高中天体运动必备基础知识及例题讲解

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高中物理天体运动知识

“万有引力定律”习题归类例析.

一、求天体的质量(或密度)

1.根据天体表面上物体的重力近似等于物体所受的万有引力,由天体表面上的重力加速度和天体的半径求天体的质量

由mg=G 得 .(式中M、g、R分别表示天体的质量、天体表面的重力加速度和天体的半径.)

[例1]宇航员站在一星球表面上的某高处,沿水平方向抛出一小球,经过时间t,小球落在星球表面,测得抛出点与落地点之间的距离为L,若抛出时的初速度增大到2倍,则抛出点与落地点间的距离为L,已知两落地点在同一水平面上,该星球的半径为R,引力常量为G,求该星球的质量M和密度ρ.

[解析]此题的关键就是要根据在星球表面物体的运动情况求出星球表面的重

力加速度,再根据星球表面物体的重力等于物体受到的万有引力求出星球的质量和星球的密度.

根据平抛运动的特点得抛出物体竖直方向上的位移为

设初始平抛小球的初速度为v,则水平位移为x=vt.有○1

当以2v的速度平抛小球时,水平位移为x'= 2vt.所以有②

在星球表面上物体的重力近似等于万有引力,有mg=G ③

联立以上三个方程解得

而天体的体积为,由密度公式得天体的密度为。

2.根据绕中心天体运动的卫星的运行周期和轨道半径,求中心天体的质量

卫星绕中心天体运动的向心力由中心天体对卫星的万有引力提供,利用牛顿第二定律得

若已知卫星的轨道半径r和卫星的运行周期T、角速度或线速度v,可求得中心天体的质量为

[例2]下列几组数据中能算出地球质量的是(万有引力常量G是已知的)()

A.地球绕太阳运行的周期T和地球中心离太阳中心的距离r

B.月球绕地球运行的周期T和地球的半径r

高一：天体运动典型例题

高考中的天体运动问题模型

运用万有引力定律求解天体运动问题，是高考每年必考的重要内容，天体问题可归纳为以下四种模型。

一、重力与万有引力关系模型

1．考虑地球（或某星球）自转影响，地表或地表附近的随地球转的物体所受重力实质是万有引力的一个分力

由于地球的自转，因而地球表面的物体随地球自转时需要向心力，向心力必来源于地球对物体的万有引力，重力实际上是万有引力的一个分力，由于纬度的变化，物体作圆周运动的向心力也不断变化，因而地球表面的物体重力将随纬度的变化而变化，即重力加速度的值

g随纬度变化而变化；从赤道到两极逐渐增大．在赤道上，在两极处，

。

例1如图１所示，Ｐ、Ｑ为质量均为m的两个质点，分别置于地球表面不同纬度上，如果把地球看成是一个均匀球体，Ｐ、Ｑ两质点随地球自转做匀速圆周运动，则以下说法中正确的是：（）

A．P、Q做圆周运动的向心力大小相等 B．P、Q受地球重力相等

C．P、Q做圆周运动的角速度大小相等 D．P、Q做圆周运动的周期相等

例2荡秋千是大家喜爱的一项体育活动．随着科技的迅速发展，将来的某一天，同学们也许会在其它星球上享受荡秋千的乐趣。假设你当时所在星球的质量是、半径为，可将人视为质点，秋千质量不计、摆长不变、摆角小于90°，万有引力常量为。那么，（1）该星球表面附近的重力加速度等于多少？

（2）若经过最低位置的速度为,则此时摆线的拉力是多少？

二、卫星（行星）模型

卫星（行星）模型的特征是卫星（行星）绕中心天体做匀速圆周运动，如图2所示。

1．卫星（行星）的动力学特征

中心天体对卫星（行星）的万有引力提供卫星（行星）做匀速圆周运动的向心力，即有：

高中物理--万有引力与天体运动--最全讲义及习题及答案详解

第四节万有引力与天体运动

一．万有引力定律

1、内容：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的方向沿两物体的连线，引力的大小F与这两个物体质量的乘积m1m2成正比，与这两个物体间距离r的平方成反比．

