6.1行星的运动
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人教版高一物理必修2第六章 6.1行星的运动(共30张PPT)
1.地心说
代表人物： 托勒密
观点： 地球是宇宙的中心，是静
止不动的，太阳、月亮以及其 他行星都绕地球运动。
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。
托勒密的天体模型之所以能够流行千年，是有它的优点和历史原因的。
训练4、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( B ) A．3∶1 B．9∶1 C．27∶1 D．18∶1
训练5、如图所示是行星 m 绕恒星 M 运动的情况
示意图，则下列说法正确的是( C )
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
①水星、木星、金星、火星、土星五颗行星和地球一 样，都在圆形轨道上匀速率地绕太阳公转。
②月球是地球的卫星，它在以地球为中心的圆轨道上， 每月绕地球转一周，同时跟地球一起绕太阳公转。
③地球每天自转一周，天穹实际上不转动，因地球自 转才出现日月星辰每天东升西落的现象。
④恒星和太阳间的距离十分遥远，比日地间的距离要 大得多。
约在公元前260年，古希腊天文学家阿利斯塔克最早提出了日心说的观 点。但真正发展并完善日心说的，是来自波兰的哥白尼（1473-1543）。
你从哥白尼身上学到了什么？
材料1：哥白尼坚信宇宙与自然是美的，而美的东 西是简单与和谐的。 对描述自然追求简单和谐是科学研究的动力之一。
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，行星运动的一年周期是地球 每年绕太阳公转一周的反映。主要内容是：
十六世纪“日心说”创立之前的一千多年中，“地心 说”一直占统治地位，并长期为教会所利用，宣称恒星 天上面是最高天，也就是天神的住所。由于这一学说没 有反映行星运动的本质，经不起长时间的观测检验，后 来为哥白尼“日心说”所推翻。
代表人物： 托勒密
观点： 地球是宇宙的中心，是静
止不动的，太阳、月亮以及其 他行星都绕地球运动。
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。
托勒密的天体模型之所以能够流行千年，是有它的优点和历史原因的。
训练4、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( B ) A．3∶1 B．9∶1 C．27∶1 D．18∶1
训练5、如图所示是行星 m 绕恒星 M 运动的情况
示意图，则下列说法正确的是( C )
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
①水星、木星、金星、火星、土星五颗行星和地球一 样，都在圆形轨道上匀速率地绕太阳公转。
②月球是地球的卫星，它在以地球为中心的圆轨道上， 每月绕地球转一周，同时跟地球一起绕太阳公转。
③地球每天自转一周，天穹实际上不转动，因地球自 转才出现日月星辰每天东升西落的现象。
④恒星和太阳间的距离十分遥远，比日地间的距离要 大得多。
约在公元前260年，古希腊天文学家阿利斯塔克最早提出了日心说的观 点。但真正发展并完善日心说的，是来自波兰的哥白尼（1473-1543）。
你从哥白尼身上学到了什么？
材料1：哥白尼坚信宇宙与自然是美的，而美的东 西是简单与和谐的。 对描述自然追求简单和谐是科学研究的动力之一。
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，行星运动的一年周期是地球 每年绕太阳公转一周的反映。主要内容是：
十六世纪“日心说”创立之前的一千多年中，“地心 说”一直占统治地位，并长期为教会所利用，宣称恒星 天上面是最高天，也就是天神的住所。由于这一学说没 有反映行星运动的本质，经不起长时间的观测检验，后 来为哥白尼“日心说”所推翻。
高中物理课件-6.1行星的运动
观察下图是按不同比例尺绘 制的太阳系八颗行星及冥王 星的轨道
实际上，行星的轨道与 圆十分接近，所以在中学阶 段的研究中我们按圆轨道处 理.这样就可以说:
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 （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。
3. 36 ×1018 3. 36 ×1018 3. 31 ×1018 3. 36 ×1018 3. 36 ×1018 3. 36 ×1018
3. 37 ×1018 3. 36 ×1018
