2017-2018年高中物理 第六章 万有引力与航天 第1节 行星的运动课件 新人教版必修2
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人教版物理必修二课件《第六章万有引力与航天》第1节行星的运动
2.开普勒三定律的理解。
3.开普勒第三定律中k值的大小只与中心天体的质量有 关。
一、“地心说”和认识有哪几种学说？各
个学说的内容是怎样的？代表人物是谁？
2. 哪种学说更先进？用现在的观点，如何认识这两种学 说？ 3. 是哪位科学家否定了古人认为天体的运动必然是最完 美、最和谐的匀速圆周运动并发现了怎样的规律呢？
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 ）开普勒第三定律 : 所有行星轨道半径的三
次方跟它公转周期的二次方的比值都相等。
二、开普勒行星运动定律
提出问题
5.开普勒第三定律中的k如何理解?它由什么因素
决定的?
结论：比值k是一个与行星无关的常量,只跟行星所围绕 的天体有关,即由中心天体决定 ,因此对于绕同一天体运 行的行星此比值是相同的。
的卫星轨道半长轴的三次方跟公转周期二次方的比值都相 等。
典型 例题
巩固练习
1.16 世纪，哥白尼根据天文观测的大量资料，经过多年的天文观测 和潜心研究，提出 “日心说 ”的如下四个基本论点，这四个论点就目 前来看存在缺陷的是（ABC） 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. 地球是绕太阳做匀速圆周运动的行星，月球是绕地球做匀速圆周 运动的卫星，它绕地球运转的同时还跟地球一起绕太阳运动 C. 天穹不转动，因为地球每天自西向东自转一周，造成天体每天东 升西落的现象 D. 与日地距离相比，其他恒星离地球都十分遥远，比日地间的距离 大得多
第1节
行星的运动
学习目标：
1.了解人类对行星运动规律的认识历程。
2.知道开普勒行星运动定律，及开普勒第三定律中k值的大小只与中
心天体有关。 3. 体会科学家们实事求是、坚持真理和勇于探索的科学态度和献身
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。
人教版高中物理必修2第六章 万有引力与航天1. 行星的运动课件(2)
三.开普勒对行星的研究
若是匀速圆 周运动……
怎么回事
开普勒（德国）
呢…… 第 谷（丹麦）
→ 8分的误差 ←
↓
潜心研究
二十年的精心观测
↓
四年多的刻苦计算ຫໍສະໝຸດ 否定19 种假设↓
行星轨道为椭圆
精品PPT
太阳
精品PPT
开普勒三定律
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．
第一节 行星的运动
精品PPT
精品PPT
一、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.
精品PPT
托勒密
地心说
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）进一步发展精而品逐PPT渐建立和完善起来。
（1）开普勒定律不仅适用于行星，也适用于卫星，只不过此时 比值 k 是由另一中心天体决定．
（2）开普勒定律是总结行星运动的观察结果而总结归纳出来的 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．
（3）开普勒定律只涉及运动学、几何学方面的内容。 （4）开普勒关于行星运动的确切描述，不仅使人们在解决行星
二、日心说
• 哥白尼在16世纪提出 了日心说．
• 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．
• 1543 年哥白尼的《天 体运行论》 出版，书 中详细描述了日心说 理论.
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）
高中物理 第六章 万有引力与航天 第1节 行星的运动课
[典 例 精 析] 【例2】 两颗小行星都绕太阳做圆周运动，其周期分别是T、3T，则( )
A.它们轨道半径之比为 1∶3 B.它们轨道半径之比为3 9∶1 C.它们运动的速度大小之比为3 3∶1 D.以上选项都不对
[基 础 梳 理] 1.开普勒三定律
(1)开普勒第一定律(椭圆轨道定律) ①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。 ②特性：如图1所示，金星、木星、水星、火星、土星、地球、天王星等行星绕太阳 运动的轨道均是椭圆，太阳位于椭圆的其中一个焦点上。
图1
1.了解开普勒第三定律中k值的大小只与中心天体的学研究的动力之一
说明
1.不要求掌握人类对行星运动规律认识的细节 2.不要求用开普勒三个定律求解实际问题
[基 础 梳 理] 1.地心说
(1)_地__球___是宇宙的中心，是静止不动的； (2)太阳、月亮以及其他行星都绕__地__球__运动； (3)地心说的代表人物是古希腊的科学家__托__勒__密__。
图4
2.说明：(1)开普勒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。 (2)在开普勒第三定律中，所有行星绕太阳转动的k值均相同，但对不同中心天体k值 _不__相__同__，k值的大小由__中__心__天__体__决定。
[典 例 精 析] 【例1】 火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知
图2
③名称介绍：如图2所示。 若太阳在左焦点上，行星在轨道上运行，则A为近日点，B为远日点，OB的长度a为椭 圆的半长轴，OD的长度b为椭圆的半短轴。 (2)开普勒第二定律(面积定律) ①内容：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的面积相等。 ②说明：如图3所示。
2017_2018学年高中物理第六章万有引力与航天1行星的运动课件新人教版必修2
(3)地心说的代表人物是古希腊科学家 托勒密 .
