转周期为一天．]3．AD [由开普勒第三定律可知，行星运动公式r 3T2＝k 中的各个量r 、T 、k 分别表示行星绕太阳做椭圆运动的半长轴、行星绕太阳做椭圆运动的公转周期、一个与行星无关的常量，因此，正确选项为A 、D.周期T 是指公转周期，而非自转周期．]4．C [设海王星绕太阳运行的轨道半径为r 1，周期为T 1，地球绕太阳公转的轨道半径为r 2，周期为T 2(T 2＝1年)，由开普勒第三定律有r 31T 21＝r 32T 22，故T 1＝ r 31r 32·T 2≈164年．]方法总结 (1)对题目的求解应视条件而定，本题中用轨道半径替代了半长轴，从解题结果可以进一步理解离太阳越远公转周期越大的结论．(2)地球的公转周期是一个重要的隐含条件，可以先将太阳系中的其他行星和地球公转周期、公转半径相联系，再利用开普勒第三定律分析其他行星的运动．5．B [设人造地球卫星和月球绕地球运行的周期分别为T 1和T 2，其轨道半径分别为r 1和r 2，根据开普勒第三定律有r 31T 21＝r 32T 22，则人造地球卫星的运行周期为T 1＝(r 1r 2)3T 2＝(13)3×27天＝27天≈5.2天，故选B.]方法总结开普勒行星运动定律也适用于人造地球卫星，圆形轨道可作为椭圆轨道的一种特殊形式；T 月≈27天，这是常识，为题目的隐含条件．课后巩固练1．D [所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，但不是同一轨道，太阳处在椭圆的一个焦点上，故A 、B 错．所有行星轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等，离太阳越近的行星其运动周期越短，故C 错，D 对．]2．CD [由于火星和地球均绕太阳做圆周运动，由开普勒第三定律有r 3T2＝k ，k 为常量，又v ＝2πr T ，则可知火星和地球到太阳的距离之比和运行速度大小之比，所以C 、D 选项正确．]3．B [由开普勒第三定律有r 31T 21＝r 32T 22，所以r 1r 2＝ 3T 21T 22＝ 3(T 1T 2)2＝ 3(271)2＝91，选项B正确．]4．C [由开普勒第三定律r 31T 21＝r 32T 22得T 2＝(r 2r 1)32·T 1＝932×1年＝27年，故C 项正确．]5．ABC [由开普勒第二定律知：v 近>v 远、ω近>ω远，故A 、B 正确；由a 向＝v 2r知a 近>a远，故C 正确；由开普勒第三定律得r 3T 2＝r 3地T 2地，当T ＝75T 地时，r ＝3752r 地≠75r 地，故D 错．] 点评题目的求解方法应视具体情况而定，由于将地球绕太阳的运动视为圆周运动，因此开普勒第三定律中的半长轴可用地球公转半径替代．6．A [根据开普勒第二定律：对任意一个行星来说，行星与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积，因为行星在A 点的速率比在B 点大且太阳处在椭圆轨道的焦点上，所以太阳位于F 2.]7．B [由开普勒第三定律有R 30T 20＝R3T 2，则⎝⎛⎭⎫R R 03＝⎝⎛⎭⎫T T 02，即3lg R R 0＝2lg T T 0，因此lg R R 0－lg T T 0图线为过原点的斜率为23的直线，故B 项正确．]8．大于解析根据开普勒第二定律：对任意一个行星来说，行星与太阳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．9．4.6年解析由开普勒第三定律可得T 星＝r 3星r 3地·T 地＝ 2.773×1年＝4.6年．。

