人教版高中物理必修二课件 第六章 万有引力与航天 6.1《行星的运动》pptx优秀课件
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人教版高中物理必修二 第六章第1节 行星的运动 课件(共16张PPT)
对于任意一个行星来说，它与太阳的
连线在相等的时间内扫过相等的面积
t
近3
t远
日b 点 太阳
t
2a日 t1 点
4
思考：行星经过近日点与远日点的速率一样大吗？
行星在远日点a的速率最小，在近日 点b的速率最大。
开普勒
开 普（ 勒周 第期 三定 定律 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
相等，即
r3 T2
k
练习
1、关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是（ ） D
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、离太阳越近的行星运动周期越长。
D、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。
2.关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的 是： （ C D）
解：由 R3 K T2
R13 R23 T12 T22
即
T1 T2
82 2
T12 R13 8 T22 R23 1
课堂小结
一、回顾历史: 地心说与日心说 地球是中心→太阳是中心→宇宙无限
（科学精神推动了认识发展）
二、行星运动定律(开普勒三定律): 1、轨道定律：椭圆,中心天体处于焦点 2、面积定律：近日点速率最大，远日点 速率最小
3、周期定律： R 3/ T2 =k
（K是一个只与中心天体质量有关的物理量）
地球
开普勒
开 普（ 勒周 第期 三定 定律 律）
太阳
·
a
半长轴
数学表达式：
a3 T2
=K
行星绕太阳公转
的周期
注意: k对所行星都是相同的常量，仅与太 阳（ 即中心天体）的质量有关。
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二、探究开普勒行星运动定律建立的过程
若是匀速圆 周运动……
开普勒（德国）
第 谷（丹麦）
↓
四年多的刻苦计算
↓
→ 8分的误差 ← 二十年的精心观测
↓ 否定19 种假设
行星轨道↓ 为椭圆
开普勒行星运动定律－轨道定律
开普勒
开
普
勒
第
一
定
所有的行星围绕太阳运动的轨道都是
律 椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上
高中阶段对行星运动的近似化研究：
虽然，行星的运动是椭圆轨道，运动速度大小不 断的变化，但实际上，多数大行星的轨道与圆十分接 近，所以在中学阶段的研究中能够按圆处理，所以
①多数大行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太 阳处在圆心。
②对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速 度（线速度）大小不变，即行星做匀速圆周运动。
转的轨道半径之比是1：2，则它们绕地球运
转的周期之比为 1: 2 2。
运用开普勒定律解决问题：
例3: 某行星绕太阳沿椭圆轨道运行，它的
近日点A到太阳的距离为r，远日点B到太阳 的距离为R。若行星经过近日点时的速度为vA， 求该行星经过远日点时的速度vB的大小。
A1
r
A
R
B
B1
运用开普勒定律解决问题：
③所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的 二次方的比值都相等。 r3 k
T2
总体来说，就是把行星的运动看作为匀速圆周运 动处理，对应的半长轴即为圆的半径。
运用开普勒定律解决问题：
例1：有两个行星，它们绕太阳运转的轨道
半径之比是1：2，则它们绕太阳运转的周期
之比为 1: 2 2。
例2：有两个人造地球卫星，它们绕地球运
6.1《行星的运动》课件(新人教版必修2)
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日心说
太阳是宇宙的中心， 且太阳是静止不动 的，地球和其它行 星都绕太阳做简单 而完美的圆周运动。
代表人物： 波兰科学家哥白尼
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哥白尼（Nicolaus Copernicus，1473-1543）， 波兰天文学家、日心说创立者， 近代天文学的奠基人。
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作业：课后习题
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3、开普勒第三定律（周期定律）
所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次 方跟公转周期的平方的比值都相等．
若用a表示椭圆半长轴，T代表公 转周期，则开普勒第三定律告诉
a 我们： k T
3 2
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a k 的比例 【问题】：公式中 T
3 2
系数k可能与谁有关？ 【牢记】：k与中心天体(太阳)有关