2、公式：

其中G＝6.67×10－11 N·m2/kg2，称为引力常量．

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．对于均匀的球体，r是两球心间的距离．

二．万有引力定律的应用

1、行星表面物体的重力：重力近似等于万有引力．

⑴表面重力加速度：因则

⑵轨道上的重力加速度：因则

2、人造卫星

⑴万有引力提供向心力：人造卫星绕地球的运动可看成是匀速圆周运动，所需的向心力是地球对它的万有引力提供的，因此解决卫星问题最基本的关系是：

⑵同步卫星：地球同步卫星，是相对地面静止的，与地球自转具有相同的周期

①周期一定：同步卫星绕地球的运动与地球自转同步，它的运动周期就等于地球自转的周期，T＝24 h.

②角速度一定：同步卫星绕地球运动的角速度等于地球自转的角速度．

③轨道一定：所有同步卫星的轨道必在赤道平面内．

④高度一定：所有同步卫星必须位于赤道正上方，且距离地面的高度是一定的（轨道半径都相同，即在同一轨道上运动），其确定的高度约为h=3.6×104 km.

⑤环绕速度大小一定：所有同步卫星绕地球运动的线速度的大小是一定的，都是3.08 km/s，环绕方向与地球自转方向相同．

3、三种宇宙速度

⑴第一宇宙速度:

要想发射人造卫星，必须具有足够的速度，发射人造卫星最小的发射速度称为第一宇宙速度，v1=7.9 km/s。但却是绕地球做匀速圆周运动的各种卫星中的最大环绕速度。

高中物理天体运动六大题型整理（有题有答案有解析）

⾼中物理天体运动六⼤题型整理（有题有答案有解析）

天体运动题型整理

天体运动六⼤题型：

1、开普勒定律

2、⾚道和两极

3、万有引⼒和⽜顿运动结合

4、求质量和密度

5、双星/多星问题

6、宇宙速度和卫星变轨

⼀、开普勒定律

1．（2018·⽢肃省西北师范⼤学附属中学模拟）若⾦星和地球的公转轨道均视为圆形，且在同⼀平⾯内，如图所⽰。在地球上观测，发现⾦星与太阳可呈现的视⾓(太阳与⾦星均视为质点，它们与眼睛连线的夹⾓)有最⼤值，最⼤视⾓的正弦值为k，则⾦星的公转周期为

A．(1－k2)年B．(1－k2)年

C．年D．k3年

1．C【解析】⾦星与太阳的最⼤视⾓出现的情况是地球上的⼈的视线看⾦星时，视线与⾦星的轨道相切，如图所⽰。θ为最⼤视⾓，由图可知:sinθ＝；根据题意，最⼤正弦值为k，则有：；根据开普勒第三定律有：；联⽴以上⼏式得：；解得：

年，C正确，ABD错误；故选C。

2．（2018·河北省⽯家庄市模拟）地球和⽊星绕太阳的运动可近似看成是同⼀平⾯内的同⽅向

绕⾏的匀速圆周运动，已知⽊星的轨道半径约为地球轨道半径的5.2倍，估算⽊星与地球距离最近的相邻两次时间间隔约为

A ．1年

B ．1.1年

C ．1.5年

D ．2年

2.B 【解析】地球、⽊星都绕太阳运动，所以根据开普勒第三定律可得3322=R R T T ⽊地地⽊

，即333== 5.21=11.9R T T R ?⽊⽊地地

年，设经时间t 两星⼜⼀次距离最近，根据t θω=，则两星转过的⾓度之差2π2π2πt T T θ=-= ? 地

⽊，解得 1.1t =年，B 正确。 3．（2018·江西省浮梁⼀中模拟）如图所⽰，由中⼭⼤学发起的空间引⼒波探测⼯程“天琴计

高中物理天体运动知识点总结

一、质点的运动（1）------直线运动

1）匀变速直线运动

1.平均速度V平＝s/t（定义式）

2.有用推论Vt2-Vo2＝2as

3.中间时刻速度Vt/2＝V平＝(Vt+Vo)/2

4.末速度Vt＝Vo+at

5.中间位置速度Vs/2＝[(Vo2+Vt2)/2]1/2

6.位移s＝V平t＝Vot+at2/2＝Vt/2t

7.加速度a＝(Vt-Vo)/t｛以Vo为正方向，a与Vo同向(加速)a>0；反向则a<0｝

8.实验用推论Δs＝aT2

｛Δs为连续相邻相等时间(T)内位移之差｝

9.主要物理量及单位:初速度(Vo):m/s；加速度(a):m/s2；末速度(Vt):m/s；时间(t)秒(s)；位移(s):米（m）；路程:米；速度单位换算：1m/s=3.6km/h。