第三章第1节天体运动

方的比值都相等 [思路点拨] 太阳系中行星运动的轨道、速率及周期遵
循开普勒三定律。
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[解析]
不同的行星，有不同的椭圆轨道，太阳在椭
圆轨道的一个焦点上，故A、B错误；由开普勒第三定律知，所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等，半长轴越大，其公转周期越长，故C错误， D正确。 [答案] D
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3．近似处理时，可得行星绕太阳运动或卫星绕地球运动看做是匀速圆周运动，且对同一中心天体的行星或 r3 卫星， 2＝k 中的 k 值均相同。 T
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[自学教材] 1．地心说托勒密认为，地球位于宇宙的中心，是静止不动的，
其他天体围绕地球转动。
2．日心说波兰天文学家哥白尼在其著作《天球运行论》中提出了日心说，他认为，地球和别的行星一样，围绕太阳运动，太阳固定在这个体系的中心。
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重点诠释
1．“地心说”的建立人类最初根据直接经验建立了“地心说”，认为地球是静止不动的，是宇宙的中心。“地心说”的代表人物——托
勒密，他在他的著作《天文学大成》中构建了地心宇宙体
系。“地心说”符合人们的直接经验，也符合势力强大的宗教神学关于地球是宇宙中心的认识，故“地心说”一度占据了统治地位，这种影响一直持续到16世纪。
图3－1－3
以地心为焦点的椭圆轨道运行，椭圆与地球表面在B点相切，已知地球半径为r，求飞船由A点运动到B点所需的时间。
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[思路点拨]
解答此题应把握以下三点：
(1)飞船在不同轨道上的周期不同。 (2)确定椭圆轨道半长轴的大小。 (3)应用开普勒第三定律列方程。
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[解析]
飞船沿椭圆轨道返回地面，由题图可知，

(教科版)高中物理必修第二册第3章 1 天体运动

提示：由开普勒第三定律有Ta3121＝Ta3222，要求火星公转周期，还需知道地球、火星各自轨道的半长轴。
地球的公转轨道接近圆，但彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆。天文学家哈雷曾经在 1682 年跟踪过一颗彗星，他算出这颗彗星轨道的半长轴约等于地球轨道半径的 18 倍，并预言这颗彗星每隔一定时间就会出现，后来哈雷的预言得到证实，该彗星被命名为“哈雷彗星”。哈雷彗星最近出现的时间是 1986 年，请你根据开普勒行星运动第三定律(即Ta32＝k，其中 T 为行星绕太阳公转的周期， a 为轨道的半长轴)估算，它下次飞近地球是哪一年？
01
自主化知识预习
预习任务一：中国古代对宇宙的认识 [教材链接]阅读教材第 54 页中“中国古代对宇宙的认识”的相关内容，完成下列填空。 1．中国古代宇宙理论产生于周代至晋代，形成的所谓“论天六家”是指盖__天__、浑__天__、宣__夜__、昕__天__、穹__天__、安__天__。 2．在长期的发展中，_浑__天__说_成为我国古代宇宙理论的主流学说。 3．浑__天__仪__是西汉时期落下闳制造的用于测量天体位置的仪器，是我国古代天文学领域的一项杰出成就。
[判一判]
(1)宇宙的中心是太阳，所有行星都在绕太阳做匀速圆周运动。
(×)
(2)日心说比地心说更科学。
( ×)
预习任务三：开普勒行星运动定律
[教材链接]阅读教材第 55～56 页中“开普勒行星运动定律”的
相关内容，完成下列填空：
定律
内容
公式或图示
开普勒第一定律
所有的行星绕太阳运动的轨道都是①椭__圆__，太阳处在椭圆的一个②_焦__点_上
【能力达成】对开普勒定律的理解 (1)开普勒三定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕地球的运动，更一般地讲，适用于任何天体绕某一中心天体的运动。当然，对于不同的中心天体，开普勒第三定律中的比例常数 k 是不同的。 (2)开普勒行星运动定律是总结行星运动的观察结果而归纳出来的规律。它们每一条都是经验定律，都是从观察行星运动所取得的资料中总结出来的。