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
a
a3 T2 k
比值k是与行星无关，而
离太阳 近时速 度快， 离太阳 远时速 度慢。
你从中发现了什么？
行星
水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星
半长轴a／106 km 公转周期／T k＝R3 /结T2／(论m3 • s2)
57 108 149 228 778 1426 2869 4495
87.97 225 365 687 4333 10759 30686 60188
二、开普勒行星运动定律？
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。
被称为“天空的立法 者”。
开普勒
1、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。
2、开普勒第二定律：
对于每一个行星，太阳和行星的连线在相 等的时间内扫过的面积相等。
6.1行星的运动xyr
应用1—1 关于 “ 日心说 ” 和 “ 地心说 ” 的 关于“ 日心说” 地心说” 应用 一些说法中，正确的是( ) 一些说法中，正确的是 • A．地球是宇宙的中心，是静止不动的 ．地球是宇宙的中心， • B． “ 太阳从东方升起 ， 在西方落下 ” ， ． 太阳从东方升起， 在西方落下” 这说明太阳绕地球转动， 这说明太阳绕地球转动，地球是不动的 • C．如果认为地球是不动的 以地球为参考 ． 如果认为地球是不动的(以地球为参考 系)，行星运动的描述不仅复杂且问题很多 ， • D．如果认为太阳是不动的 以太阳为参考 ． 如果认为太阳是不动的(以太阳为参考 系)，则地球和其他行星都在绕太阳转动 ， 答案： 答案：CD
【例 1】 】 16 世纪，哥白尼根据天文观测的大量资料， 世纪，哥白尼根据天文观测的大量资料，
多年的天文观测和潜心研究，提出“日心说” 经过 40 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，这四个基本论点目前看存在缺陷的是( 四个基本论点，这四个基本论点目前看存在缺陷的是 )
• A．宇宙的中心是太阳，所有的行星都在绕太阳做匀 ．宇宙的中心是太阳， 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 ．地球是绕太阳做匀速圆周运动的行星， 球做匀速圆周运动的卫星， 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 ．天穹不转动，因为地球每天自西向东转一周， 成天体每天东升西落的现象 • D．与日地距离相比，恒星离地球都十分遥远，比日 ．与日地距离相比，恒星离地球都十分遥远， 地间的距离大的多 【答案】 ABC 答案】
哥白尼
布鲁诺
伽利略
2、开普勒行星运动定律 、
6.1 行星的运动
选做题
1、已知宇宙飞船离地面的最大距 离为183km，最近距离为24.4km，求飞 船绕地球运转的周期。地球的开普勒恒 量k=1.01×1013m3/s2
（提示：注意地球半径）
选做题
2、某行星绕太阳运行的椭圆轨道运动， 如图，F1、F2是椭圆轨道的两个焦点，太阳 在焦点F1上。已知两个焦点的连线与椭圆的 交点A到F1距离为a，与交点椭圆的交点B到 F1距离为b，则行星在A、B两点的速率之比 为多大？
开普勒三条定律
开普勒第二定律 （亦称面积定律） 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。(近日点速率最大，远日点速率最小)
开普勒三条定律
开普勒第三定律 （亦称周期定律） 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。 即：a3 / T 2 = k
K是一个只决定于被绕天体（中心天体） 质量的物理量
3、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 在轨道上的某点A处，将 速率减小到适当数值，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点到B 点所需的时间。
地球
R
R0
6.1 行星的运动
地球
银河中的太阳系
开普勒三条定律的得出
星体做匀速 圆周运动
二十年的 精心观测
第 谷（丹麦）
十年多的 刻苦计算 开普勒（德国）
否定19种假设
结论:认为行星轨道 为椭圆
开普勒三条定律
开普勒第一定律 （亦称轨道定律） 所有的行星围绕太阳运动的轨道 是椭圆，太阳处在所在椭圆的一个焦 点上。
例题一：
• 某一人造卫星绕地球做匀速 圆周运动,其轨道半径为月球 绕地球轨道半径的1/3,则卫 星运行的周期大约是多少?