2.日心说
(1) 太阳 是宇宙的中心，是静止不动的，所有行星都绕太阳做 匀速圆周运动 ；
(2)地球是绕 太阳 旋转的行星；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旋转；
(3)太阳静止不动，因为地球每天自西向东自转一周，造成太阳每天东升
D.45天
r1 3 r 2 3 据开普勒第三定律得：T 2＝T 2， 1 2
T2＝
6.392×48 0003 天 ≈ 24.5 天 . 3 19 600
解析 答案
总结提升 开普勒第三定律揭示的是不同行星运动快慢的规律，应用时要注意以下两个
问题：
(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
解析
Hale Waihona Puke 答案二、行星运动的近似处理
由于大多数行星绕太阳运动的轨道与圆十分接近，因此，在中学阶段的
研究中可以按圆周运动处理，这样，开普勒三定律就可以这样表述： (1)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)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， r3 即T2＝k.
设地球与太阳的距离为r1，木星与太阳的距离为r2，
r2 则得r ＝ 1
3
T木 2＝ T地
2
3
122 12 ≈5.2，
解析 答案
所以r2≈5.2r1＝5.2天文单位，选项C正确.
Ⅲ
当堂达标检测
√
1.(对开普勒第三定律的认识)(多选)开普勒关于行星运动规律的表达式 3 a 为 2 ＝k，以下理解正确的是 T A.k是一个与行星无关的常量
高中物理第六章万有引力与航天1行星的运动课件新人教版必修2[1]
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远地点扫过的面积分别为12R21θ1和12R22θ2，则12R21θ1＝12R22θ2.
即12R21ω1Δt＝12R22ω2Δt
又v1＝R1ω1，v2＝R2ω2
故v1R1＝v2R2，vv12＝RR21＝RR地地＋＋hh12
[答案]
R地＋h2 R地＋h1
第二十九页，共40页。
1.开普勒第二定律不仅适用于以太阳为中心天体的运 动，也适用于以地球或其他星体为中心天体的运动.行星从近 日点向远日点运动，其速率减小，而由远日点向近日点运 动，其速率增大.
转周期， 行星有关的常量
不要误认 ③开普勒定律只阐述了行星的运
为是自转 动规律，而没有说明行星运动的
周期
状态变化的“动力学”原因
第十九页，共40页。
[经典讲练] [例1] (多选)如图所示，对开普勒第一定律的理解，下 列说法中正确的是( )
第二十页，共40页。
A．在行星绕太阳运动一周的时间内，它离太阳的距离 是不变化的
开普勒第一定律解决了行星运动的轨道问题，得出了行 星运动的轨道不是圆.行星与太阳的距离是不断变化的，太阳 并不是位于椭圆的中心，而是位于一个焦点处.不同行星的轨 道不同，但所有轨道有一个公共焦点.