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2、开普勒第二定律（面积定律）
对任意一个行星来说，它与太阳的连线 在相等时间内扫过相等的面积．
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【问题】：行星沿着椭圆轨道运行， 太阳位于椭圆的一个焦 点上，则行星在远日点 的速率与在近日点的速 率谁大？ 【牢记】：行星在近日点的速率大 于远日点的速率。
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k水=3.36×1018 K金=3.35×1018 K地=3.31×1018 K火=3.36×1018
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扩展及注意
1、开普勒定律不仅适用于行星绕太阳运 动，同时它适用于所有的天体运动。 R 只不过对于不同的中心天体， k 中的 T k值不一样。 R
3 2
3
T R 太阳的 是一样的，因为它们的中心 T
日心说
太阳是宇宙的中心， 且太阳是静止不动 的，地球和其它行 星都绕太阳做简单 而完美的圆周运动。
代表人物： 波兰科学家哥白尼
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哥白尼（Nicolaus Copernicus，1473-1543）， 波兰天文学家、日心说创立者， 近代天文学的奠基人。
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作业：课后习题
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3、开普勒第三定律（周期定律）
所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次 方跟公转周期的平方的比值都相等．
若用a表示椭圆半长轴，T代表公 转周期，则开普勒第三定律告诉
a 我们： k T
3 2
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a k 的比例 【问题】：公式中 T
3 2
系数k可能与谁有关？ 【牢记】：k与中心天体(太阳)有关
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2、开普勒第二定律（面积定律）
对任意一个行星来说，它与太阳的连线 在相等时间内扫过相等的面积．
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【问题】：行星沿着椭圆轨道运行， 太阳位于椭圆的一个焦 点上，则行星在远日点 的速率与在近日点的速 率谁大？ 【牢记】：行星在近日点的速率大 于远日点的速率。
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k水=3.36×1018 K金=3.35×1018 K地=3.31×1018 K火=3.36×1018
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扩展及注意
1、开普勒定律不仅适用于行星绕太阳运 动，同时它适用于所有的天体运动。 R 只不过对于不同的中心天体， k 中的 T k值不一样。 R
3 2
3
T R 太阳的 是一样的，因为它们的中心 T
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2.环绕天体做最完美、最和谐的匀速圆周运动
万有引力定律
年份 2008
一、行星的运动
表一：各年四节气具体日期统计表
春分
夏至
秋分
冬至
3月20日
6月21日
9月22日
12月22日
2009 2010
3月20日 3月21日
6月21日 6月21日
9月23日 9月23日
12月22日 12月22日
分析数据，你得到了什么？ 春天：92天 夏天：94天 秋天：88天 冬天：90天
月球、卫星的比值也相等
K值与环绕天体无关，与中心天体有关
人教版高中物理必修二第六章第一节 行星的运动 课件( 共1 9 张P P T )
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万有引力定律
知识链接 开普勒行星运动定律不仅适用于行星围绕太阳的 运转，也适用于卫星围绕行星运转。在开普勒第 三定律中，同一中心天体系统中，k值相等；在不 同中心天体系统中，k值不相等，k值大小由系统 的中心天体决定。
K（m³/s²）
3.36×10^18 3.36×10^18 3.36×10^18 3.36×10^18 3.36×10^18 3.36×10^18 3.37×10^18 3.37×10^18 1.03×10^13 1.03×10^13
动手计算后，你得到了什么？
所有行星的半长轴的三次方与周期的平方的比值都相等，
四季的时间是不相等的
地球绕太阳的运动并不是完美的匀速圆周运动
万有引力定律 一、行星的运动
开普勒
开
普（
勒轨
第
道 定
一律
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
万有引力定律
年份 2008
一、行星的运动
表一：各年四节气具体日期统计表
春分
夏至
秋分
冬至
3月20日
6月21日
9月22日
12月22日
2009 2010
3月20日 3月21日
6月21日 6月21日
9月23日 9月23日
12月22日 12月22日