6.1《行星的运动》
Mm F=G 2 r
M F ∝ 2 r
结论符合猜想， 结论符合猜想，猜想有可能正确 第五步——实验验证 第五步 实验验证
随 堂 关于行星对太阳的引力的说法中正确的 练 是（ A ） 习 A.行星对太阳的引力与太阳对行星的 行星对太阳的引力与太阳对行星的
行星对太阳的引力与太阳对行星的 引力是同一性质的力 B.行星对太阳的引力与太阳的质量成 行星对太阳的引力与太阳的质量成 正比， 正比，与行星的质量无关 C.太阳对行星的引力大于行星对太阳 太阳对行星的引力大于行星对太阳 的引力 D.行星对太阳的引力大小与太阳的质 行星对太阳的引力大小与太阳的质 量成正比， 量成正比，与行星距太阳的距离成反比
3
r
B
)3
=k
1 (r + R )T t = T'= 2 4r
r+R 2r
[课堂训练 课堂训练] 课堂训练 1．下列说法正确是 ( D ) 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.太阳是宇宙的中心，所有天体都绕 太阳运动 C.太阳是静止不动的，地球和其他行 星都绕太阳运动 D．“地心说”和哥白尼提出的“日 心说”现在看来都是不正确的
笛卡尔
行星的运动是太阳吸引的缘 故，并且力的大小与到太阳距 离的平方成反比。 离的平方成反比。
胡克
科 学 足 迹
当年牛顿在前人研 究的基础上， 究的基础上，并凭借其 超凡的数学能力和坚定 的信念，深入研究， 的信念，深入研究，最 终发现了万有引力定律 万有引力定律。 终发现了万有引力定律
牛顿 (1643—1727) (1643— 英国著名的物理学家
A
r
R
B
【解析】： 解析】
（1）A、B均在飞船绕太阳运动的椭圆轨 ） 、 均在飞船绕太阳运动的椭圆轨 道上， 为近地点， 为远地点 为远地点， 道上，且A为近地点，B为远地点， 为近地点 故VA>VB
6.1 行星的运动
周期为 T1，则
C．T 表示行星的自转周期 D．T 表示行星的公转周期
6.两颗人造地球卫星 A 和 B，A 一昼夜绕地球转动 圈，B 一昼夜绕地球转动 圈， 那么 A 和 B 的运行轨道半径之比 ∶ 等于多少？
6. 3 nB 2 ∶ 3 nA2
【解析】：根据开普勒第三定律知 RA 3 (TA )2 ，所以先根据转速求出周期之
2．银河系中有两颗行星环绕某恒星运转，从天文望远镜中观 察它们的运转周期为27：1，则它们的轨道半长轴比是
() A．3：1 B．9：1 C．27：1 D．1：9
R13 T12
R23 T2 2
R13 R23
T12 T22
R1 3 T1
R2
T2
3．已知金星绕太阳公转的周期小于地球绕太阳公转的周期，
秋89天
冬90天
秋冬两季比春夏两季时间短
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
假设地球绕太阳的运动是一个椭圆
运动,太阳在焦点上,根据曲线运动的 特点，得在秋分到冬至再到春分的时 间比从春分到夏至再到秋分的时间短， 所以秋冬两季比春夏两季要短。
行星的速率为va，则过近日点时行星的速率
为（ C ）
A’
• A. vb b va
a
B bO
a
A
• B. vb a va
B’
b
• C. vb a va
b
• D. vb b va
a
1 2
vata
1 2
vbtb
vaa vbb
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.
高一物理必修二6.1行星的运动
• 五、饱经风霜的“爱神” 小行星 既然被取名为“Eros”， “爱神”小行星在人们的 心中是一个漂亮、干净的 形象。但登陆“爱神”的 Shoemaker号探测器发回 的照片却告诉我们，情况 并非如此。照片显示，行 星表面布满了坑洞——这 些坑洞是由火山爆发以及 小行星相撞形成。
“最酷最炫”的太空图片 ６
“最酷最炫”的太空图片 ９
九、笼罩在沙尘阴霾中的火 星 这是两幅摄于不同时间 的火星图片。左边的一 幅摄于今年七月火星离 地球最近时，当时火星 正对着太阳，星球被照 得通亮，山脉沟壑清晰 可见；右边的一幅摄于 今年九月初，那时，火 星上的沙尘暴已经肆虐 了近两个月，整个火星 笼罩在一片沙尘阴霾之 中。幸亏地球上没有出 现这样的沙尘暴！
5、行星绕恒星的运动轨道如果是圆形，那么运行周期T 的平方与轨道半径r的三次方的比为常数，设T2/r3=k,则 常数k的大小( A ) A. B. C. D. 只与恒星的质量有关 与恒星的质量及行星的的质量有关 只与行星的质量有关 与恒星的质量及行星的的速度有关
小结： R3/T2=k，无论是对于不同行星绕太阳转还是 对于不同卫星绕同一个行星转，都是合适的， 只是k值不同，k与行星或卫星无关，仅与中 心天体有关。
“最酷最炫”的太空图片 ４
四、怒气冲冲的太阳 千万别去惹“太阳 公公”，他烦着呢。太 阳风暴平均 11 年爆发一 次，太阳释放出能量最 旺的耀斑，太阳风暴图 片的确很美，但千万别 跑到操场上看太阳、找 耀斑，因为“太阳公公” 怒气未消，他灼热的 “目光”会让你的眼睛 很受伤。
“最酷最炫”的太空图片 ５
“最酷最炫”的太空图片 2
