人教版高中物理必修二 《行星的运动》万有引力与宇宙航行PPT教学课件4
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所以 = ，即速率15与行星到
太
2020/Biblioteka Baidu1/08
阳的距离成反比。
题5 ［2018•全国Ⅲ卷］为了探测引力波，“天琴计划”预计 发射地球卫星P，其轨道半径约为地球半径的16倍；另一地球 卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍。P与Q的周期之比约为 （） A.2∶1 B.4∶1 C.8∶1 D.16∶1
题组一 对开普勒行星运动定律的理解
【特别提醒】
题1 ［2019·四川双流中学高三模拟］［多选］根据开普勒行星运动 （1）开普勒行星运动定律
定律，以下说法中正确的是（ ）
也适用于其他天体的运动，
A. 行星沿椭圆轨道运动，在远日点的速度最大，近日点的速度最小 如月球（或人造卫星）绕地
B. 行星沿椭圆轨道运动，在远日点的速度最小，近日点的速度最大 球的运动，卫星绕行星的运
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 k T2
说明：①行星绕太阳的运动都符合上述表达式，如地
都绕太阳转动时有：
，比值k是一个与行
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11运动规
2020/11/08
常考题型
a3 T2
=k，
以下理解D正确的是（ ）
A. k是一个与行星质量有关的量
B. 若地球绕太阳运转轨道的半长轴为a地，周期为T地；月球绕地球运转轨道
的半长轴为a月Ta地，地32 周Ta月月32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
【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。
7
2020/11/08
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不一致，开普勒想,误差可能就是认为行 星绕太阳做匀速圆周运动 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.
8
【三TR解定PP32 析律TRQ】可Q32 卫 得星PTT、QP QRR均QP33 围81 绕地球做匀速圆周运动，由开普勒第
14
2020/11/08
题组二 开普勒行星运动定律的应用
题4 某人造卫星的近地点高度是h1=439 km，远地点高度是
h2=2 384 km，则近地点处卫星的速率与远地点处卫星速率
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12 度用v1表示，12 在远地点的速度用v2表示， 由开普vv12 勒RR地地第hh12二定律得弧SAvv12BCF=弧SMPNF，即 v1Δt（R地+h1）=
2020/11/08
➢定律：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。
9
2020/11/08
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。
近 处
快
远 处 慢
10
2020/11/08
v2Δt（R地+h2）
所以
，代入数据后得 ≈1.28
【开普勒第二定律的应用技 巧】 开普勒第二定律表明同一行星 在距太阳不同距离时运动快慢 不同。 （1）行星与太阳的连线在相 等时间内扫过相等的面积，而 相等时间内扫过的面积与连线 的长度（行星到太阳的距离） 及行星在垂直于连线方向的速 度大小有关，行星到太阳的距 离越大，行星的速度越小，反 之越大。 （2）行星在近日点和远日点 到太阳的距离分别为a、b， 取足够1 短的时1 间Δt，行星与太 阳的连2 线扫过2 的面积可近似用 lr表示vvba，vba由aΔ开t·a普= 勒v第bΔ二t·定b，律有
5
2020/11/08
➢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、地球等天体都是运动的，鉴于当时对 自然科学的认识能力，日心说比地心说更先进。
6
2020/11/08
➢天文学家对天体运动进一步的研究
1. 丹麦天文学家第谷 的探索:
在哥白尼之后，第谷连续20年对行星的位置进行了较仔细的测量， 大大提高了测量的精确程度。在第谷之前，人们测量天体位置 的误差大约是10，第谷把这个不确定性减小到2。得出行星绕 太阳做匀速圆周运动的模型。
C. 行星运动的速度大小是不变的
动。
D. 行星的运动是变速曲线运动
（2）开普勒第二定律与第
【解析】 A、C错，B对：在行星运动时，行星和太阳的连线，在相 三定律的区别：前者揭示的
等的时间内，扫过相等的面积，故远日点速度小，近日点速度大。 是同一行星在距太阳不同距
D对：行星运行时速度的大小、方向都在改变，所以是变速曲线运动。离时运动快慢的规律，后者
7.1 行星的运动
1
2020/11/08
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
2
2020/11/08
➢ 了解：古人对天体运动有哪些看法？
3
2020/11/08
➢地心说和日心说
4
2020/11/08
关注：日心说
(1)日心说提出的背景：在当时，哥伦布和麦哲伦的探险航行已经使不少人相信地 球并不是一个平台，而是一个球体。 (2)哥白尼的推测：是不是地球每天在围绕自己的轴线旋转一周 (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 球和其他行星都是围绕着太阳做 匀速圆周运动.
