教科版高中物理必修二3.1《天体运动》课件.ppt
高中物理必修二 第三章 第一节 认识天体运动
3.如图所示是行星m绕太阳M运行情况的示意图，A点是远日点，B点是 近日点，CD是椭圆轨道的短轴.下列说法中正确的是 A.行星运动到A点时速度最大 B.行星运动到C点或D点时速度最小
√C.行星从C点顺时针运动到B点的过程中做加速运动
D.行星从B点顺时针运动到D点的时间与从A点顺时 针运动到C点的时间相等
√C.从 P 到 Q 阶段，速率逐渐变小
D.从 P 到 Q 所用时间、从 M 到 N 所用时间均等于T20
123456789
由开普勒第二定律知，从P到Q速率在减小，从Q 到N速率在增大，B错误，C正确； 由对称性知，P→M→Q 与 Q→N→P 所用的时间均为T20， 故从 P 到 M 所用时间小于T40，从 Q 到 N 所用时间大于T40，从 M 到 N 所用时间大于T20，A、D 错误.
2.如图所示，椭圆为地球绕太阳运动的轨道，A、B两点分别为地球绕太 阳运动的近日点(行星距离太阳最近的点)和远日点(行星距离太阳最远的 点)，地球经过这两点时的速率分别为vA和vB；阴影部分为地球与太阳的 连线在相等时间内扫过的面积，分别用SA和SB表示，则vA > vB、SA ＝ SB. (均填“>”“＝”或“<”)
第三章
第一节 认识天体运动
梳理教材 夯实基础 / 探究重点 提升素养 / 课时对点练
学习目标
1.了解地心说与日心说的主要内容和代表人物. 2.理解开普勒定律，知道开普勒第三定律中k值的大小只与中心天体有关. 3.知道行星运动在中学阶段的研究中的近似处理.
内容索引
Part 1
Part 2
Part 3
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Part 2 探究重点 提升素养
一、对开普勒定律的理解
新教科版高中物理必修二：3.1天体运动 (共28张PPT)
18世纪，天文学家对太阳系的研究中，发现许多行星的运动有一些共同的特 点,你能通过图知道有哪些共同特点吗？
太阳
一、探究古代人们对天体运动的认识
请同学们阅读课本前两段内容，回答下列问题
• • • • • • •
1、“地心说”的基本观点是什么？ 2、“日心说”的基本观点是什么？ 3、“日心说”和“地心说”哪个更正确呢？ 试举例说明。 4、“日心说”的观点是否绝对正确？ 5、哪种观点统治时间长，为什么？ 6、哪位科学家否定了古人的观点，发现并 总结了什么定律 下一页
• 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.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
1.行星绕太阳运动的 轨道十分接近圆，太 阳处在圆心
• 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： 2. 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 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） 不变，即行星做匀速 圆周运动
若是匀速圆 周运动„„
开普勒（德国）
↓ ↓
否定19 种假设
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
↓
↓
行星轨道为椭圆
开普勒行星运动定律
开普勒
开轨 普道 勒定 律 第 一 所有的行星围绕太阳运动的轨道都是 定 椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上 律
数学补充：什么是椭圆？
二、探究开普勒行星运动定律的建立
请同学们阅读课本内容，回答下列问题
• 1、古人认为天体做什么运动？ • 2、开普勒的导师是谁，他做了哪些工作， • 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？最后研 • 究的结论是什么？
高中物理课件万有引力定律与天体运动
栏 目 开 关
相同，它们做匀速圆周运动的向心力由它们之间的万有引力提
供，所以两天体与它们的圆心总是在一条直线上．
设两者的圆心为 O 点，轨道半径分别为 R1 和 R2，如图所示．对两天体， 由万有引力定律可分别列出
GmL1m2 2＝m1ω2R1
①
GmL1m2 2＝m2ω2R2
②
所以R1＝m2，所以v1＝R1ω＝R1＝m2，
发现的第2 752号小行星命名为吴健雄星，该小行
星的半径为16 km.若将此小行星和地球均看成质量
本 分布均匀的球体，小行星密度与地球相同．已知地
课 栏 目
球半径R＝6 400 km，地球表面重力加速度为g.这
个小行星表面的重力加速度为
B
开 关
(
)
A．400g
1 B.400g
C．20g
1 D.20g
关 3．适用条件
公式适用于_质__点__间的相互作用．当两物体间的距离远大于