• 二、让无数人倾倒的 狮子座流星雨 11月显身的狮子 座流星雨让无数人为 之倾倒。这次流星雨 多而密，天文迷借此 机会许完了整个世际 的心愿。
新人教版高中必修2物理《6.1行星的运动》(35张ppt) (共35张PPT)
课本“36页：问题与练习”2题 训练8、开普勒行星运动三定律不仅适用于行星 绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动．如 果一颗人造地球卫星沿椭圆轨道运动，它在离地 球最近的位置（近地点）和最远的位置（远地点）
的速度相比，哪点的速度比较大？ （A ）
A．在近地点的速度大
B．在远地点的速度大
C．在近地点的速度和远地点的速度相等
分析：
T2=
答案：2062年
=76.4年
• 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。 2021/3/62021/3/6Saturday, March 06, 2021
• 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。2021/3/62021/3/62021/3/63/6/2021 4:56:41 PM
• 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
• 训练6、有一个名叫谷神的小行星，质量为
m＝1.00×1021 kg，它的轨道半径是地球绕
太阳运动半径的2.77倍，求谷神星绕太阳一
周所需要的时间．
课本“36页：问题与练习”1题
训练7、地球公转轨道半径在天 文学上常用来作为长度单位， 叫做天文单位，用来度量太阳 系内天体与太阳的距离。已知 火星公转的轨道半径是1.5天 文单位，根据开普勒第三定律， 火星公转周期是多少天？
开普勒第一定律
开普勒
轨
道
定
律
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
了解椭圆
请请三看位图同6学.6-，1用：一根绳子和粉笔： （了1）解画椭一圆个的椭圆画，法指，出焦点位置、半长轴
人教版高一物理必修2 6.1行星的运动 课件(41张PPT)
(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
(3)所以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。 总体来说，就是变速椭圆运动作为匀速圆周 运动处理，对应的半长轴即为圆的半径。
课堂小结
1 .地心说与日心说
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。
(2)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 联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。
a3 T2
(2)德国物理学家开普勒的研究.
总结了他的导师第谷的 全部观测资料，在他最初研 究时，他得到的结果与第谷 的观察数据相差8′，而当时 第谷公认的误差位2′,开普勒 想,这8/可能就是认为行星绕 太阳匀速圆周运动造成的.后 来他花了四年时间一遍一遍 地进行数学计算，通过计算 这一怀疑使他发现了行星运 动三大定律.
经过长期繁复的计算和无数次失败，他终于发
现了行星运动的第三条定律：“行星公转周期的平
方等于轨道半长轴的立方。”这一结果发表在1619
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，恒星离地球都十分遥远，比日地 间的距离大得多。
分析
所有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；行星在椭圆 轨道上运动的周期Ｔ和轨道半长轴满足恒量,故 所有行星实际并不是在做匀速圆周运动，整个 宇宙是在不停运动的。
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
(3)所以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。 总体来说，就是变速椭圆运动作为匀速圆周 运动处理，对应的半长轴即为圆的半径。
课堂小结
1 .地心说与日心说
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。
(2)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 联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。
a3 T2
(2)德国物理学家开普勒的研究.
总结了他的导师第谷的 全部观测资料，在他最初研 究时，他得到的结果与第谷 的观察数据相差8′，而当时 第谷公认的误差位2′,开普勒 想,这8/可能就是认为行星绕 太阳匀速圆周运动造成的.后 来他花了四年时间一遍一遍 地进行数学计算，通过计算 这一怀疑使他发现了行星运 动三大定律.