注：

(1)平均速度是矢量;

(2)物体速度大,加速度不一定大;

(3)a=(Vt-Vo)/t只是量度式，不是决定式;

(4)其它相关内容：质点、位移和路程、参考系、时间与时刻〔见第一册P19〕/s--t图、v--t图/速度与速率、瞬时速度〔见第一册P24〕。

2)自由落体运动

1.初速度Vo＝0

2.末速度Vt＝gt

3.下落高度h＝gt2/2（从Vo位置向下计算）

4.推论Vt2＝2gh

注:

(1)自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，遵循匀变速直线运动规律；

(2)a＝g＝9.8m/s2≈10m/s2（重力加速度在赤道附近较小,在高山处

比平地小，方向竖直向下）。

（3)竖直上抛运动

1.位移s＝Vot-gt2/2

2.末速度Vt＝Vo-gt

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

21r

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()

()

v G m r h r h =++，得v =h↑，v↓

2、由G

()

h r mM

+=mω2（r+h ），得ω=

()

h r GM

+，∴当h↑，ω↓

3、由G ()

2h r mM

+()224m r h T π=+，得T=()GM h r 3

24+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

高中物理天体运动知识点详解

开普勒的行星运动三定律

开普勒第一定律

开普勒第一定律即为椭圆轨道定律，其内容为：所有的行星围绕太阳运动的轨道是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上，如图。此定律说明不同行星的椭圆轨道是不同的。

开普勒第二定律

开普勒第二定律又叫面积定律，其内容为：连接太阳和行星的连线（矢径）在相等的时间内扫过相等的面积，如图。

此定律说明行星离太阳越近，其运行速率越大。

开普勒第三定律

开普勒第三定律即为周期定律，其内容为：行星轨道半长轴的三次方与公转周

期的二次方的比值是一个常数。即，其中r代表椭圆轨道的半长轴，T代表行星运动的公转周期，k是一个与行星无关的常量。

对的认识：在图中，半长轴是AB间距的一半，不要认为a等于太阳到A 点的距离；T是公转周期，不要误认为是自转周期，如地球的公转周期是一年，不是一天。

说明

（1）在以后的计算问题中，我们都把行星的轨道近似为圆，把卫星的运行轨道也近似为圆，这样就使问题变得简单，计算结果与实际情况也相差不大。

（2）在上述情况下，的表达式中，a就是圆的半径R，利用的结论解决某些问题很方便。

注意

①比例系数k是一个与行星无关的常量，但不是恒量，在不同的星系中，k值不相同。

②在太阳系中，不同行星的半长轴都不相同，故其公转周期也不相等。

③卫星绕地球转动、地球绕太阳转动遵循相同的运动规律。

易错点

在认识行星做椭圆运动时的向心力大小及速度大小时易错，行星的运动符合能量守恒定律，它们离太阳近时半径小，速度大，向心力也大；离太阳远时半径大，速度小，向心力也小，另一个易错点是找椭圆的半长轴时易错，许多同学在初学时，往往将2倍的半长轴代入题中进行运算。

高中物理关于天体运动专题例题+练习

3．已知地球的同步卫星的轨道半径约为地球半径的6．0倍，根据你知道的常识，可以估算出地球到月球的距离，这个距离最接近（） A ．地球半径的40倍 B ．地球半径的60倍 C ．地球半径的80倍 D ．地球半径的100倍

10据报道,我国数据中继卫星“天链一号01星”于2008年4月25日在西昌卫星发射中心发射升空,经过4次变轨控制后,于5月1日成功定点在东经77°赤道上空的同步轨道.关于成功定点后的“天链一号01星”,下列说法正确的是