物体本身的大小时，物体可视为质点；均匀的球体可视为
质点，r是_两__球__心__间的距离；对一个均匀球体与球外一个质
点的万有引力的求解也适用，其中r为球心到___质__点间的距
离．
课堂探究·突破考点
第5课时
考点一 天体产生的重力加速度问题
【例1 】某星球可视为球体，其自转周期为T，在它的两极
处，用弹簧秤测得某物体重为P，在它的赤道上，用弹簧秤
本 测得同一物体重为0.9P，则星球的平均密度是多少？
课 栏 目
在两极
P
GMm R2
开 关
在赤道上
P
0.9P
mR
4 2
T2
密度
M
《高一物理天体运动》课件
天体运动的角动量变化
天体运动过程中，由于受到其他天体的引力 扰动和其他因素的影响，其角动量可能会发 生变化。例如，行星在形成过程中，由于受 到其他天体的引力作用，其角动量可能会发
生变化。
PART 05
天体运动的观测与实验验 证
天体观测的历史与发展
古代天文学的起源
早在公元前，人类就开始观察天空，记录天体的运动和位置。
等信息。
摄影技术
利用照相技术拍摄天体照片， 可以更精确地记录天体的位置
和运动轨迹。
射电望远镜观测
利用射电望远镜观测天体的射 电辐射，可以揭示天体的射电 性质和宇宙射电背景辐射。
空间探测器
通过发射空间探测器近距离探 测行星、卫星、彗星等天体， 可以获取更详细的天体数据。
天体运动的实验验证与发现
开普勒行星运动定律的验证
总结词
描述物体加速度与作用力之间的关系的定律，即物体加速度 的大小与作用力成正比，与物体的质量成反比。
详细描述
牛顿第二定律是物理学中的基本定律之一，它指出物体加速 度的大小与作用力成正比，与物体的质量成反比。这个定律 是牛顿在万有引力定律基础上进一步推导出来的。
圆周运动与向心力
总结词
描述做圆周运动的物体受到指向圆心 的力，这个力称为向心力。
详细描述
圆周运动是常见的运动形式之一，当 物体做圆周运动时，它会受到一个指 向圆心的力，这个力称为向心力。向 心力的大小与物体运动速度的平方和 圆周半径成正比。
天体运动的向心力来源
总结词
天体运动的向心力主要来源于万有引力 。
VS
详细描述
天体运动是一种特殊的圆周运动，在天体 运动中，天体受到的向心力主要来源于万 有引力。万有引力使得天体能够保持稳定 的轨道运动，例如地球围绕太阳转动的向 心力就来源于太阳对地球的万有引力。
高中物理教科版必修2课件：第三章 第1节 天体运动
一、地心说和日心说 1．地心说
托勒密 认为，地球位于宇宙的中心，是静止不动的，其他天 _______
体围绕地球转动。 2．日心说
波兰天文学家 哥白尼 在其著作《天球运行论》中提出了日 心说，他认为，地球和别的行星一样，围绕太阳运动，太阳固 定在这个体系的中心。
二、开普勒行星运动定律
内容 所有的行星围绕太阳运动的 开普勒第 轨道都是 椭圆 ， 太阳处在所 一定律 有椭圆的一个焦点上 开普勒第 从太阳到行星的连线在相等 二定律 的时间内扫过相等的 面积 定律 公式或图示
r1 1 D. ＝ r2 3 4 r3 r13 T12 r1 3 解析：由 2＝k 知， 3＝ 2，则 ＝ 4，与行星质量无关， T r2 T2 r2
故选 C。
答案：C
开普勒第三定律的应用
[典例] 自 1999 年以来，“神舟号”系列飞船陆续发射成功。 如图 315 所示，设某飞船沿半径为 R 的圆周绕地球运行，其周期 为 T，地球半径为 R0。如果飞船要返回地面，可在轨道 上某点 A 处将速率降到适当数值， 从而使飞船沿着以地 心为焦点的椭圆轨道运动， 椭圆与地球表面的 B 点相切 (如图所示)。求飞船由 A 点运动到 B 点所需的时间。
3．开普勒第三定律 (1)它揭示了周期与轨道半长轴之间的关系，椭圆轨道半长轴 越长的行星，其公转周期越大；反之，其公转周期越小，因此又 叫周期定律。 (2)该定律不仅适用于行星，也适用于其他天体。例如，绕某 一行星运动的不同卫星。 而天体的运动可近似看成匀速圆周运动， 开普勒第三定律既适用于做匀速圆周运动的天体，也适用于做椭 圆运动的天体。 r3 (3)表达式 2＝k 中的常数 k， 只与中心天体的质量有关， 如研 T 究行星绕太阳运动时，常数 k 只与太阳的质量有关，研究卫星绕 地球运动时，常数 k 只与地球的质量有关。
2023教科版必修二第3章第1节《天体运动》ppt
序言
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度大于它在远日点的速度
解析：选 BD.由于行星与太阳的连线在相等的时 间内扫过的面积相等，所以相等时间里通过的曲 线长度不同，线速度和角速度都不相同．
课堂互动讲练
对开普勒行星运动定律的理解
例1 关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的 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．离太阳越近的行星的运动周期越长 D．所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期 的二次方的比值都相等 【思路点拨】 太阳系中行星运动的轨道、速率 及周期遵循开普勒三定律．