经过长期繁复的计算和无数次失败，他终于发
现了行星运动的第三条定律：“行星公转周期的平
方等于轨道半长轴的立方。”这一结果发表在1619
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，恒星离地球都十分遥远，比日地 间的距离大得多。
分析
所有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；行星在椭圆 轨道上运动的周期Ｔ和轨道半长轴满足恒量,故 所有行星实际并不是在做匀速圆周运动，整个 宇宙是在不停运动的。
人教版高一物理必修2 6.1行星的运动 课件
T2
长轴
短
轴
①行星绕太阳运动都符合：
对于地球和木星，就有：
R地3 R木3 k T地 2 T木 2
注意： 比值K是一个与行星本身无关 的比值，K只与中心天体（恒星）有关
在运用开普勒定律时注意：
开普勒定律不仅适用于行星，也适用于卫星。
(卫星绕行星转动时，k值与行星的质量有关)
行星轨道都是椭圆，与圆近似，在中学阶段研究
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。
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。
近处速 度快
远处速 度慢
开普勒第三定律：
所有行星的椭圆轨道的半长轴 的三次方跟它的公转周期的二次 方的比值都相等。
表达式：a3 = k
“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 体都是运动的，鉴于当时对自然科学 的认识能力，总的说来，“日心说” 比“地心说”更先进。
3、日心说的进一步完善
(1)天才观察者：第谷·布拉赫（1546-1601）
第谷是丹麦的天文学家，是一位出色的预测家，他用了二十 年时间观测记录了行星，月亮，彗星的位置，第谷本人虽然 没有准确描绘出行星运动的规律，但为后人提供了坚实的基 础
发现行完善
（2）天才观察者：开普勒
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。
(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 太阳处在椭圆的一 个焦点上
太阳
●
焦点
焦点
新人教版物理必修二6.1《行星的运动》 (共18张PPT)
他数学非常好，还学习了古希腊语和拉丁语。
约
翰
数尼
学斯
-
天 才
开 普
勒
1594年，开普勒还没有结束硕士的学习，就接到了教会学校的数学教师 的任命，并且可以参加年历的编制工作。
1595年开普勒出版了自己的处女作《宇宙的奥秘》，并将书寄给了第谷。
第谷出身于丹麦贵族家庭，14岁因 为一次日食对天文学产生浓厚的兴趣。 他有很高的观测才能，深受丹麦国王的 赏识。但是丹麦国王去世了，没有了支 持者，被极度的臣子驱赶离开了丹麦。 但是爱好天文学的奥地利国王“普道尔 夫二世”支持了他吗，在布拉格为他建 造了一个天文台。
新人教版物理必修二6.1《行星的运动 》 (共18张PPT)
新人教版物理必修二6.1《行星的运动 》 (共18张PPT)
20世纪英国物理学家卢瑟福说 过：任何一个人都不可能突然作 出重大的发现，因为这部符合事 物发展的规律。科学是一步一步 的前进的，每个人都要一考前辈 的工作......科学家不是一考 某个人的思想、而是一考千人凝 聚的智慧。开普勒发现行星运行 定律正是体现了知识的继承、积 累和发展。
新人教版物理必修二6.1《行星的运动 》 (共18张PPT)
远在布拉格的帝谷听说了开普勒的遭遇，邀请开普 勒来到布拉格，帮助他一起完成观测行星运行的工作。 与1600年，开普勒出事后，他来到了布拉格，当弟谷的 观测行星运行的得力助手。 好景不长，没有多久，第谷生病不治去世了，将珍贵的20 年的观测数据留给了开普勒。
二、开普勒行星运动定律
开普勒第三定律 所有行星的轨道的半长轴的三次方跟 （周期定律） 它的公转周期的二次方的比值都相等
表达式：
新人教版物理必修二6.1《行星的运动 》 (共18张PPT)
约
翰
数尼
学斯
-
天 才
开 普
勒
1594年，开普勒还没有结束硕士的学习，就接到了教会学校的数学教师 的任命，并且可以参加年历的编制工作。
1595年开普勒出版了自己的处女作《宇宙的奥秘》，并将书寄给了第谷。
第谷出身于丹麦贵族家庭，14岁因 为一次日食对天文学产生浓厚的兴趣。 他有很高的观测才能，深受丹麦国王的 赏识。但是丹麦国王去世了，没有了支 持者，被极度的臣子驱赶离开了丹麦。 但是爱好天文学的奥地利国王“普道尔 夫二世”支持了他吗，在布拉格为他建 造了一个天文台。