分析数据，你得到了什么？ 春天：92天 夏天：94天 秋天：88天 冬天：90天
月球、卫星的比值也相等
K值与环绕天体无关，与中心天体有关
人教版高中物理必修二第六章第一节 行星的运动 课件( 共1 9 张P P T )
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万有引力定律
知识链接 开普勒行星运动定律不仅适用于行星围绕太阳的 运转，也适用于卫星围绕行星运转。在开普勒第 三定律中，同一中心天体系统中，k值相等；在不 同中心天体系统中，k值不相等，k值大小由系统 的中心天体决定。
K（m³/s²）
3.36×10^18 3.36×10^18 3.36×10^18 3.36×10^18 3.36×10^18 3.36×10^18 3.37×10^18 3.37×10^18 1.03×10^13 1.03×10^13
动手计算后，你得到了什么？
所有行星的半长轴的三次方与周期的平方的比值都相等，
四季的时间是不相等的
地球绕太阳的运动并不是完美的匀速圆周运动
万有引力定律 一、行星的运动
开普勒
开
普（
勒轨
第
道 定
一律
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
人教版高中物理必修二 第六章第1节 行星的运动 课件(共16张PPT)
3．设行星绕恒星运动轨道是圆，则其运动 周期为T的平方与其运行轨道半径R的三次 方之比为常数，即T2/R3=K，那么K的大小决 定于（ ） A．只与行星质量有关 B. 只与恒星质量无关 C. 与行星和恒星质量都有关 D. 与恒星的质量及行星的速率都无关
B
4、宇宙飞船围绕太阳在近似圆形的轨道 上运动，若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 C．27年 D．81年
开普勒
二、开普勒三定律
椭圆的结构：椭圆上任一点到焦点距离之和相等
二、开普勒三定律
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，太阳处在椭圆的一个 焦点上．
二、开普勒三定律
开普勒第二定律（面积定律）：对于任意 一个行星来说，它与太阳的连线在相等 的时间内扫过的面积相等
F F
第六章
万有引力与航行
1.行星的运动
一、人类认识天体运动的过程
• 地心说
人物：托勒密
地心说：地球是宇宙的 中心，是静止不动的， 太阳、月亮及其他的行 星都绕地球运动．
托勒密
一、人类认识天体运动的过程
• 日心说
人物：哥白尼 日心说：太阳是静止 不动的，地球和其他 行星都绕太阳运动 无论是地心说还是日 心说天体运动都是匀 速圆周运动
5.有两个人造地球卫星，它们绕
地球运转的周期之比是1：8，则
它们绕地球运转的周期之比为 。
1：4
课堂小结
一、地心说与日心说
谈谈你的收获
地球是中心→地球偏心→ 太阳是中心→宇宙无限 （科学精神推动了认识发展） 二、开普勒行星运动定律 1、第一定律（轨道定律） 2、第二定律（面积定律） 3、第三定律（周期定律） R 3/ T2 =k （K是一个只与中心天体质量有关的物理量）
人教版必修二第六章第一节万有引力与航天6.1ppt (共18张PPT)
周期（d）
87.97 224.7 365 687 4333 10759 30660 60148 27.3 1
K（km³ /d² ）
2.51×1019 2.51×1019 2.51×1019 2.51×1019 2.51×1019 2.51×1019 2.51×1019 2.51×1019
7.62×1013 7.62×1013
动手计算后，你得到了什么？ 所有行星的半长轴的三次方与周期的平方的比值都相等， 月球、卫星的比值也相等 K值与环绕天体无关，与中心天体有关
万有引力定律
• 在中学阶段，我们将椭圆轨道按照圆形轨 道处理，则开普勒定律描述为：
1.行星绕太阳运动的轨道 十分接近圆，太阳处在圆 心 2.对于某一行星来说，它绕 太阳做圆周运动的角速度 （或线速度的大小）不变， 即行星做匀速圆周运动 3.所有行星的轨道半径的 三次方跟公转周期的二次 方的比值都相等 即 R³/T²=k
91 90 90
12月22日 12月22日 12月22日
分析数据，你得到了什么？ 春天：93天 夏天：94天 秋天：90天 四季的时间是不相等的
冬天：88天
地球绕太阳的运动并不是完美的匀速圆周运动
万有引力定律
一、行星的运动
开普勒
开 普 勒 第 三 定 所有行星的轨道的半长轴的三次方跟 律 公转周期的二次方的比值（k）都相等
万有引力定律
行星/卫星
水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 月球 同步卫星
动手算一算
半长轴（×106km）
57.9 108.2 149.6 228 778 1426 2870 4497 0.3844 0.0424
万有引力定律
一、行星的运动
人教版高中物理必修2第六章万有引力定律与航天 6.1行星的运动课件 (共65张PPT)
v1r1=v2r2
[探究]
年份 春分 夏至 秋分 冬至
2004 2005 2006
3/20 3/20 3/21
6/21 6/21 6/21
9/23 12/21 9/23 12/21 9/23 12/21
秋89天
夏94天
春
夏
秋
冬
92
94
89
天
天
天
90 天
冬90天
春92天
开普勒自发表了第
一、二定律后，又过了
a：半长轴 b：半短轴
F1F2：焦距
想一想：椭圆上某点到两个焦点的距离之和与椭圆上 另一点到两个焦点的距离之和有什么关系?