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 关于开普勒第二定律，正确的理解是( ) A．行星绕太阳运动时，一定是匀速曲线运动 B．行星绕太阳运动时，一定是变速曲线运动 C．行星绕太阳运动时，由于角速度相等，故在近 日点处的线速度小于它在远日点处的线速度
D．行星绕太阳运动时，由于它与太阳的连线在相
等的时间内扫过的面积相等，故它在近日点的速
2．从速度大小认识 行星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．第二定 律又叫面积定律，如图3－1－2所示.图
3－1－2
3.
对Ta32＝k 的认识
图 3－1－3
第三定律反映了行星公转周期跟轨道半长轴之间
的依赖关系．椭圆轨道半长轴越长的行星，其公
教科版高一物理必修二课件3A3.1 天体运动 (共25张PPT)
从伽利略、布鲁诺等科学家与宗教的斗争， 以及日心说战胜地心说的艰难历程中，我 们能得到哪些启示？
讨论：
“日心说”是完美无缺的真理吗？
（二）开普勒对行星的研究
开普勒为 什么认为行星绕太阳做匀速圆 周的模型是错误的，他又是怎样提出椭 圆轨道模型的？
开普勒第二定律 （面积定律）
对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在 相等的时间内扫过相等的面积。
若tAB= tCD = tEK ，则sAB= sCD = sEK
D
E
SCD
C
SEK K
SAB
B
A
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。
即：a3 / T 2 = k
哥白尼从护卫大教堂的城墙上选一座箭楼做宿舍，并选择顶上一层有门通向城上 的平台作为天文台。这地方后来被称为“哥白尼塔”，自十七世纪以来被人们作为天 文学的圣地保存下来。
日心地动说的创立和《天体运行论》的出版
哥白尼的主要贡献是创立了科学的日心地动说，写出“自然科学的独立宣 言”──《天体运行论》。
讨论：
思考：
1.比值k与行星无关，你能猜想出它可能跟谁有关 吗? 2. 实际上，多数行星的轨道与圆十分接近，在中 学阶段的研究中能够按圆处理。开普勒三定律适用 于圆轨道时，应该怎样表述呢？
1.“k”一定与中心天体——太阳有关。实际上与 太阳的质量有关，推广一切类太阳系， K是一 个只与中心天体质量有关的物理量。 2.对于圆轨道：所有行星的轨道的半径的三次 方跟公转周期的二次方的比值都相等。
若是匀速圆 周运动……
怎么回事
新教科版高中物理必修二3.1. 天体运动课件 (共20张PPT)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1．下列说法中符合开普勒对行星绕太 阳运动的描述是( BD ) A．所有的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，太阳在椭圆的 一个焦点上 C．行星从近日点向远日点运动时，速 率逐渐增大 D．离太阳越远的行星，公转周期越长
2．根据开普勒行星运动规律推论出的下列结 论中，哪个是错误的 ( D ) A．人造地球卫星的轨道都是椭圆，地球在椭 圆的一个焦点上 B．同一卫星在绕地球运动的不同轨道上运动， 轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比 值都相等 C．不同卫星在绕地球运动的不同轨道上运动， 轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比 值都相等 D．同一卫星绕不同行星运动，轨道半长轴的 三次方与公转周期的二次方的比值都相等
思考：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。
开普勒第三定律 （周期定律）
开普勒
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。
高中阶段对行星运动的近似化研究：
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。
T r3 2 k ， k 是 和 中 心 天 体 质 量 有 关 的 量
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
开普勒第一定律 （轨道定律）
开普勒
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。
开普勒第二定律 （面积定律）
开普勒
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。