第二十四页，共40页。
[对点训练 1] (多选)根据开普勒第一定律，下列说法正确 的是( )
A．太阳系中的所有行星有一个共同的轨道焦点 B．行星的运动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．日心说的说法是正确的
第三十三页，共40页。
速率降低到适当数值，从而使其沿着以月心为焦点的椭圆轨 道运动，椭圆轨道和月球表面在B点相切，这样就可实现 “嫦娥三号”在月球的表面登陆．如果月球半径为R0，求 “嫦娥三号”由A点运动到B点经历的时间．
高中物理第六章第1节行星的运动课件高一物理课件
12/10/2021
第八页，共三十八页。
判一判 (1)行星绕太阳运动一周的时间内，它离太阳的距离 是变化的．( √ ) (2)地球绕太阳运动的速度是不变的．( × ) (3)公式Ta32＝k，只适用于轨道是椭圆的运动．( × ) (4)太阳系中所有天体的运动都可看做匀速圆周运动．( × ) (5)8 大行星的运动轨迹近似为一系列的同心圆．( √ ) (6)行星的轨道半径越大，其公转周期就越长．( √ )
12/10/2021
第二十四页，共三十八页。
命题视角 2 对开普勒第三定律的应用 地球到太阳的距离为水星到太阳距离的 2．6 倍，那么地
球和水星绕太阳运转的线速度之比为多少？ [思路点拨] 由开普勒第三定律先求出周期之比，然后由圆周运动 有关公式计算．12/10/20来自1第二十五页，共三十八页。
[解析] 设地球绕太阳的运行周期为 T1，水星绕太阳的运行周期
公式：Ta32＝k，k 是一 个与行星_无__关____的 常量
12/10/2021
第七页，共三十八页。
三、行星运动的近似处理
1．行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在____圆__心_____．
2．行星绕太阳做__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，即__Tr_32_＝__k_____．
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__的__面__积______
12/10/2021
第六页，共三十八页。
公式或图示
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______
高中物理 第六章 万有引力与航天 第1节 行星的运动课件 高中物理课件
定律
二次方的比值都相等，表达式为__Tr_32_＝__k_
2021/12/10
第六页，共二十八页。
1．自主思考——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)造成天体每天东升西落的原因是天空不转动，只是地球每天自西向
东自转一周。
( ×)
(3)与日地距离相比，恒星离地球都十分遥远。
行星沿椭圆轨道运动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 三定律
对周期长 短的认识
椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期 越长
该定律不仅适用于行星，也适用于其他天 体
常数k与其中心天体有关
2021/12/10
第十一页，共二十八页。
[典例] 火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开
4．公式
r3 T2
＝k，对于同一中心天体的不同行星k的数值相
同，对于不同的中心天体的行星k的数值不同。
2021/12/10
第十九页，共二十八页。
[典例] 飞船沿半径为 R 的圆周绕地球运动，其 周期为 T。如果飞船要返回地面，可在轨道上某点 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， 如图所示。如果地球半径为 R0，求飞船由 A 点运动到 B 点所需要的时间。
2021/12/10
第九页，共二十八页。
对开普勒行星运动定律的理解
定律 认识角度
理解
开普勒 第一定
律
各行星的椭圆轨道尽管大小不同，但太阳 对空间分
是所有轨道的一个共同焦点 布的认识
不同行星的轨道是不同的，可能相差很大
高中物理必修教学课件-第六章万有引力与航天行星的运动-ppt精品课件
转轨道的半Ta 长地地32 轴Ta 月月32 为a月，周期为T月，则
=
C. T表示行星运动的自转周期
D. T表示行星运动的公转周期
2019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)
【特别提醒】 （1）天体运动的轨迹一般是椭圆，有些星体（行星、卫星）的 轨迹近似为圆，为方便分析，可当作圆轨道处理。 （2）在开普勒第三定律中，所有行星绕太阳转动的k值均相同； 但对于不同的天体系统k值不相同。k值的大小由系统的中心天体 决定。
(3)内容：他假设地球并不是宇宙 的中心，太阳是静止不动的，地
➢ 日心说的局限性：
日心说相对地心说能更完美 地解释天体的运动，但这 两种学说都不完善。
因为太阳、地球等天体都是
2019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)
➢ 天文学家对天体运动进一步的 研究
2019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)
3.开普勒第三定律（周期定律）
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。
R3 T2 k
说明：①行星绕太阳的运动都符合上述表达式，如
都绕太阳转动时有：
，比值k是一个与
关的物理量，只与中心天体有关。 ②对于同一个行星的不同卫星，它们也符合此运动
2019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)
感谢观看，欢迎指导！ 1.某林场中繁殖力极强老鼠种群数量的增长会受密度制约
2.鱼塘中某种鱼的养殖密度不同时,单 位水体 该鱼的 产量有 可能相 同
高中物理第六章万有引力与航天6.1行星的运动课件新人教必修
的一个焦点上
开普勒第 二定律
对任意一个行星来说，它与 太阳的连线在相等时间内
扫过的面积相等
公式：Ta32＝
开普勒第 三定律
所有行星的轨道的半长轴 a k，k 是一个
的三次方跟它的公转周期 T 与行星无关
的二次方的比值都相等
的常量
☆思考：如图，a、b 分别是远日点和近日点，试根据开普 勒第二定律分析行星在近日点和远日点附近运动时速度哪个较 大，哪个较小？
D．k 值仅由被环绕星球的质量决定
解析：公式RT23＝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
3．两颗人造卫星 A、B 绕地球做圆周运动，周期之比为 TA：
TB＝1：8，则轨道半径之比为( )
A.RRAB＝4
B.RRAB＝14
C.RRAB＝2 解析：A、B
两卫星都D绕.RRAB地＝球12 做圆周运动，则RT2A3A＝RT2B3B.又已
知 TA:TB＝1:8，解得RRAB＝14.