椭圆轨道上任意一点到两焦点的距离之和保持不变
思考：不同的行星绕大阳运行时椭圆轨道相同吗?
太阳
●
焦点
焦点
行星轨道
注意： 1、太阳并不是位于椭圆中心，而是位于焦点处。 2、不同行星轨道不同，但所有轨道的焦点重合。
小结
地心说
日心说
代表人物
托勒密
哥白尼
基本论点
地球是宇宙的中心， 是静止不动的
宇宙的中心是太阳
缺点
描述天体的运动遇 太阳不是宇宙的中心，行星
到了困难
绕太阳的运动轨道不是圆
二、开普勒行星运动定律
1、开普勒第一定律（轨道定律）
所有行星绕太阳的运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
2、开普勒第二定律（面积定律）
哥白尼
一、古人对天体运动的看法及发展过程 伽利略的木星观测日志 伽利略
敲下了地心宇宙论棺木上的最后一颗钉子
两种学说的共同点
①都有一个中心天体且静止不动。 ②匀速圆周运动。
[探究]
年份 春分 夏至 秋分 冬至
2004 2005 2006
3/20 3/20 3/21
6/21 6/21 6/21
9/23 12/21 9/23 12/21 9/23 12/21
秋89天
夏94天
春
夏
秋
冬
92
94
89
天
天
天
90 天
冬90天
春92天
开普勒自发表了第
一、二定律后，又过了
a：半长轴 b：半短轴
F1F2：焦距
想一想：椭圆上某点到两个焦点的距离之和与椭圆上 另一点到两个焦点的距离之和有什么关系?
椭圆轨道上任意一点到两焦点的距离之和保持不变
思考：不同的行星绕大阳运行时椭圆轨道相同吗?
太阳
●
焦点
焦点
行星轨道
注意： 1、太阳并不是位于椭圆中心，而是位于焦点处。 2、不同行星轨道不同，但所有轨道的焦点重合。
小结
地心说
日心说
代表人物
托勒密
哥白尼
基本论点
地球是宇宙的中心， 是静止不动的
宇宙的中心是太阳
缺点
描述天体的运动遇 太阳不是宇宙的中心，行星
到了困难
绕太阳的运动轨道不是圆
二、开普勒行星运动定律
1、开普勒第一定律（轨道定律）
所有行星绕太阳的运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
2、开普勒第二定律（面积定律）
哥白尼
一、古人对天体运动的看法及发展过程 伽利略的木星观测日志 伽利略
敲下了地心宇宙论棺木上的最后一颗钉子
两种学说的共同点
①都有一个中心天体且静止不动。 ②匀速圆周运动。
学年高中物理必修2教学课件：第六章万有引力与航天 第1节行星的运动(共18张PPT)
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题2［2019·东北师大附中高一检测］太阳系有八大行星，八大行星离 太阳的远近不同，绕太阳运转的周期也不相同。下列反映公转周期D与 行星轨道半长轴的关系图像中正确的是（ ）
点处卫星速率的比值是多少（已知R地=6 400 km）？
【解析】如图所示，近地点在B点，远地点在P点，当时间Δt
很小时，可认为卫星在B点附近和在P点附近的速率不变。
卫星在近地点的速度用v1表示，在远地点的速度用v2表示，
由开普勒第二定12律得弧SABCF=弧12 SMPNF，即
v2Δtvv1（2 RRR地地地hh+12 h2）
题6［2019·福建三明高一检测］如 图 所示是行星m绕恒星M运动情况 的示意图C，下列说法正确的是 （）
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学习目标
1. 了解人类对行星运动规律的认识历程 2. 知道观察是研究行星运动规律的一种重要的方法 3. 知道如何画椭圆及椭圆的特征 4. 知道开普勒行星运动定律，知道开普勒行星运动定律的科学价 值
必修2 6.1 行星的运动 课件
对开普勒行星运动定律的理解
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. 因此第一定律又叫椭圆轨道定律, 如图所示.