。2021年3月18日星期四2021/3/182021/3/182021/3/18
天体运动课件ppt
未来的天体运动研究将更加注重数值模拟和理论分析，以更好地理解天体的运动规律和演化过程。
随着观测技术的不断进步，对天体的观测数据将更加精确和全面，有助于我们发现更多未知的天体现象。
天体运动研究将更加注重与其他学科的交叉融合，如物理学、化学、生物学等，以更全面地揭示宇宙的奥秘。
感谢观看
THANKS
02
天体运动的物理原理
总结词
描述任意两个质点之间相互吸引的力，与它们的质量成正比，与它们之间距离的平方成反比。
详细描述
万有引力定律是牛顿发现的自然规律，它指出任意两个质点之间都存在相互吸引的力，这个力的大小与它们的质量成正比，与它们之间距离的平方成反比。这个定律是解释天体运动规律的基础。
总结词
宇宙的演化
06
天体运动的未来探索
未来的探测任务将更加注重寻找生命的迹象，如氨基酸、核酸等有机分子，以及可能存在的微生物化石等。
通过对外太空生命的探测和研究，我们可以更深入地了解地球生命的起源和演化，以及宇宙中生命存在的可能性。
随着天体生学的发展，越来越多的天体被认为可能存在生命，如火星、木卫二和土卫六等。
银河系的结构
银河系是一个包含数千亿颗恒星的巨大星系，由恒星、星团、星云、星际物质和黑洞等组成。
银河系的自转
银河系是一个旋转的星系，具有一个中心旋转轴，整个星系围绕这个轴进行旋转。
星系的形成始于宇宙大爆炸后，气体和尘埃在引力的作用下聚集，形成了恒星、星团和星云等天体。
星系的形成
随着时间的推移，星系中的恒星、星团和星云等天体在不断地演化，形成了各种类型的星系，如旋涡星系、椭圆星系和不规则星系等。
描述行星绕太阳运动的规律，包括轨道定律、面积定律和周期定律。
要点一
教科版高中物理必修二第三章第1节
高中物理学习材料金戈铁骑整理制作第三章 万有引力定律 第1节 天体运动1．托勒密认为________是宇宙的中心，而且是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕________运动．哥白尼提出日心说，他认为________是宇宙的中心，而且是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动． 2．开普勒行星运动定律(1)开普勒第一定律(轨道定律)：所有行星绕太阳运动的轨道都是________，太阳处在所 有椭圆的一个________上．(2)开普勒第二定律(面积定律)：从太阳到行星的连线在相等的时间内扫过相等的 ________．(3)开普勒第三定律(周期定律)：行星轨道______________与________________的比值是一个常量，即r3T2＝k ，比值k 是一个对于所有行星都相同的常量．3．日心说的代表人物是( ) A ．托勒密 B ．哥白尼 C ．布鲁诺 D ．第谷4．关于天体的运动，以下说法正确的是( ) A ．天体的运动毫无规律，无法研究B ．天体的运动是最完美、最和谐的匀速圆周运动C ．太阳从东边升起，从西边落下，所以太阳绕地球运动D ．太阳系中所有行星都围绕太阳运动 5．下列说法正确的是( )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 ．太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳转动C ．地球是绕太阳运动的一颗行星D ．日心说和地心说都是错误的6．已知两个行星的质量m 1＝2m 2，公转周期T 1＝2T 2，则它们绕太阳运动的轨道的半长 轴之比为( ) A.r 1r 2＝12 B.r 1r 2＝21C.r 1r 2＝ 34D.r 1r 2＝134【概念规律练】 知识点一 日心说1．日心说被人们所接受的原因是( )A ．以地球为中心来研究天体的运动有很多无法解决的问题B ．以太阳为中心，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变得简单了C ．地球是围绕太阳转的D ．太阳总是从东面升起从西面落下 知识点二 开普勒行星运动定律2．关于行星的运动，以下说法正确的是( ) A ．行星轨道的半长轴越长，自转周期越大 B ．行星轨道的半长轴越长，公转周期越大 C ．水星的半长轴最短，公转周期最长D ．海王星离太阳“最远”，绕太阳运动的公转周期最长3．对于开普勒关于行星的运动公式r 3/T 2＝k ，以下理解正确的是( ) A ．k 是一个与行星无关的常量 B ．r 代表行星运动的轨道半径 C ．T 代表行星运动的自转周期 D ．T 代表行星运动的公转周期 【方法技巧练】一、行星公转周期的计算方法4．2006年8月24日晚，国际天文学联合会大会投票，通过了新的行星定义，冥王星被排除在行星行列之外，太阳系行星数量由九颗减为八颗．