高一物理,天体运动

高一物理,天体运动天体运动是物理学中一个重要研究内容，它涉及到天体的位置、运动轨迹和数学关系，可以用来预测天文学上各种情形的发生。

天体运动源于天文学，早在古罗马时期，假定天体的运动都是圆形的，并以地中心圆的概念作为参照系。

自那以后，西德尔学派把椭圆和抛物线运动纳入到天体运动中，提出运动定律和法则。

按照统一地心说，地球和其他行星都在围绕着太阳运动，并假定行星受到太阳重力的影响，连同它们自身受到的惯性力，能够完全解释形成椭圆运动。

这一观点是革兰斯基统一地心说，它们归结了太阳系中天体的运动规律，有效的解释了天文学上的观测现象，但只能说明与地球和其他行星的运动相关的问题。

经过数个世纪的研究，特别是哥白尼的年代，物理学家重新根据太阳系中天体运动的规律，按照哥白尼说，发现地球的运动是独立于太阳系之外的，也即地心说，原先的宇宙由太阳为中心，现在认为宇宙中心是虚无的，也就是望文生义的"宇宙"，太阳和地球一起沿着它们各自运行轨道运行。

哥白尼的发现使天体运动问题开始迈出了根本性的转折，加上牛顿发现的牛顿三定律，使天体运动问题有了明确的物理定义。

牛顿的物理定义仅仅适用于炮弹的均匀直线运动，关于地球等天体的引力作用却不能编入其中，奥尔夫晚年提出了引力定律，将物理学家们之前探索的各大定律都归纳在一起，并将引力作用作为数学关系编入宇宙运动观念之中，使天体运动实现了统一性，可以用来预测大自然不同的符合新的定律的情形的发生。

在物理学的发展史上，物理学家们以日益增长的数量涉及到天体运动，除了椭圆和抛物线运动，晚期的天体运动还根据太阳的重力，推出了新的理论和观点，其中有支配梯度运动的旋转活动，加速运动的螺旋加速，以及相对性考虑的关系和起交互作用影响，等。

天体运动专题讲解(1)