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.
10 12 10
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二、开普勒行星运动定律
定 律 开 普 勒 第 一 定 律 内容 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 公式或图示
定 律 开 普 勒 第 二 定 律
内容
公式或图示
对任意一个行星来说 , 它与 太阳的连线在相等时间内 扫过相等的面积
定 律
内容
公式或图示
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
思路点拨: 分别确定圆形轨道和椭圆轨道的半长轴大小, 根据开普勒第三定 律求解. 解析: 飞船沿半径为 R 的圆周绕地球运动时, “半长轴”大小为 R , 沿椭圆轨 道运动时的半长轴大小为 R' = T' ,
R R0 2
, 设飞船沿椭圆轨道运动时周期为
R3 由开普勒第三定律得 2 T
R 3 R R0 T = , 联立解得 T' = 2 T 2R
【例 1】 关于太阳系中行星运行的轨道, 以下说法中正确的是
(
)
A. 所有的行星绕太阳的轨道都是圆 B. 所有的行星绕太阳的轨道都是椭圆 C. 不同行星绕太阳运动的椭圆轨道半长轴是相同的 D. 不同行星绕太阳运动的椭圆轨道半短轴是相同的 解析: 实际上, 所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆, 故选项 A 错误, 选项 B 正确; 不同行星绕太阳运动的椭圆轨道不同, 因此, 轨道的半长轴或半短轴并不相同, 但轨道半长轴的三次方与公 转周期二次方的比值都相同, 选项 C 、D 错误. 答案: B.
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2、开普勒第二定律
（面积定律）
3、开普勒第三定律 （周期定律）
所有行星的椭圆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。
即：a3 / T 2 = k
半短轴b
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焦点
半长轴a
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二、开普勒行星运动定律
1、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。
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穿越时空去追寻历史的印迹 前人的思考 不断给我们智慧的启迪
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2、开普勒第二定律
（面积定律）
3、开普勒第三定律 （周期定律）
所有行星的椭圆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。
即：a3 / T 2 = k
半短轴b
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焦点
半长轴a
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二、开普勒行星运动定律
1、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。
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穿越时空去追寻历史的印迹 前人的思考 不断给我们智慧的启迪
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人教版高中物理必修二第六章万有引力与航天1.行星的运动(共20张PPT)精编课件
一、行星的运动
• 复习检测
1.古代人对天体运动存在哪些看法？ 2.“地心说”和“日心说”的观点分别是什么？ 3.哪种学说统治时间更长？为什么?
地心说：地球是宇宙的中心。地球是静止不动的， 太阳、月亮以及其它行星都绕地球运动。
日心说：太阳是静止不动的，地球和其它行星都绕 太阳转动 。
统治很长时间的原因： ①符合人们的日常经验； ②符合宗教地球是宇宙的中心的说法。
对开普勒定律中学阶段的处理方法 1、行星绕太阳运动的轨道十分接近圆， 太阳处在圆心上。 2、对某一行星来说，做匀速圆周运动。 3、所有行星轨道半径的三次方与它公转 周期的二次方的比值都相等。
学习目标三
合作探究，交流展示
一、合作要求 分析第一题中速度最大的点和最小的点，以 及行星加速或减速的原因。第二题中规范的 解题方式。
哥白尼认为，地球不是宇宙 的中心，而是一颗普通行星，太 阳才是宇宙的中心，一年的周期 是地球每年绕太阳公转一周的反 映。
学习目标一
科学的足迹
3、日心说的进一步完善
(1)天才观察者： 第谷·布拉赫
第 谷（丹麦）
经过20年对行星位置的观测把 天体位置测量的误差由10/ 减少到 2/
学习目标一
科学的足迹
二、展示要求 1、声音清晰洪亮、态度自然大方、思路条 理清楚。 2、同组的同学要及时补充，其他同学有不 同意见举手发言。
扣标小结：
◆开普勒第一定律（轨道定律）
行星轨道接近圆轨道太阳处在圆心
◆开普勒第二定律（面积定律）
匀速圆周运动
◆开普勒第三定律（周期定律） R13/R23=T12/T22
匀速圆周运动
3、日心说的进一步完善
• (2) 开普勒：（德国天文学家）
• 复习检测
1.古代人对天体运动存在哪些看法？ 2.“地心说”和“日心说”的观点分别是什么？ 3.哪种学说统治时间更长？为什么?
