2019_2020学年高中物理第3章1天体运动课件教科版必修2

定律 过的 面积 相等
行星绕太阳运行轨道 半长轴r 的立方与
开普勒第三 其公转周期 T 的 二次方 成正比，公式：
定律
Tr32＝k
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(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)造成天体每天东升西落的原因是天体不转动，只是地球每天
r3卫 T2卫
＝
r3月 T2月
Hale Waihona Puke Baidu
，可
得T卫＝1天，故选项C正确．]
开普勒第三定律的应用 应用开普勒第三定律可分析行星的周期、半径，应用时可按以 下步骤分析： (1)首先判断两个行星的中心天体是否相同，只有对同一个中心 天体开普勒第三定律才成立． (2)明确题中给出的周期关系或半径关系． (3)根据开普勒第三定律列式求解．
2．日心说：波兰天文学家哥白尼 在他的著作《天球运行论》 中提出了日心说．他认为 太阳 是宇宙的中心，地球和其他行星都 绕 太阳 转动．
二、开普勒行星运动规律
开普勒三定律
定律
内容
所有的行星绕太阳运动的轨道都是
开普勒第一 _椭__圆___，太阳处在所有 椭圆 的一个
定律
_焦__点___上
图示
开普勒第二 太阳到行星的连线在相等的 时间 内扫
[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
合作探究 攻重难
对开普勒定律的理解 1．从空间分布上认识：行星的轨道都是椭圆，不同行星轨道的 半长轴不同，即各行星的椭圆轨道大小不同，但所有轨道都有一个 共同的焦点，太阳在此焦点上如图所示．因此开普勒第一定律又叫 焦点定律．
自西向东自转一周．
()
(3)日心说比地心说更科学．
()
(4)围绕太阳运动的行星的速率是一成不变的． (5)开普勒定律仅适用于行星绕太阳的运动． (6)行星轨道的半长轴越长，行星的周期越长．
() () ()
【提示】 (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)√
2．日心说的代表人物是( )
【例2】 如图所示，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
1 9
，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( )
A.19天 C．1天
B.13天 D．9天
思路点拨：人造地球卫星和月球都围绕地球运转，满足开普勒 第三定律．
C
[由于r卫＝
1 9
r月，T月＝27天，由开普勒第三定律
3．对周期长短的认识 (1)行星公转周期跟轨道半长轴有关，椭圆轨道半长轴越长的行 星，其公转周期越长；反之，其公转周期越短． (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． (3)研究行星时，常数 k 与行星无关，只与太阳有关．研究其他 天体时，常数 k 只与其中心天体有关．
第三章 万有引力定律
1．天体运动
学习目标 1.了解地心说和日心说的内容． 2．理解开普勒行星运动三定律的内容．(重点) 3．掌握行星运动定律的应用．(重点、难点) 4．了解人们对行星运动的认识过程漫长复杂，培养热爱科学，献身 真理的精神.
自主预习 探新知
一、日心说
1．地心说：古希腊学者托勒密在他的著作《天文学大成》中构 建了地心说．该学说认为：宇宙以地球 为中心，它是静止不动的， 太阳、月亮以及其他行星都绕 地球 运动．
[答案] 见解析
应用开普勒定律注意的问题 (1)定律的性质：开普勒定律是总结行星运动的观察结果而总结 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． (2)对速度的认识：当行星在近日点时，速度最大．由近日点向 远日点运动的过程中，速度逐渐减小，在远日点时速度最小．
A [由开普勒第一定律知所有行星绕太阳运动的轨道都是椭 圆，太阳处在椭圆的一个焦点上，选项 A 正确，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它的公转周期的二次 方的比值都相等，选项 C、D 错误．]
4.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．如图所示，当航天器围绕地球做椭圆运行时，近地点 A 的速 率________(选填“大于”“小于”或“等于”)远地点 B 的速率．
开普勒第三定律的应用
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
r3 T2
＝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．
特别提醒：开普勒定律不仅适用于行星，也适用于卫星，只不过此 时Tr32＝k，比值k是由中心天体所决定的另一恒量，与环绕天体无关．
【例 1】 (1)如图是火星冲日年份示意图，观察图中地球、火星 的位置，思考地球和火星谁的公转周期更长．
(2)根据地球的公转周期计算火星的公转周期还需要知道什么数 据？
[解析] (1)由题图可知，地球到太阳的距离小于火星到太阳的距 离，根据开普勒第三定律可得：火星的公转周期更长一些．
(2)根据Tr32＝k，要计算火星的公转周期还要知道火星轨道半径与 地球轨道半径的比值．
1.如图所示是行星m绕恒星M运动情况的示意图，下列说法正确 的是( )
A．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
C [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．]
A．托勒密
B．哥白尼
C．布鲁诺
D．第谷
B [日心说的代表人物是哥白尼，布鲁诺是宣传日心说的代表 人物．]
3．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
2．对速度大小的认识 (1)如图所示，如果时间间隔相等，即 t2－t1＝t4－t3，由开普勒第 二定律，面积 SA＝SB，可见离太阳越近，行星在相等时间内经过的 弧长越长，即行星的速率越大．
(2)近日点、远日点分别是行星距离太阳的最近点、最远点，所 以同一行星在近日点速度最大，在远日点速度最小．