A.运行速度大于7.9 km/s

B.离地面高度一定,相对地面静止

C.绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大

D.向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等

4．宇航员在月球表面完成下面实验：在一固定的竖直光滑圆弧轨道内部的最低点，静止一质量为m 的小球（可视为质点），如图所示，当给小球水平初速度υ0时，刚好能使小球在竖直平面内做完整的圆周运动。已知圆弧轨道半径为r ，月球的半径为R ，万有引力常量为G 。若在月球表面上发射一颗

环月卫星，所需最小发射速度为（） A ．

Rr r

550

B ．

Rr r

0υ

C ．Rr r

D ．

Rr r

552

0υ

3．（6分）（红河州模拟）“神舟”五号载人飞船在绕地球飞行的第五圈进行变轨，由原来的椭圆轨道变为距地面高度为h 的圆形轨道．已知飞船的质量为m ，地球半径为R ，地面处的重力加速度为g ．则飞船在上述圆轨道上运行的动能E k （） A ．等于mg （R+h ） B ．小于mg （R+h ） C ．大于mg （R+h ） D ．等于mgh

天体运动复习和例题解析

万有引力定律与天体运动问题

一.总体思路：高中阶段中研究天体运动的轨迹近似为圆轨道，向心力唯一来源于万有引力，所以有下列几个参量：线速度V 、角速度ω、周期T 、加速度a 都决定与轨道半径r ，参量之间相互制约。

二.建立方程解决问题的方向：运动学参量给出物体需要的向心力都应与万有引力建立方程．．．．．．．．．．．．．．．．．

，进行讨论。即：F 引＝G 2

r Mm

＝⎪⎪⎪

⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧

⇒=

⇒=⇒=⇒GM r T r T

m r GM r m r GM

v r v m r GM a m a 322232

244ππωω

讨论问题应从a 、v 、ω、T 等的最终表达式．．．．．出发。辅助公式：（1）球体体积公式：V ＝

πR 3 （2）密度公式：ρ＝

M 。（3）一个重要等式：GM=gR 2,其中g 中心体表面重力加速度，R 为中心球体半经。

三.开普勒第三定律准确应用：（1）条件：对于同一中心天体。

（2）结论：绕椭圆轨道运动的星体半长轴三次方与周期平方比值为定值即：23

r ＝k 。

四．了解几个天体运动中问题：

1.卫星的发射，回收以及平稳运动时物体超、失重问题：

2.所有地球卫星可能存在的轨道问题：

3.“黑洞”问题：“黑洞”不是洞，是一种天体。

4.人造卫星运动中几个关系问题： (1)环绕速度V 与运动半径r 关系：

（2）人造地球卫星作离心运动和向心运动的关系：（3）重力加速度g 与向心加速度a 的关系：（4）宇宙速度（发射速度）与环绕速度关系：五、同步卫星问题。六、“神舟”飞船的发射、变轨、漫游和返回着落问题： 1．“神舟”飞船的发射：“神舟”飞船的点火发射，飞船处于加速阶段，飞船的加速度可达a=4g 。而船箭分离时，宇航员突然有腾空的感觉,此时又进入了失重状态。飞船入轨后人处于完全失重状态，有“漂浮”的感觉。

高中物理天体运动 6大题型总结归纳试题练习

天体运动

题型一：开普勒三定律的应用

题型二：万有引力应用之质量、密度、重力加速度等的计算

题型三：多星问题（双星和三星）

题型四：追击问题

题型五：宇宙速度

例1：（2018

夹角)

A．(1－

1、(2016

2．（2018·河北省石家庄市模拟）地球和木星绕太阳的运动可近似看成是同一平面内的同方向绕行的匀速圆周运动，已知木星的轨道半径约为地球轨道半径的5.2倍，估算木星与地球距离最近的相邻两次时间间隔约为（）

A．1年 B．1.1年 C．1.5年 D．2年

[练习提升]

1、(2019•全国Ⅱ卷•T1)2019年1月，我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆，在探测器“奔向”月球的过程中，用h表示探测器与地球表面的距离，F表示它所受的地球引力，能够描F随h变化关系的图像是

（）

A. B. C. D.

2、(2018•济宁一模）对于环绕地球做圆周运动的卫星说，它们绕地球做圆周运动的周期会随着轨道半径的变化而变化，某同学根据测得的不同卫星做圆周运动的半径r 与周期T 关系作出如图所示图象，则可求