地心说：地球是宇宙的中心。地球是静止不动的， 太阳、月亮以及其它行星都绕地球运动。
日心说：太阳是静止不动的，地球和其它行星都绕 太阳转动 。
统治很长时间的原因： ①符合人们的日常经验； ②符合宗教地球是宇宙的中心的说法。
对开普勒定律中学阶段的处理方法 1、行星绕太阳运动的轨道十分接近圆， 太阳处在圆心上。 2、对某一行星来说，做匀速圆周运动。 3、所有行星轨道半径的三次方与它公转 周期的二次方的比值都相等。
学习目标三
合作探究，交流展示
一、合作要求 分析第一题中速度最大的点和最小的点，以 及行星加速或减速的原因。第二题中规范的 解题方式。
哥白尼认为，地球不是宇宙 的中心，而是一颗普通行星，太 阳才是宇宙的中心，一年的周期 是地球每年绕太阳公转一周的反 映。
学习目标一
科学的足迹
3、日心说的进一步完善
(1)天才观察者： 第谷·布拉赫
第 谷（丹麦）
经过20年对行星位置的观测把 天体位置测量的误差由10/ 减少到 2/
学习目标一
科学的足迹
二、展示要求 1、声音清晰洪亮、态度自然大方、思路条 理清楚。 2、同组的同学要及时补充，其他同学有不 同意见举手发言。
扣标小结：
◆开普勒第一定律（轨道定律）
行星轨道接近圆轨道太阳处在圆心
◆开普勒第二定律（面积定律）
匀速圆周运动
◆开普勒第三定律（周期定律） R13/R23=T12/T22
匀速圆周运动
3、日心说的进一步完善
• (2) 开普勒：（德国天文学家）
【最新】人教版必修2高中物理课件：第六章 万有引力与航天 6.1行星的运动 (共37张PPT)
课堂互动探究 知识点一 对开普勒定律的认识
1．开普勒第一定律说明了不同行星绕太阳运行时的椭圆轨 道是不同的． 2．开普勒第二定律说明了行星在近日点的速率大于在远日 点的速率．
3．开普勒第三定律 a3 (1)表达式T2＝k，其中 a 是椭圆轨道的半长轴，T 为公转周 期，k 是与太阳质量有关而与行星无关的常量． (2)行星的椭圆轨道都很接近圆．在近似的计算中 ，可以认 为行星以太阳为圆心做匀速圆周运动．若用 r 代表轨道半径，T r3 代表周期，开普勒第三定律可以写成T2＝k. (3)开普勒定律不仅适用于行星，也适用于卫星，此时 k 是 由行星的质量决定的．
1(2016· 全国卷Ⅲ)关于行星运动的规律，下列说法符合史实 的是( ) A．开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律 B．开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的 规律 C．开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些 规律运动的原因 D．开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律
Hale Waihona Puke R3 解析：公式T2 ＝k 适用于所有环绕体围绕中心天体的运动， 故 A 错误．围绕同一星球运行的行星或卫星，k 值相等；围绕不 同星球运行的行星或卫星，k 值不相等，故 B 错误．常数 k 是由 中心天体质量决定的，即仅由被环绕星球的质量决定，故 C 错 误、D 正确． 答案：D
解析：根据开普勒行星运动定律，火星和木星沿各自的椭圆 轨道绕太阳运行时，太阳位于椭圆的一个焦点上，选项 A 错误； 行星绕太阳运行的轨道不同，周期不同，运行速度大小也不同， 选项 B 错误； 火星与木星运行的轨道半长轴的三次方与周期的二 次方之比是一个常量，选项 C 正确；火星与太阳连线在相同时 间内扫过的面积相等， 木星与太阳连线在相同时间内扫过的面积 相等，但这两个面积不相等，选项 D 错误． 答案：C
高级中学高中物理人教版必修二课件：第六章+万有引力与航天第1节+行星的运动(共19张PPT)
2.开普勒第二定律：
对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间 内扫过相等面的面积。
t1 S1
S2 t2
若t1=t2 则s1=s2
结论：离太阳近时速度大，离太阳远时速度小．
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．
地球
F
F
Ra 3 k T2
a
比值k是与行星无
第六章 万有引力与航天 6.1行星的运动
太阳
一、人类认识行星运动规律的历程
1、地心说
❖ 托勒密于公元二世纪， 提出了自己的宇宙结构 学说，即“地心说”.