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20世纪英国物理学家卢瑟福说 过：任何一个人都不可能突然作 出重大的发现，因为这部符合事 物发展的规律。科学是一步一步 的前进的，每个人都要一考前辈 的工作......科学家不是一考 某个人的思想、而是一考千人凝 聚的智慧。开普勒发现行星运行 定律正是体现了知识的继承、积 累和发展。
新人教版物理必修二6.1《行星的运动 》 (共18张PPT)
远在布拉格的帝谷听说了开普勒的遭遇，邀请开普 勒来到布拉格，帮助他一起完成观测行星运行的工作。 与1600年，开普勒出事后，他来到了布拉格，当弟谷的 观测行星运行的得力助手。 好景不长，没有多久，第谷生病不治去世了，将珍贵的20 年的观测数据留给了开普勒。
二、开普勒行星运动定律
开普勒第三定律 所有行星的轨道的半长轴的三次方跟 （周期定律） 它的公转周期的二次方的比值都相等
表达式：
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高中物理必修二 G6.1行星的运动
R3 T2
K
'
例．两个行星的质量分别是m1、m2，它们绕太
阳运行的轨道半长轴分别是R1和R2，则它们的公
转周期之比为多少？
T : T R13
12
R23
实际上行星绕太阳的运动很 接近圆，在中学阶段，可近似 看成圆来处理问题，那么开普 勒三定律的形式又如何？
1、多数行星绕太阳运动的轨道十分接 近圆，太阳处在圆心；
【思考】（1）为什么行星近日点速率最大， 远日点速率最小？ （2）若行星的运动轨迹为圆，则行星做什么 运动？ 匀速圆周运动。
二、开普勒三大定律
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。
a3 T2
k
从开普勒第一、二定律
的得出(1609年)到第三
a
浑天仪
张衡（东汉）
2、国外学者对天体运动的认识
（1）托勒密的“地心说”体系 地球是世界的中心,且静止不动,一
切行星绕地球做匀速圆周运动。
托勒密（古希腊）
（2）哥白尼的“日心说”革命
太阳是世界的中心,并且静止不动, 一切行星都围绕太阳做匀速圆周运动。
哥白尼 (波兰)
“日心说”的传播和发展
（1）布鲁诺：信奉日心说，追求 真理，不畏权势，不怕牺牲，最 后被教廷处以火刑，在罗马鲜花 广场英勇就义。
第谷(丹麦)
↓
（公认误差2分）
↓
四年多的刻苦计算 → 8分的误差 ←二十年的精心观测
相信真理，
↓
否定19 种假设 实事求是，
↓
不迷信权威！ 行星轨道为椭圆 用数据说话！
二、开普勒三大定律
太阳 焦点
开普勒 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，太阳处在椭圆的一个 焦点上。
人教版高中物理必修二6.1行星的运动
即：a3 / T 2 = k
K是一个只决定于被绕天体（中心天体）物理量
a
3 木
a
3 火
a
3 地
k
T木2 T火2 T地2
a
3 月
a
3 卫
k'
a
T月2 T卫2
人教版高中物理必修二6.1行星的运动
人教版高中物理必修二6.1行星的运动
注意：
（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 是由行星质量所决定的另一恒量．
哥白尼雕像（加沙）
人教版高中物理必修二6.1行星的运动
人教版高中物理必修二6.1行星的运动
二.开普勒对行星运动的描述
人教版高中物理必修二6.1行星的运动
人教版高中物理必修二6.1行星的运动
形成过程：
若是匀速圆 周运动……
怎么回事
开普勒（德国）
呢…… 第 谷（丹麦）
潜心研究
→
8分的误差
←
↓
二十年的精心观测
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第六章 万有引力与航天
人教版高中物理必修二6.1行星的运动
第一节 行星的运动
人教版高中物理必修二6.1行星的运动
一.古代关于天体运动的两种观点
1.地心说：
形成:
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
（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。
若tAB= tCD = tEK ，则sAB= sCD = sEK
人教版高中物理必修二6.1行星的运动
V近>V远
课件8:6.1行星的运动
日 心 说
代表人物 哥白尼
假设地球并不是宇宙的中心，太阳是静止 不动的，地球和其他行星都绕太阳运动。
“日心说”和宗 教的主张相反，意 大利学者布鲁诺被 宗教裁判所活活烧 死。伽利略受到残 酷的迫害。
6
“日心说”能解释很多“地心说”不能解释的现象， 则“日心说”更科学、更接近事实。 如：若地球不运动，昼夜交替是太阳绕地球运动形 成的，那么每天的情况就应是相同，事实上，每天白 天的长短不同，冷暖不同，而“日心说”则能说明这 种情况；白昼是地球自转形成的，而四季是地球绕太 阳公转形成的。
的三次方与公转周期的平方的比值相等.