若将八大行星绕太阳运行的轨道粗略地认为是圆，各星球半径和轨道半径如下表所示 行星名称 水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 星球半径(×106 m) 2.44 6.05 6.37 3.39 69.8 58.2 23.7 22.4轨道半径(×1011 m)0.579 1.08 1.50 2.28 7.78 14.3 28.7 45.0从表中所列数据可以估算出海王星的公转周期最接近( ) A ．80年 B ．120年 C ．164年 D ．200年二、用开普勒行星运动定律分析天体运动问题的方法5．人造地球卫星运动时，其轨道半径为月球轨道半径的13，由此知卫星运行周期大约是( )A ．1～4天B ．4～8天C ．8～16天D ．大于16天1．关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是( ) 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 ．离太阳越近的行星的运动周期越长D ．所有行星轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等2．把火星和地球绕太阳运行的轨道视为圆周，由火星和地球绕太阳运动的周期之比可求得( )A．火星和地球的质量之比B．火星和太阳的质量之比C．火星和地球到太阳的距离之比D．火星和地球绕太阳运行速度大小之比3．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()A．3∶1 B．9∶1C．27∶1 D．18∶14．宇宙飞船围绕太阳在近似圆周的轨道上运动，若其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．27年D．81年5．哈雷彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆，下面说法中正确的是()A．彗星在近日点的速率大于在远日点的速率B．彗星在近日点的角速度大于在远日点的角速度C．彗星在近日点的向心加速度大于在远日点的向心加速度D．若彗星周期为75年，则它的半长轴是地球公转半径的75倍6．某图1行星绕太阳运行的椭圆轨道如图1所示，F1和F2是椭圆轨道的两个焦点，行星在A点的速率比在B点的大，则太阳是位于()A．F2B．AC．F1D．B7．太阳系的八大行星的轨道均可以近似看成圆轨道．下面4幅图是用来描述这些行星运动所遵循的某一规律的图象．图中坐标系的横轴是lg(T/T0)，纵轴是lg(R/R0)；这里T 和R分别是行星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径．T0和R0分别是水星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径．下列4幅图中正确的是()题号1234567答案8.据报道，图2美国计划2021年开始每年送15 000名游客上太空旅游．如图2所示，当航天器围绕地 球做椭圆运行时，近地点A 的速率________(填“大于”、“小于”或“等于”)远地点 B 的速率．9．太阳系中除了八大行星之外，还有许多也围绕太阳运行的小行星，其中有一颗名叫“谷神”的小行星，质量为1.00×1021 kg ，它运行的轨道半径是地球轨道半径的2.77倍， 试求出它绕太阳一周所需要的时间是多少年？第三章 万有引力定律 第1节 天体运动课前预习练1．地球 地球 太阳2．(1)椭圆 焦点 (2)面积 (3)半长轴的三次方 公转周期的二次方 3．B4．D [天体的运动，特别是太阳系中的八大行星绕太阳运行的轨道都是椭圆，而非圆周；太阳的东升西落是由地球自转引起的．]5．CD [地球和太阳都不是宇宙的中心，地球在绕太阳公转，是太阳的一颗行星，A 、B 错，C 对．地心说是错误的，日心说也是不正确的，太阳只是浩瀚宇宙中的一颗恒星，D 对．与地心说相比，日心说在天文学上的应用更广泛、更合理些．它们都没有认识到天体运动遵循的规律与地球表面物体运动的规律是相同的，但都是人类对宇宙的积极的探索性认识．]6．C [由r 3T 2＝k 知(r 1r 2)3＝(T 1T 2)2＝4，则r 1r 2＝34，故选C.]课堂探究练 1．B2．BD [根据开普勒第三定律：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，即r 3/T 2＝k .所以行星轨道的半长轴越长，公转周期就越大；行星轨道的半长轴越短，公转周期就越小．特别要注意公转周期和自转周期的区别，例如：地球的公转周期为一年，而地球的自转周期为一天．]3．AD [由开普勒第三定律可知，行星运动公式r 3T2＝k 中的各个量r 、T 、k 分别表示行星绕太阳做椭圆运动的半长轴、行星绕太阳做椭圆运动的公转周期、一个与行星无关的常量，因此，正确选项为A 、D.周期T 是指公转周期，而非自转周期．]4．