答案：B
提示：根据开普勒第二定律，行星与太阳的连线在相等的时 间内扫过的面积相等，就可判断行星在近日点附近运动时速度较 大而在远日点附近运动时速度较小．
判一判 (1)太阳是整个宇宙的中心，其他天体都绕太阳运动．( × ) (2)太阳系中所有行星都绕太阳做匀速圆周运动．( × ) (3)太阳系中所有行星都绕太阳做椭圆运动，且它们到太阳 的距离各不相同．( √ ) (4)太阳系中所有行星都绕太阳在同一个平面内运动．( × ) (5)太阳系中越是远离太阳的行星，运行周期就越大．( √ )
开普勒第 二定律
对任意一个行星来说，它与 太阳的连线在相等时间内
扫过的面积相等
公式：Ta32＝
开普勒第 三定律
所有行星的轨道的半长轴 a k，k 是一个
的三次方跟它的公转周期 T 与行星无关
的二次方的比值都相等
的常量
☆思考：如图，a、b 分别是远日点和近日点，试根据开普 勒第二定律分析行星在近日点和远日点附近运动时速度哪个较 大，哪个较小？
D．k 值仅由被环绕星球的质量决定
解析：公式RT23＝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
3．两颗人造卫星 A、B 绕地球做圆周运动，周期之比为 TA：
TB＝1：8，则轨道半径之比为( )
A.RRAB＝4
B.RRAB＝14
C.RRAB＝2 解析：A、B
两卫星都D绕.RRAB地＝球12 做圆周运动，则RT2A3A＝RT2B3B.又已
知 TA:TB＝1:8，解得RRAB＝14.
答案：B
提示：根据开普勒第二定律，行星与太阳的连线在相等的时 间内扫过的面积相等，就可判断行星在近日点附近运动时速度较 大而在远日点附近运动时速度较小．
判一判 (1)太阳是整个宇宙的中心，其他天体都绕太阳运动．( × ) (2)太阳系中所有行星都绕太阳做匀速圆周运动．( × ) (3)太阳系中所有行星都绕太阳做椭圆运动，且它们到太阳 的距离各不相同．( √ ) (4)太阳系中所有行星都绕太阳在同一个平面内运动．( × ) (5)太阳系中越是远离太阳的行星，运行周期就越大．( √ )
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D．所有行星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
解析：选D 由开普勒行星运动定律可知所有行星轨道都是椭 圆，太阳位于一个焦点上，行星在椭圆轨道上运动的周期T和半 a3 长轴a满足 T2 ＝k(常量)，对于同一中心天体，k不变，故A、B、 C都错误，D正确。
图 611
提示：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：火星的公转律
认识角度
理解 各行星的椭圆轨道尽管大小不同，但太阳
对空间分
布的认识
是所有轨道的一个共同焦点
不同行星的轨道是不同的，可能相差很大
定律
二、 开普勒行星运动定律
内容
图示
所有行星绕太阳运动的轨道都
椭圆 ，太阳处在椭圆的一个 开普勒第 是_____
一定律(椭 焦点上 圆定律) 说明 不同行星绕太阳运动时
的椭圆轨道是不同的
内容 对任意一个行星来说，它与太阳 开普勒第 的连线在相等的时间内扫过相等
图示
面积 二定律(面 的______
积定律) 说明 行星在近日点的速率大于 在远日点的速率
三次 所有行星的轨道的半长轴的_____
开普勒第 三定律(周 期定律)
方 跟它的公转周期的________ 二次方 的 ___
比值都相等 说明 a3 T 2＝k，比值k是一个取决
于中心天体的常量
三、行星运动的近似处理
定律
近似处理方法
开普勒第一 行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在 定律
圆心 _____
1．16 世纪，哥白尼根据天文观测的大量资料，经过多年的潜心研究， 提出“日心说”的如下四个基本论点，这四个基本论点目前不存 在缺陷的是 ( ) A．宇宙的中心是太阳，所有的行星都在绕太阳做匀速圆周运动 B．地球是绕太阳做匀速圆周运动的行星；月球是绕地球做匀速圆 周运动的卫星，它绕地球运动的同时还跟地球一起绕太阳运 动 C．天穹不转动，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，其他恒星离地球都十分遥远，比日地间的距 离大很多
2．合作探究——议一议 (1)地心说和日心说是两种截然不同的观点，现在看来这两种观点 哪一种是正确的？
提示：两种观点受人们意识的限制，是人类发展到不同历史 时期的产物。两种观点都具有历史局限性，现在看来都是不 完全正确的。