体有关。
R 长轴
短 轴
21
22
说
直接经验 宗教神学
代表人物 托勒密
统治地位
4
后来对行星的运动观测越来越精确，有一些行星 的逆行难以解释，且第谷等科学家经过长期观测及记 录的大量的观测数据，“地心说”模型很难完美解答。
于是有人想到把地球从天体运动的中心位置移到 一个普通的、绕太阳运动的行星的位置，换一个角度 来考虑天体的运动。
5
15
中学阶段开普勒三大定律的近似处理： （1）行星绕太阳运动的轨道是圆，太阳处在圆心上。 （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）所有行星的轨道半径的三次方跟它的公转周期 的平方的比值都相等。
16
【规律总结】 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是另一恒量。 2.开普勒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。
7
现在我们已经了解到“日心说”也并不是绝对 正确，因为太阳只是太阳系的一个中心天体，而太 阳系只是宇宙中众多星系之一，所以太阳并不是宇 宙的中心，也不是静止不动的。“日心说”只是比 “地心说”更准确一些。
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A1
A
r
R
B B1
例4:一种通信卫星要“静止”在地面上空
的某一点,因此它的运行周期必须与地球自 转周期相同.请你估算:通信卫星离地心的 距离大约是月心离地心距离的几分之一?
四、探讨行星运动定律建立过程中所蕴 含的科学精神和科学方法：
• 对自然奥秘不屈不挠探索的精神和对待科学研究一 丝不苟的态度. • 实事求是、尊重客观事实、不迷信权威、敢于坚持 真理和勇于探索的科学态度和科学精神。 • 实验观察手段是科学研究的重要方法之一。 • 实验归纳和数学演绎相结合是科学研究中的重要方 法。 • 科学探究需要合作精神。
③、探究K值的决定因素：
行星 中心体 半长轴 公转周期 (x106km) (天 ) 或卫星 57 87.97 水星 太阳 108 225 金星 228 687 火星 0.0424 1 同步卫星 地球 0.3844 27.322 月球 ④、适用范围： 行星-恒星系统 卫星-行星系统
高中阶段对行星运动的近似化研究：
行星运行的速度变化有什么规律呢? 离太阳近时速度快，离太阳远时速度慢．
开普勒行星运动定律
开 普 勒 第 三 定 律
①、 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
②、公式： a
3 2
T
k
含义：a—半长轴 T—公转周期 k—与太阳有关的常数
K值
3.36×1018
3.35×1018 3.36×1018 1.02×1013 1.02×1013
参考网站： 中国探月网---/index.asp?modelname=index 中国公众科技网---/
一、探究 “地心说”与“日心说”
• • • • • • 1、古代人们对天体运动主要有哪些看法？ 2、“地心说”的基本观点是什么？ 3、“日心说”的基本观点是什么？ 4、“日心说”为什么能战胜“地心说”？ 试举例说明。 5、“日心说”的观点是否绝对正确？
二、探究开普勒行星运动定律建立的过程
• 1、古人认为天体做什么运动？ • 2、开普勒的导师是谁，他认为天体做什么 样的运动？ • 3、开普勒开始认为天体做何运动？ • 4、开普勒最后研究的结论是什么？
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。 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。R 3/ T2 =k 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。
• 材料： • “第谷20年一直观测火星，在他以前测量天体位 置的误差大约是10’，第谷把这个不确定性减小 到2’。为哥白尼的学说提供了关健性支持。” “开普勒七十余次尝试所得的结果都与第谷的观 测数据有至少8’的角度偏差”，“对第谷的数据 的精确性深信不疑„„这不容忽视的8’也许正是 因为行星并非做完美的匀速圆周运动”。 • “第谷与开普勒的美妙组合。” • “布鲁诺由于坚持日心说被教庭活活烧死在鲜花 广场。”
小结
一、“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
1、轨道定律:-------- 椭圆 2、面积定律:-------- V近＞Ｖ远 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）
课外探究：
• 1、是什么原因使行星绕太阳运动？ • 2、中国航天技术目前的水平怎样？探测月 球的最终目的是什么？
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
。
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。
开普勒开始受世俗及导师的影响，也认为天体在 做匀速圆周运动。
三：开普勒行星运动定律
开普勒
开 普 勒 第 一 定 律
所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆， 太阳处在椭圆的一个焦点上
探究椭圆轨道特征：
做一做：
P
图钉 F1 O
图钉
F2
Hale Waihona Puke 椭圆动画开普勒行星运动定律
开普勒
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
A
r
R
B B1
例4:一种通信卫星要“静止”在地面上空
的某一点,因此它的运行周期必须与地球自 转周期相同.请你估算:通信卫星离地心的 距离大约是月心离地心距离的几分之一?