A ．

B ．

C ．

D ．

例1：，则有：r 金

r 地

=k ；

C 正确，A

1、答案：B

【解析】开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了开普勒天体运动三定律，找出了行星运动的规律，而牛顿发现了万有引力定律，ACD 错误，B 正确。

2.答案：B

【解析】地球、木星都绕太阳运动，所以根据开普勒第三定律可得

T T

木

地

地木

，即

1=11.9 T

木地年，设经时间t两星又一次距离最近，根据t

θω

=，则两星转过

1.1

高中物理天体运动知识点总结

1、恒星周年视差的计算：

2、行星轨道圆周长的计算，由于天体是球形的，所以其轨道是

一个球面，这样就存在着两种可能性：①如果行星的轨道是一个以

太阳为焦点的圆，此时轨道半径是太阳半径的一半，而面积为1/9，那么公转周期是28天，即是绕太阳一周，而事实上每个行星都有自

己的轨道，因此也就产生了每个行星在太阳周围的运动轨迹不尽相同。

(1)水星和金星公转轨道参数之间的关系：公转半径比=9/4，日地平

均距离= 11/4，表明水星距太阳最近，公转速度最快。而水星则相对于太阳来说，公转周期大约是88天。

6、太阳与行星相互绕行的运动，需要考虑到卫星的问题。卫星

绕地球运动，被称作卫星运动。我们从近到远来看一下它的运动情况。地球绕日公转的轨道是椭圆形的，这条椭圆的长轴叫做黄道，短轴叫做白道。这条线把地球分为两个半球。在北半球，白道面的方向是指着北极星，并且黄道面在自转的同时绕自己的轴心旋转，形成了以北极星为中心的小圈，这个小圈的范围就是南北极。从北极星开始往南划一条直线，就是赤道。赤道以南的叫做南半球，赤道以北的叫做北半球。

7、地球自转和公转的方向及角速度分别是多少？答案：逆时针

为东，顺时针为西，南北半球相反。南北回归线之间： 23°26′S，7°32′W东西回归线之间： 23°26′E， 7°30′W。南北极圈之间：66°34′S， 90°16′E。地球自转的角速度是每小时设定24小时自

转一周，周期是24小时，方向是自西向东，南北半球的角速度都是自西向东，因此计算起来会方便些。在同一个平面上，相邻的点绕地轴做圆周运动的周期相同，而同一个点在地球上沿不同的轨道运动，其周期不同。 8、地球自转轴的倾斜方向是怎样的？答案：轴的倾斜方向是自西向东。地球自转轴的倾斜方向决定了昼夜的更替和正午太阳高度的变化规律。正午太阳高度在自转方向上每移动15°，地球公转的位置也随之改变15°，这就使得昼夜现象的周期是一个平均值，出现了昼夜长短的变化。相反，由于地球自转方向的缘故，太阳直射点每年向北移动1°，在公转过程中北半球的夏至日前后，正午太阳高度达到最大值，北半球成为全年中白天最长、黑夜最短的时候。