C [设海王星绕太阳运行的轨道半径为r 1，周期为T 1，地球绕太阳公转的轨道半径为r 2，周期为T 2(T 2＝1年)，由开普勒第三定律有r 31T 21＝r 32T 22，故T 1＝ r 31r 32·T 2≈164年．]方法总结 (1)对题目的求解应视条件而定，本题中用轨道半径替代了半长轴，从解题结果可以进一步理解离太阳越远公转周期越大的结论．(2)地球的公转周期是一个重要的隐含条件，可以先将太阳系中的其他行星和地球公转周期、公转半径相联系，再利用开普勒第三定律分析其他行星的运动．5．B [设人造地球卫星和月球绕地球运行的周期分别为T 1和T 2，其轨道半径分别为r 1和r 2，根据开普勒第三定律有r 31T 21＝r 32T 22，则人造地球卫星的运行周期为T 1＝(r 1r 2)3T 2＝(13)3×27天＝27天≈5.2天，故选B.]方法总结 开普勒行星运动定律也适用于人造地球卫星，圆形轨道可作为椭圆轨道的一种特殊形式；T 月≈27天，这是常识，为题目的隐含条件．课后巩固练1．D [所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，但不是同一轨道，太阳处在椭圆的一个焦点上，故A 、B 错．所有行星轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等，离太阳越近的行星其运动周期越短，故C 错，D 对．]2．CD [由于火星和地球均绕太阳做圆周运动，由开普勒第三定律有r 3T2＝k ，k 为常量，又v ＝2πr T ，则可知火星和地球到太阳的距离之比和运行速度大小之比，所以C 、D 选项正确．]3．B [由开普勒第三定律有r 31T 21＝r 32T 22，所以r 1r 2＝ 3T 21T 22＝ 3(T 1T 2)2＝ 3(271)2＝91，选项B正确．]4．C [由开普勒第三定律r 31T 21＝r 32T 22得T 2＝(r 2r 1)32·T 1＝932×1年＝27年，故C 项正确．]5．ABC [由开普勒第二定律知：v 近>v 远、ω近>ω远，故A 、B 正确；由a 向＝v 2r知a 近>a远，故C 正确；由开普勒第三定律得r 3T 2＝r 3地T 2地，当T ＝75T 地时，r ＝3752r 地≠75r 地，故D 错．] 点评 题目的求解方法应视具体情况而定，由于将地球绕太阳的运动视为圆周运动，因此开普勒第三定律中的半长轴可用地球公转半径替代．6．A [根据开普勒第二定律：对任意一个行星来说，行星与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积，因为行星在A 点的速率比在B 点大且太阳处在椭圆轨道的焦点上，所以太阳位于F 2.]7．B [由开普勒第三定律有R 30T 20＝R3T 2，则⎝⎛⎭⎫R R 03＝⎝⎛⎭⎫T T 02，即3lg R R 0＝2lg T T 0，因此lg R R 0－lg T T 0图线为过原点的斜率为23的直线，故B 项正确．]8．大于解析 根据开普勒第二定律：对任意一个行星来说，行星与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积，由此可得知近地点A 的速率大于远地点B 的速率．9．4.6年解析 由开普勒第三定律可得T 星＝r 3星r 3地·T 地＝ 2.773×1年＝4.6年．。
教科版物理必修二第三章 天体运动(共35张PPT)
(4)成就：使人们对宇宙的认识从主观的、
神秘的、原始的见解，上升到近代的、比 较客观合理的观点。
哥 白 尼(波兰）
哥白尼日心说观点的缺点和错误：
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） 不变，即行星做匀速圆周运动
3.所有行星的轨道半径三次 方跟公转周期的二次方的比 值都相等 即R³/T²=k
我曾测量天空，现在测量幽冥。 灵魂飞行天国，肉体安息土中。
--开普勒自撰墓志铭
补充：椭圆
C
P
图钉
A F1
O
图钉
B
F2
D
F1和F 2 为焦点 F1 F 2 为焦距 OC=OD------半短轴 OA=OB-----半长轴
二 、开普勒定律
第一定律：
所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上围 绕太阳运动,太阳是在这些椭圆的一个焦点上
说明： 1.不同的行星，轨道 不同，半长轴不同。 2.对不同的行星，太 阳总在他们的焦点上。
a3 T2
k
B
半 短 轴
半长轴a
b
太阳
C
行星
A
行星/卫星
半长轴（106km）
周期（天）
K（m³/s²）
水星ห้องสมุดไป่ตู้
57
87.97
3.36×10^18
金星
108
225
3.36×10^18
地球
149
365
天体运动(课件)高一物理(教科版2019必修第二册)
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.