❖ 地心说认为地球是宇宙 的中心，是静止不动的， 太阳、月亮及其他的行 星都绕地球运动．
❖ 地心说直到16世纪才被 哥白尼推翻.
托 勒 密--希腊
课堂训练
1、哈雷彗星最近出现的时间是1986年，天文 学家哈雷预言，这颗彗星将每隔一定时间就会 出现，请预算下一次飞近地球是哪一年？
提供数据：
（1）地球公转接近圆，彗星的运动轨道则是 一个非常扁的椭圆；
（2）彗星轨道的半长轴R1约等于地球公转半 径R2的18倍。
课后练习： P36页问题与练习
1609年开普勒在《新天文学》 一书中公布了开普勒第一、第 二定律，1619年又公布了开普 勒第三定律。开普勒的数学分 析才能在当时无人能比。
被称为“天空的立法者”
开普勒--德国
二、开普勒三定律
1. 开普勒第一定律：
所有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公共焦点上。
地球
F
F
a
解： 由于人造卫星和 是月 地球 球都 的，卫星
故有R人 3 T人 2
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3、开普勒三定律
开普勒
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
3、开普勒三定律
◆开普勒第一定律（轨道定律）
所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上绕太阳 运动，太阳是在这些椭圆的其中一个焦点上。
◆开普勒第二定律（面积定律）
太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的 面积。即近日点速率最大，远日点速率最小。
第六章 万有引力与航天
6.1 行星的运动
太 阳 系 示 意 图
1、地心说(Geocentric Universe)
由于地球的自转， 我们在地球上看到天上的 星星，感觉上都是绕地球 运动，太阳与月亮也一样， 这样人们就很容易得出， 地球是宇宙的中心，太阳、 月亮及所有的星星都是绕 地球转动的。这就是地心 说。
3、地球绕太阳的运行轨道是椭圆，因而地球与太阳 之间的距离随季节变化。冬至这天地球离太阳最近 ，夏至最远。下列关于地球在这两天绕太阳公转速 度大小的说法中，正确的是 （ B） A．地球公转速度是不变的 B．冬至这天地球公转速度大 C．夏至这天地球公转速度大 D．无法确定
哥白尼
日 心 说
太阳是宇宙的中心,并且静止不动,一切行星都 围绕太阳做圆周运动宇宙体系动摇了基督教宇宙体系的根基，但 它并没有在天文测算的精确度上有多大的提高。近代 早期最重要的观测工作是由丹麦的第谷（1546-1601） 进行的。
■开普勒的天文学观测
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。
托勒密
地 心 说
地球是宇宙的中心,并且静止不动,一切行 星围绕地球做圆周运动
2、日心说(heliocentric theory)
随着天文观测不断 进步，“地心说” 暴露出许多问题。 逐渐被波兰天文学 家 哥 白 尼 (14731543) 提 出 的 “ 日 心说”所取代。 波兰天文学家哥白 尼经过近四十年的 观测和计算，于 1543年出版了“天 体运行论”正式提 出“日心说”。
a k 3 T
3
a
短 轴
长轴
1、关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是（ D ） 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、离太阳越近的行星运动周期越长。 D、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。