高三一轮专题复习：天体运动题型归纳

天体运动题型归纳

题型一：天体的自转

【例题1】一物体静置在平均密度为ρ的球形天体表面的赤道上。已知万有引力常量为G ，若由于天体自转使物体对天体表面压力怡好为零，则天体自转周期为（）

A ．1

4π3G ρ⎛⎫ ⎪⎝⎭

B ．1

34πG ρ⎛⎫ ⎪⎝⎭

C ．1

πG ρ⎛⎫ ⎪⎝⎭

D ．1

3πG ρ⎛⎫ ⎪⎝⎭

解析：在赤道上22R m mg R

ω+=① 根据题目天体表面压力怡好为零而重力等于压力则①式变为 22R m R

ω=②又 ②③④得：2

3GT πρ= ④即2

)3(ρ

πG T =选D 练习

1、已知一质量为m 的物体静止在北极与赤道对地面的压力差为ΔN ，假设地球是质量分布

均匀的球体，半径为R 。则地球的自转周期为（）

A. 2T =

B.2T =

C.R N m T ∆=π2

D.N m R

T ∆=π2

2、假设地球可视为质量均匀分布的球体，已知地球表面的重力加速度在两极的大小为g 0，在赤道的大小为g ；地球自转的周期为T ，引力常数为G ，则地球的密度为：

0203g g g GT π B. 0203g g g GT π C. 23GT π D. 0

23g g GT

πρ 题型二：近地问题+绕行问题

【例题1】若宇航员在月球表面附近高h 处以初速度0v 水平抛出一个小球，测出小球的水平射程为L 。已知月球半径为R ，引力常量为G 。则下列说法正确的是

A ．月球表面的重力加速度g 月＝h v 20L

B ．月球的质量m 月＝hR 2v 20

GL 2 C ．月球的第一宇宙速度v ＝

天体运动知识点总结笔记

天体运动，是指天体在空间中运动的规律和现象。它包括行星、卫星、彗星等天体的运动

规律和运动状态。在地球上观测到的天体运动，主要为地球和其他天体的相对运动，例如

太阳在天空中的日运动、行星在天空中的年运动等。天体运动的规律是宇宙运动定律的具

体应用，是了解宇宙的基础。下面对天体运动的一些知识点进行总结。

一、天体的自转

1. 天体的自转是指天体自身围绕自己的轴线转动。在太阳系中，太阳、地球、其他行星和

卫星都有自转运动。自转是造成天体自身的白昼和黑夜的原因。

2. 特别地，太阳自转速度在赤道上约为25天转一圈，在极地上约为35天转一圈。而地

球的自转速度约为24小时转一圈。

3. 当天体自转速度增大时，天体的赤道凸起会变大，使得天体呈现扁球狀。

4. 行星和卫星的自转是与它们的公转方向一致的，这种现象称为自转共享现象。

二、地球的公转

1. 地球绕太阳运行一周的时间称为地球的一年。地球公转轨道是椭圆形的，由于轨道的椭

圆度，地球到太阳的距离会有所变化，这种现象称为近日点和远日点。

2. 地球的公转速度约为每秒30千米，公转轨道的倾角是2

3.5度，这是引起四季变化的原因。在北半球的夏至时，地球北半球远离太阳，而南半球靠近太阳；在冬至时则相反。春

分和秋分时，地球两极离太阳距离相等。

3. 我们所感受到的四季变化是由地球公转和地球轴的倾斜造成的。地球自转使得不同地区

的太阳高度角不同，从而造成了不同季节的温度差异。

4. 天体的公转速度是由其离太阳的距离决定的，公转周期越长，离太阳越远。

三、行星的轨道运动

高中物理天体运动六大题型整理(有题有答案有解析)

天体运动题型整理

天体运动六大题型：

1、开普勒定律

2、赤道和两极

3、万有引力和牛顿运动结合

4、求质量和密度

5、双星/多星问题

6、宇宙速度和卫星变轨

一、开普勒定律

1．（2018·甘肃省西北师范大学附属中学模拟）若金星和地球的公转轨道均视为圆形，且在同一平面内，如图所示。在地球上观测，发现金星与太阳可呈现的视角(太阳与金星均视为质点，它们与眼睛连线的夹角)有最大值，最大视角的正弦值为k，则金星的公转周期为

A．(1－k2)年B．(1－k2)年

C．年D．k3年

1．C【解析】金星与太阳的最大视角出现的情况是地球上的人的视线看金星时，视线与金星的轨道相切，如图所示。θ为最大视角，由图可知:sinθ＝；根据题意，最大正弦值为k，则有：；根据开普勒第三定律有：；联立以上几式得：；解得：

年，C正确，ABD错误；故选C。

2．（2018·河北省石家庄市模拟）地球和木星绕太阳的运动可近似看成是同一平面内的同方向

绕行的匀速圆周运动，已知木星的轨道半径约为地球轨道半径的5.2倍，估算木星与地球距离最近的相邻两次时间间隔约为 A ．1年 B ．1.1年 C ．1.5年 D ．2年