四、探讨行星运动定律建立过程中所蕴 含的科学精神和科学方法：
• 对自然奥秘不屈不挠探索的精神和对待科学研究一 丝不苟的态度. • 实事求是、尊重客观事实、不迷信权威、敢于坚持 真理和勇于探索的科学态度和科学精神。 • 实验观察手段是科学研究的重要方法之一。 • 实验归纳和数学演绎相结合是科学研究中的重要方 法。 • 科学探究需要合作精神。
③、探究K值的决定因素：
行星 中心体 半长轴 公转周期 (x106km) (天 ) 或卫星 57 87.97 水星 太阳 108 225 金星 228 687 火星 0.0424 1 同步卫星 地球 0.3844 27.322 月球 ④、适用范围： 行星-恒星系统 卫星-行星系统
高中阶段对行星运动的近似化研究：
行星运行的速度变化有什么规律呢? 离太阳近时速度快，离太阳远时速度慢．
开普勒行星运动定律
开 普 勒 第 三 定 律
①、 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
②、公式： a
3 2
T
k
含义：a—半长轴 T—公转周期 k—与太阳有关的常数
K值
3.36×1018
3.35×1018 3.36×1018 1.02×1013 1.02×1013
参考网站： 中国探月网---/index.asp?modelname=index 中国公众科技网---/
一、探究 “地心说”与“日心说”
• • • • • • 1、古代人们对天体运动主要有哪些看法？ 2、“地心说”的基本观点是什么？ 3、“日心说”的基本观点是什么？ 4、“日心说”为什么能战胜“地心说”？ 试举例说明。 5、“日心说”的观点是否绝对正确？
二、探究开普勒行星运动定律建立的过程
• 1、古人认为天体做什么运动？ • 2、开普勒的导师是谁，他认为天体做什么 样的运动？ • 3、开普勒开始认为天体做何运动？ • 4、开普勒最后研究的结论是什么？
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。 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。R 3/ T2 =k 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。
• 材料： • “第谷20年一直观测火星，在他以前测量天体位 置的误差大约是10’，第谷把这个不确定性减小 到2’。为哥白尼的学说提供了关健性支持。” “开普勒七十余次尝试所得的结果都与第谷的观 测数据有至少8’的角度偏差”，“对第谷的数据 的精确性深信不疑„„这不容忽视的8’也许正是 因为行星并非做完美的匀速圆周运动”。 • “第谷与开普勒的美妙组合。” • “布鲁诺由于坚持日心说被教庭活活烧死在鲜花 广场。”
小结
一、“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
1、轨道定律:-------- 椭圆 2、面积定律:-------- V近＞Ｖ远 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）
课外探究：
• 1、是什么原因使行星绕太阳运动？ • 2、中国航天技术目前的水平怎样？探测月 球的最终目的是什么？
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
。
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。
开普勒开始受世俗及导师的影响，也认为天体在 做匀速圆周运动。
三：开普勒行星运动定律
开普勒
开 普 勒 第 一 定 律
所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆， 太阳处在椭圆的一个焦点上
探究椭圆轨道特征：
做一做：
P
图钉 F1 O
图钉
F2
Hale Waihona Puke 椭圆动画开普勒行星运动定律
开普勒
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