2、关于开普勒定律，下列说法正确的是（ ABC ） A.开普勒定律是根据长时间连续不断的、对行星位置 观测记录的大量数据，进行计算分析后获得的结论 B.根据开普勒第二定律，行星在椭圆轨道上绕太阳运 动的过程中，其速度随行星与太阳之间距离的变化 而变化，距离小时速度大，距离大时速度小 C.行星绕太阳运动的轨道，可以近似看做为圆，即可 以认为行星绕太阳做匀速圆周运动 D.开普勒定律，只适用于太阳系，对其他恒星系不适 用；行星的卫星（包括人造卫星）绕行星的运动， 是不遵循开普勒定律的
德国的物理学家开普勒继承和总结了他的导师 第谷的全部观测资料及观测数据，也是以行星 绕太阳做匀速圆周运动的模型来思考和计算的 ，因为不管是“地心说”还是“日心说”，都 把天体运动看得很神圣，认为天体运动必然是 最完美、最和谐的匀速圆周运动。但结果总是 与第谷的观测数据有8′的角度误差.当时公认 的第谷的观测误差不超过2′,开普勒想，天体 运动很可能不是匀速圆周运动.在这个大胆思 路下，开普勒又经过四年多的刻苦计算，先后 否定了19种设想，最后终于计算出行星是绕太 阳运动的，并且运动轨迹为椭圆，证明了哥白 尼的“日心说”是正确的.并总结为行星运动 三定律。
观察八大行星图后请思考:
1、海王星离太阳“最远”，绕太阳运动 的公转周期最长，对吗？ 2、金星与地球都在绕太阳运转,那么金星 上的一天肯定比24小时短吗?
3、实际上，多数行星的轨道与圆十分接 近，那么开普勒三定律又当如何表述呢？
八大行星轨道数据表
行星
水星 金星 地球 火星 轨道半长轴 a(106km) 57.9 108.2 149.6 227.9 轨道半短轴 b(106km) 56.7 108.1 149.5 226.9
3、开普勒三定律
◆开普勒第一定律（轨道定律）
所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上绕太阳 运动，太阳是在这些椭圆的其中一个焦点上。
◆开普勒第二定律（面积定律）
太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的 面积。即近日点速率最大，远日点速率最小。
◆开普勒第三定律（周期定律）
所有行星的椭圆轨道的半长轴 的三次方与周期的平方成正比。 即有: a13：a23=T12：T22 或: a3/T2=k 注意: k的大小与行星无关，只与太 阳有关。 长轴 短 轴
开普勒自发表了第 一、二定律后，又过了 十年，经过更加艰苦的 努力，在数字的海洋里 提炼出了联系各行星轨 道的第三定律。
太阳
●
焦点 行星轨道
开普勒第三定律（周期定律）
a3/T2=k
k水=3.36×1018 K金=3.35×1018
K地=3.31×1018 K火=3.36×1018
开普勒定律的得出为牛顿发现万有引力定律 打下了坚实的基础
木星
土星
778.3
1427.0
777.4
1424.8
简化模型后的开普勒三定律：
1、多数行星绕太阳运动的轨道十分接近 圆，太阳处在圆心； 2、对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动 的角速度（或线速度大小）不变，即行星 做匀速圆周运动；
3、所有行星轨道半径的三次方跟它的公 转周期的二次方的比值都相等。
小结
1、开普勒第一定律（轨道定律）
所有行星绕太阳的运动的轨道都是椭圆，太阳 处在椭圆的一个焦点上。
2、开普勒第二定律（面积定律）
对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等 的时间内扫过相等的面积。
3、开普勒第三定律（周期定律）
所有行星的椭圆轨道的半长轴的三 次方跟公转周期的平方的比值都相等．
k 的大小与行星无关，只与太阳质量有关。
3、开普勒三定律
开普勒
开 普 勒 第 一 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
做一做
椭圆上某点到两个焦 点的距离之和与椭圆 上另一点到两焦点的 距离之和有什么关系?
焦点
o
焦点
半长轴a
保证椭圆的周长不变,当椭圆的形状变圆时,两焦点 间的距离会如何变化?半长轴a的长度呢?