【答案】 BD
揭示的是不同行星运动快慢
的规律。
12
2020/11/08
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（ ）
A
B
C
D
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题3［2019·河北成安一中高一检测］对于开普勒行星运动的规律
太
2020/Biblioteka Baidu1/08
阳的距离成反比。
题5 ［2018•全国Ⅲ卷］为了探测引力波，“天琴计划”预计 发射地球卫星P，其轨道半径约为地球半径的16倍；另一地球 卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍。P与Q的周期之比约为 （） A.2∶1 B.4∶1 C.8∶1 D.16∶1
题组一 对开普勒行星运动定律的理解
【特别提醒】
题1 ［2019·四川双流中学高三模拟］［多选］根据开普勒行星运动 （1）开普勒行星运动定律
定律，以下说法中正确的是（ ）
也适用于其他天体的运动，
A. 行星沿椭圆轨道运动，在远日点的速度最大，近日点的速度最小 如月球（或人造卫星）绕地
B. 行星沿椭圆轨道运动，在远日点的速度最小，近日点的速度最大 球的运动，卫星绕行星的运
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 k T2
说明：①行星绕太阳的运动都符合上述表达式，如地
都绕太阳转动时有：
，比值k是一个与行
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11运动规
2020/11/08
常考题型
a3 T2
=k，
以下理解D正确的是（ ）
A. k是一个与行星质量有关的量
B. 若地球绕太阳运转轨道的半长轴为a地，周期为T地；月球绕地球运转轨道
的半长轴为a月Ta地，地32 周Ta月月32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
【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。
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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不一致，开普勒想,误差可能就是认为行 星绕太阳做匀速圆周运动 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.
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【三TR解定PP32 析律TRQ】可Q32 卫 得星PTT、QP QRR均QP33 围81 绕地球做匀速圆周运动，由开普勒第
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题组二 开普勒行星运动定律的应用
题4 某人造卫星的近地点高度是h1=439 km，远地点高度是
h2=2 384 km，则近地点处卫星的速率与远地点处卫星速率
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12 度用v1表示，12 在远地点的速度用v2表示， 由开普vv12 勒RR地地第hh12二定律得弧SAvv12BCF=弧SMPNF，即 v1Δt（R地+h1）=
2020/11/08
➢定律：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。
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2020/11/08
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。
近 处
快
远 处 慢
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2020/11/08
v2Δt（R地+h2）
所以
，代入数据后得 ≈1.28
【开普勒第二定律的应用技 巧】 开普勒第二定律表明同一行星 在距太阳不同距离时运动快慢 不同。 （1）行星与太阳的连线在相 等时间内扫过相等的面积，而 相等时间内扫过的面积与连线 的长度（行星到太阳的距离） 及行星在垂直于连线方向的速 度大小有关，行星到太阳的距 离越大，行星的速度越小，反 之越大。 （2）行星在近日点和远日点 到太阳的距离分别为a、b， 取足够1 短的时1 间Δt，行星与太 阳的连2 线扫过2 的面积可近似用 lr表示vvba，vba由aΔ开t·a普= 勒v第bΔ二t·定b，律有
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➢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、地球等天体都是运动的，鉴于当时对 自然科学的认识能力，日心说比地心说更先进。
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2020/11/08
➢天文学家对天体运动进一步的研究
1. 丹麦天文学家第谷 的探索:
在哥白尼之后，第谷连续20年对行星的位置进行了较仔细的测量， 大大提高了测量的精确程度。在第谷之前，人们测量天体位置 的误差大约是10，第谷把这个不确定性减小到2。得出行星绕 太阳做匀速圆周运动的模型。
C. 行星运动的速度大小是不变的
动。
D. 行星的运动是变速曲线运动
（2）开普勒第二定律与第
【解析】 A、C错，B对：在行星运动时，行星和太阳的连线，在相 三定律的区别：前者揭示的
等的时间内，扫过相等的面积，故远日点速度小，近日点速度大。 是同一行星在距太阳不同距
D对：行星运行时速度的大小、方向都在改变，所以是变速曲线运动。离时运动快慢的规律，后者
7.1 行星的运动
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2020/11/08
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
2
2020/11/08
➢ 了解：古人对天体运动有哪些看法？
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➢地心说和日心说
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2020/11/08
关注：日心说
(1)日心说提出的背景：在当时，哥伦布和麦哲伦的探险航行已经使不少人相信地 球并不是一个平台，而是一个球体。 (2)哥白尼的推测：是不是地球每天在围绕自己的轴线旋转一周 (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 球和其他行星都是围绕着太阳做 匀速圆周运动.
【答案】 BD
揭示的是不同行星运动快慢
的规律。
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2020/11/08
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（ ）
A
B
C
D
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题3［2019·河北成安一中高一检测］对于开普勒行星运动的规律