天体运动专题地理李老师注：前面所讲的理论性概念可作为参考，关键在于后面的练习解析部分。

一部分参考相关资料文献，一部分根据自己总结。

##1.行星视运动目2.行星会合运动录3.月球与太阳会合运动壹行星视运动行星视运动1.天体周日视运动在地球上的观测者看起来,整个星空像是在围绕着我们旋转。

这种视运动是地球自转的反映。

地球绕地轴由西向东自转。

这种运动是人类感官无法直接感觉到的,人们所感觉到的,却是地外的天空,包括全部日月星辰,概无例外地以相反的方向(向西)和相同的周期(1日）运动。

这种视运动被叫做天体周日运动。

行星视运动2.太阳周年运动地球在自转的同时,还绕太阳公转。

地球公转的方向与其自转方向相同,都是向东。

这种运动同样是不能被感觉到的。

在地球上的观测者看来,倒是像太阳在绕地球运动。

当天空中的星体巡天一周后，太阳也同样在公转轨道的投影方向上向东旋转一周，时间长度为1年，此运动称之为太阳周年运动。

E1E2S2 S1贰行星会合运动行星会合运动地球和行星都绕太阳公转。

它们的轨道大小和周期长短各不相同。

从运动着的地球上来看行星的运动,是一种复合运动,行星表现出迂回曲折、错综复杂的视动。

地球公转反映在天球上是太阳的周年运动。

因此,行星和地球的复合运动,就表现为它们对于太阳的会合运动。

太阳和行星都沿黄道（带）运动。

它们在天球的位置，通常都用各自的黄经表示。

它们之间的相对位置，就是它们的黄经差。

当行星和太阳的黄经相等时，即二者都处于地球的同一侧，就是行星同太阳会合，叫做行星合日，或简称合。

这种情况是一切会合运动所共有的，故被称为“会合”运动。

就这种运动的周期1以及行星在运动中的表现，分述如下：会合周期：行星合日是一种周期性现象。

从这一次行星合日到下一次行星合日所经历的时间，叫行星的会合周期。

会合周期的长短，取决于行星公转周期和地球公转（或太阳周年运动）周期。

二者之间的具体关系，则因地内行星和地外行星而不同。

【KW原创】第三章万有引力定律 _1_天体运动

【例 1】关于开普勒对于行星运动规律的认识，下列说法正确的是 A.所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆 B.所有行星绕太阳运动的轨道都是圆 C.所有行星的轨道半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值都相同 D.所有行星的公转周期与行星的轨道半径成正比 ( )
解析
由开普勒第一定律知所有行星绕太阳运动的轨道都是
BJCJL
第三章万有引力定律
1.天体运动
高一年级
各种学说
一统天上地下
万有引力定律
天空立法者
开普勒三定律
日心说
太阳是宇宙中心
地心说
地球是宇宙中心
思考
• “地心说”为什么能统治人们那么长时间？ • “日心说”为什么能够战胜“地心说”？ • 你有什么感想？
伯乐“第谷”---最有价值的发现
第谷（丹麦）
在几大行星中，水星离太阳最近，水星的半长轴最短，公转周期最小，C 正确，D 错误.
r3 3.关于公式 2＝k，下列说法正确的是 T A.围绕同一星球运行的行星或卫星，k 值不相等 B.不同星球的行星或卫星，k 值均相等 C.公式只适用于围绕太阳运行的行星 D.以上说法均，不管行星或卫星，只要围绕同一中心 T 天体运行，比值 k 就相等，围绕不同的中心天体运行，k 值就不相等，A、B 错误；
1
即木星绕太阳公转轨道的半长轴是地球公转轨道半长轴的 5.24 倍.
答案 5.24
1.下列说法都是“日心说”的观点，现在看来其中正确的是 ( ) A.宇宙的中心是太阳，所有行星都在绕太阳做匀速圆周运动 B.地球是绕太阳运动的普通行星，月球是绕地球旋转的卫星，它绕地球做匀速圆周运动，同时还跟地球一起绕太阳运动 C.天体不动，因为地球每天自西向东转一周，造成天体每天东升西落的现象 D.与日地距离相比，恒星离地球十分遥远，比日地间距离大得多

高一教科版物理必修二：第三章第1节天体运动开普勒三定律(讲义)Word版含答案

一、考点突破：二、重难点提示：重点：1. 开普勒三定律的内容，2. 掌握并会用开普勒三定律解决天体运动问题；难点：天体的追及问题。

一、开普勒三定律发现过程1. 两种学说地心说认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动。

日心说认为太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动。

丹麦天文学家开普勒信奉日心说，通过四年多的刻苦计算，最终发现了三个定律。

2. 发现过程：（1）被称为“星子之王”的第谷·布拉赫在天体观测方面获得不少成就，死后留下二十多年的观测资料和一份精密星表。

他的助手开普勒利用了这些观测资料和星表，进行新星表编制。

然而工作伊始便遇到了困难，按照正圆轨道来编制火星运行表一直行不通，火星这个“狡猾家伙”总不听指挥，老爱越轨。

经过一次次分析计算，开普勒发现，如果火星轨道不是正圆，而是椭圆，那么矛盾不就烟消云散了吗。

经过长期细致而复杂的计算以后，他终于发现：行星在通过太阳的平面内沿椭圆轨道运行，太阳位于椭圆的一个焦点上。

这就是行星运动第一定律，又叫“轨道定律”。

（2）当开普勒继续研究时，“诡谲多端”的火星又将他骗了。

原来，开普勒和前人都把行星运动当作等速来研究的。

他按照这一方法苦苦计算了1年，却仍得不到结果。

后来他发现，在椭圆轨道上运行的行星速度不是常数，而是在相等时间内，行星与太阳的连线所扫过的面积相等。

这就是行星运动第二定律，又叫“面积定律”。

（3）开普勒又经过9年努力，找到了行星运动第三定律：太阳系内所有行星公转周期的平方同行星轨道半长径的立方之比为一常数，这一定律也叫“周期定律”。

二、开普勒三定律内容随着人类航天技术的飞速发展和我国嫦娥绕月卫星的发射成功，以天体运动为载体的问题将成为今后的考查热点。

在现行的高中物理教材中主要引用了开普勒三大定律来描述天体运动的规律，这三条定律的主要内容如下：1. 开普勒第一定律（轨道定律）：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳位于椭圆轨道的一个焦点上。