2.B 【解析】地球、木星都绕太阳运动，所以根据开普勒第三定律可得33

22=R R T T 木地

地木

，即

333== 5.21=11.9R T T R ⨯木

木地地

年，设经时间t 两星又一次距离最近，根据t θω=，则两星转过的角度

之差2π2π2πt T T θ⎛⎫

∆=-= ⎪ ⎪⎝⎭地

木，解得 1.1t =年，B 正确。 3．（2018·江西省浮梁一中模拟）如图所示，由中山大学发起的空间引力波探测工程“天琴计

天体运动的知识点总结

一、天体运动的基本规律

1.开普勒三定律

开普勒三定律是描述行星运动规律的基础。第一定律指出，行星绕太阳运动的轨道是椭圆

形的，太阳位于椭圆的一个焦点上。第二定律说明，行星在椭圆轨道上的矢量面积相等。

第三定律指出，行星绕太阳转一圈的时间的平方和它的椭圆轨道长轴的立方是成正比的。

2.行星的运动

行星绕太阳运动主要有公转和自转两种运动。公转是指行星绕太阳运动的运动，而自转是

行星自身绕自身轴心旋转的运动。行星公转的轨道有椭圆轨道、近圆轨道和双星轨道等不

同类型。而行星的自转速度和方向不同，有的自转周期很长，有的则较短。

3.卫星运动

卫星是围绕行星运动的天体，它也有公转和自转两种运动。卫星绕行星的公转轨道也是椭

圆的，而卫星自转的速度和方向也是不同的。卫星的运动规律受到行星的引力和其他因素

的影响，会有不同的轨道变化。

4.彗星运动

彗星是太阳系中的一种天体，它主要由冰和尘埃组成。彗星的运动轨道也是椭圆的，但它

的运动周期比较长，有的甚至达到几百年。彗星的运动受到引力影响，会有轨道的变化和

星头尾的形成。

二、天体运动的测量和研究方法

1.天体运动的观测方法

天体运动的观测方法主要有地基观测和空间观测两种。地基观测是利用天文台等地面设施

进行观测，通过望远镜、望远镜等设备来观测天体的运动状态。空间观测是利用人造卫星、宇航飞船等设备在外层空间进行观测，可以更加准确地获取天体运动的数据。

2.测量天体运动的工具和方法

测量天体运动的工具主要有望远镜、光谱仪、天文望远镜等设备。测量天体运动的方法主

要有光度测量、位置测量、光谱分析等。这些工具和方法可以帮助天文学家更加全面地了

高考天体运动知识点

天体运动是天空中天体的运动轨迹和规律的科学研究，是天文学的

重要内容之一。在高考中，涉及到的天体运动知识点较多，包括日月食、四季交替、地球自转与公转等。下面将对这些知识点进行详细介绍。

一、日月食

（1）日食：当月球运行到离地球较近的一侧，同时和太阳、地球

所处一个直线上时，月球会遮挡住太阳的一部分或全部，造成太阳被

暂时遮盖的现象，称为日食。日食根据月球与太阳的相对位置有全食、偏食和环食三种类型。

（2）月食：当月球围绕地球公转时恰好经过地球与太阳之间的一

条直线上时，太阳光无法照射到月球表面，月亮会暂时隐于地球的阴

影中，形成太阳光被挡住的现象，称为月食。月食根据月球进入地球

阴影的程度有全食、半影食和偏食三种类型。

二、四季交替

四季交替是地球绕太阳公转轨道的一个重要现象，是由于地球自转

轴与地球公转轨道倾斜度的变化所导致的。夏至时，北半球倾斜向太阳，阳光斜射，使得北半球炎热，南半球正好相反；冬至时，北半球

远离太阳，阳光垂直照射至南半球，北半球则相对寒冷。春分和秋分时，地球轴向太阳垂直，白昼与黑夜时间相等，北半球和南半球受到

的阳光相同，气候适中。

三、地球的自转与公转

（1）地球自转：地球绕自身轴线旋转一周所需要的时间称为地球自转周期，通常为24小时。地球自转引起了地球的昼夜交替，当地旋转到太阳所在的半球就是昼，另一半球就是夜。

（2）地球公转：地球绕太阳运行所需的时间称为地球公转周期，通常为365.25天。地球公转引起了四季交替和年份的变化，地球在公转轨道上运行时，离太阳较近的一段轨道为近日点，离太阳较远的一段轨道为远日点，分别对应着地球的夏至和冬至。