(2)如图 611 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。
认识角度
理解 行星沿椭圆轨道运动靠近太阳时速度增 大，远离太阳时速度减小
开普勒第 对速度大 二定律 小的认识
近日点速度最大，远日点速度最小
椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周 期越长
开普勒第 对周期长
三定律 短的认识
该定律不仅适用于行星，也适用于其他 天体
常数k与其中心天体有关
[典例]
火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开 ( )
开普勒第二 对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度 定律 (或线速度大小) 不变 ，即行星做_____________ 匀速圆周运动
公转周期的 轨道半径 的三次方跟它的________ 开普勒第三 所有行星_________ r3 定律 二次方的比值都相等，表达式为_______ T2＝k
1．自主思考——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)造成天体每天东升西落的原因是天空不转动，只是地球每天自西向 东自转一周。 (3)与日地距离相比，恒星离地球都十分遥远。 (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。 (7)在中学阶段可认为地球围绕太阳做圆周运动。 (×) (√ ) (×) (×) (√) (√ )
普勒行星运动定律可知 A．太阳位于木星运行轨道的中心 B．火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等
C．火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之 比的立方 D．相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太 阳连线扫过的面积
[解析]
太阳位于木星运行椭圆轨道的一个焦点上，选项A
错误。由于火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，火星和木 星绕太阳运行速度的大小变化， 选项B错误。根据开普勒行星 运动定律可知，火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半 长轴之比的立方，选项C正确。相同时间内，火星与太阳连线扫 过的面积不等于木星与太阳连线扫过的面积，选项D错误。 [答案] C
对开普勒行星运动定律理解的两点提醒 (1)开普勒行星运动定律是对行星绕太阳运动的总结， 实践表明该定律也适用于其他天体的运动，如月球绕地球的 运动，卫星(或人造卫星)绕行星的运动。 (2)开普勒第二定律与第三定律的区别：前者揭示的是 同一行星在距太阳不同距离时的运动快慢的规律，后者揭示 的是不同行星运动快慢的规律。
解析：选D 开普勒三定律指出，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。行星在椭圆轨道 a3 上运动的周期T和半长轴a的关系为 T2 ＝k(常量)，整个宇宙是 在不停地运动的。所以目前只有D中的观点不存在缺陷。
2．下列关于行星绕太阳运动的说法中，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．离太阳越近的行星运动周期越长
第 1节
行星的运动
1．德国天文学家开普勒用了20年的时间研究 了丹麦天文学家第谷的行星观测记录，发 现了行星运动定律。 2．开普勒第一定律指明行星绕太阳的轨道为 椭圆轨道，而非圆轨道；第二定律可导出 近日点速率大于远日点速率；第三定律指 明了行星公转周期与半长轴间的定量关 系。 3．近似处理时，可将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 a3 一中心天体的行星或卫星， T2 ＝k中的k值 均相同。
一、 地心说与日心说
内容 局限性
地 地球是宇宙的中心，而且是 心 静止不动的，太阳、月亮以 说 及其他行星都绕地球运动 日 太阳是宇宙的中心，且是静 心 止不动的，地球和其他行星 说 都绕太阳运动
都把天体的运动看得很神 圣，认为天体的运动必然 是最完美、最和谐的匀速 圆周运动，但计算所得的 第谷 数据和丹麦天文学家_____ 的观测数据不符