天体运动和高一物理知识点

天体运动和高一物理知识点天空中的星星闪耀着神秘的光芒，太阳每天都毫不留情地爬升和下降，而月亮则伴随着我们的身影不断变幻着自己的形状。

这些天体运动是我们日常生活中无法忽视的存在，它们引发了人类对宇宙的探索和思考。

在高一物理课程中，我们将会学习一些关于天体运动的知识点，进一步理解宇宙的奥秘。

首先，我们来探讨一下地球的自转。

地球自转是指地球围绕自身轴线旋转的运动，也是引起昼夜交替的原因之一。

地球自转周期为24小时，它使得地球表面被太阳照射的面积不断变化，从而产生了白天和黑夜的交接。

除了地球自转，地球还有另外一种运动，即公转运动。

地球围绕太阳作椭圆轨道运行，公转周期为365.25天，被定义为一年的长度。

地球公转不仅给我们带来了四季的变化，还使得地球与其他行星发生相对运动，呈现出悠美多样的天象。

接下来，我们将会学习关于月亮的知识。

月亮是地球的唯一天然卫星，它也绕着地球做着复杂的运动。

月亮自转的周期和公转周期相同，因此我们只能看到月球的同一面。

月球的不同时相是由于我们观察到的月亮照明的区域不同。

当地球、月球和太阳三者成一条直线时，我们会看到月亮被太阳完全照亮，此时是满月。

而当地球、月球和太阳三者形成一条直线，但月亮处于地球和太阳之间时，我们看不到月亮被阳光照亮，此时是新月。

其他各种月相是由这两种极端情况所引起的。

在高一物理课程中，我们还将学习一些与天体运动相关的力学知识。

以行星运动为例，行星围绕太阳旋转的力是引力。

根据牛顿的普遍引力定律，两个物体之间的万有引力与它们的质量和距离有关。

行星的质量越大，距离越近，引力就越大。

而如果行星的速度过快，离开轨道的可能性就会增加。

此外，我们还将学习行星的轨道运动和行星的运动规律。

在开普勒的三个定律中，第一个定律指出，行星围绕太阳的运动轨道是椭圆形的，而不是圆形的。

第二个定律描述了行星在椭圆轨道上运动时，行星距离太阳的距离是在变化中的。

第三个定律则给出了行星公转周期与它们距离太阳的平均距离的关系。

第三章第一节：天体的运动

●再根据牛顿第三定律，行星吸引太阳的力跟太阳吸引行星
的力大小相等性质相同，故引力也应当和太阳的质量M成
正比。因此：F
M m r2
写成等式： F G Mm （G是一个与行星无关的常量） r2
●“月—地”检验
月球绕地球做圆周运动的向心力就是月地之间的引力,即:
G
m地 m月
60R2
m月a
又因为地球表面的物体所受重力近似等于地球对它的引
天体运动
__________________
_______________________
PLANETARY MOTION
■地心说(Geocentric Universe)
托勒密的“地心说”体系
地心说是长期盛行于古代欧洲的宇宙学说。它最初由古希腊学者欧多克斯在公元前三世纪提出，后来经托勒密（90-168）进一步发展而逐渐建立和完善起来。
4.万有引力的普遍性：它普遍存在于宇宙中任何有质量的物
体之间，不管它们之间是否还有其它作用力。
5.两个物体间的万有引力是一对作用力和反作用力。
6.万有引力定律只适用于两个质点和质量分布均匀的球体间
的相互作用。
7.万有引力定律的发现，把地面上的物体和天体的运动规律
统一起来，打破了天体运动的神秘性
■开普勒三定律
开普勒第二定律
开普勒（1571-1630）是继哥白尼之后第一个站出来捍卫太阳中心说、并在天文学方面有突破性成就的人物，被后世的科学史家称为“天上的立法者”。
■开普勒第一定律（轨道定律）
所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上．
■开普勒第二定律（面积定律）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．

第1节天体运动概述

第1节天体运动(概述)一、知识框架课标定位应用：1.运用开普勒定律解释有关现象．2.对行星运动运用圆周运动知识求解．理解：1..描述行星运动的规律——开普勒三定律．2.开普勒定律的近似处理．认识：1.地心说和日心说的基本内容．2.所有行星绕太阳运动的轨道均为椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上．课前自主学案一、日心说1．地心说托勒密认为，_____是宇宙的中心，是静止不动的，其他天体围绕_______转动．2．日心说哥白尼认为，地球和别的行星一样，围绕_____运动，____固定在这个体系的中心．二、开普勒行星运动定律思考感悟：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．核心要点突破一、对开普勒行星运动定律的认识1．从空间分布认识行星的轨道都是椭圆，所有椭圆有一个共同的焦点，太阳就在此焦点上．因此第一定律又叫椭圆轨道定律。

意义：第一定律告诉我们，尽管各行星的轨道大小不同，但它们的共同规律是：所有行星都沿椭圆轨道绕太阳运动，太阳则位于所有椭圆的一个公共焦点上．否定了行星圆形轨道的说法，建立了正确的轨道理论，给出了太阳准确的位置．2．从速度大小认识行星靠近太阳时速度增大，远离太阳时速度减小．近日点速度最大，远日点速度最小．第二定律又叫面积定律。

3.对a 3T2＝k 的认识第三定律反映了行星公转周期跟轨道半长轴之间的依赖关系．椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越大；反之，其公转周期越小．在图3－1－3中，半长轴是AB 间距的一半，T 是公转周期．其中常数k 与行星无关，只与太阳有关．二、对开普勒定律的理解1．开普勒行星运动定律是由行星绕太阳运动总结出的定律，实践证明此定律也同样适用于其他的天体系统，例如：地—月系统中月球绕地球转动，卫星绕地球转动也符合该定律．2．在开普勒第三定律中，在同一天体系统中，k 值相等，但在不同的天体系统中，k 值不相同，k 值的大小由系统的中心天体决定．3．开普勒第三定律也适用于圆形轨道，即对圆周运动的天体，其半长轴即为轨道半径，周期与半径的关系为r 3T2＝k . 特别提醒：(1)行星绕太阳的运动不是匀速圆周运动，所以行星的速度方向并不总是垂直于行星和太阳的连线，但行星绕太阳运动一周的时间仍为一个周期，此周期不能用匀速圆周运动求解，而应根据开普勒定律对不同运动应用其相应的运动规律去判断和求解；做椭圆运动的卫星可用此规律求解．(2)在同一天体系统中，如果已知某一“行星”的公转周期而求其轨道半径时，可通过另一已知轨道半径和周期的“行星”利用开普勒第三定律解答．三、天体运动的规律及分析方法1．天体虽做椭圆运动，但它们的轨道一般接近圆．中学阶段我们在处理天体运动问题时，为简化运算，一般把天体的运动当做圆周运动来研究，并且把它们视为做匀速圆周运动，椭圆的半长轴即为圆半径．2．在处理天体运动时，开普勒第三定律表述为：天体轨道半径R 的三次方跟它的公转周期T 的二次方的比值为常数，即R 3T2＝k ，据此可知，绕同一天体运动的多个天体，运动半径越大的天体，其周期越长．3．天体的运动遵循牛顿运动定律及匀速圆周运动规律，它的运动与一般物体的运动在应用两规律上没有区别．特别提醒：表达式R 3T2＝k 中的常数k 只与中心天体的质量有关．如研究行星绕太阳运动时，常数k 只与太阳的质量有关，研究卫星绕地球运动时，常数k 只与地球的质量有关．对绕不同天体的圆周运动，常数k 不同．课堂互动讲练例1.关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是( )A ．所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动B ．行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处C ．离太阳越近的行星的运动周期越长D ．所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等【思路点拨】太阳系中行星运动的轨道、速率及周期遵循开普勒三定律．变式训练1 下列说法中正确的是( )A ．太阳系中的八大行星有一个共同的轨道焦点B ．行星运动的方向总是沿着轨道的切线方向C ．行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直D ．公式r 3/T 2＝k 只适用于太阳系中的行星和卫星例2.飞船沿半径为R 的圆周轨道绕地球运动，其周期为T.如果飞船要返回地面，可在轨道上的某一点A 处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在B 点相切，如图3－1－4所示. 如果地球半径为R0，求飞船由A 点到B 点所需要的时间．。