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。
说明：
1.太阳并不是位于椭圆中心，而是位于焦点处。
2.不同行星轨道不所有轨道的焦点重合。
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
“地心说”模型
（二）日心说
代表人物：哥白尼
哥白尼在16世纪提出了日心说．
日心说认为太阳是宇宙的中心，
地球和其他行星都绕太阳做匀速
圆周运动．
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.
哥白尼
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
【解析】 A、C错，B对：在行星运动时，行星和太阳的连线，在相等
律的区别：前者揭示的是同一行
的时间内，扫过相等的面积，故远日点速度小，近日点速度大。
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。
星在距太阳不同距离时运动快慢
的规律，后者揭示的是不同行星
运动快慢的规律。
题2［2020·郑州一中高一检测］理论和实践证明，开普勒行星运动定律不仅适用于太阳系中
3.1
天 体 运 动
人类对太空的探索
中国古代人们对太空的遐想：
天问
遂古之初,谁传道之?
上下未形,何由考之?
……..
夜光何德,死则又育?
厥利维何,而顾菟在
腹?
……..
人类对太空的探索
浩瀚的宇宙，群星璀璨，自古以来就吸引着人们探索其中的奥秘。是什么
高中教育物理必修第二册《3.1 天体运动》教学课件
(2)太阳不在椭圆的中心，而是在其中的一个焦点上，太阳的位置是
所有行星轨道的一个共同焦点．
(3)行星与太阳间的距离是不断变化的．
2．对开普勒第二定律的理解——确定行星运动的快慢
(1)行星离太阳越近时速度越大，在近日点速度最大；行星靠近太阳
时速度增大．
(2)行星离太阳越远时速度越小，在远日点速度最小；行星远离太阳
(1)行星的轨道是什么样的？
是椭圆．
(2)太阳的位置有什么特点？
在所有行星运动椭圆轨道的一个共同焦点上．
(3)行星在轨道上不同位置的速度大小有什么特点？
距离太阳越近，速率越大，反之越小．
(4)不同的行星绕太阳运行的周期是否相同？
不同．
归纳总结
1.对开普勒第一定律的理解——确定行星运动的轨道
(1)行星绕太阳运动的轨道严格来说不是圆而是椭圆，不同行星的轨
答案：BC
解析：根据开普勒第一定律的内容可以判定：行星绕太阳运动的轨道
是椭圆，有时远离太阳，有时靠近太阳，所以它离太阳的距离是变化的，
A错误，B正确；行星围绕着太阳运动，运动的轨道都是椭圆，所以某
个行星绕太阳运动的轨道一定是在某一固定的平面内，C正确，D错
误．
素养训练2 火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒
时速度减小．
(3)“行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等”是对同一
颗行星来说的，不同的行星之间则无法比较．
3．对开普勒第三定律的理解——确定行星运动的周期
r3
(1)公式： 2 ＝k，k是一个对所有行星都相同的物理量，由中心天体
T
太阳决定，与行星无关．
(2)椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越长；反之，则公转周
高一物理必修二天体的运动专题复习PPT学习教案
第9页/共20页
同步练习：
宇航员站在一星球表面上的某高处，以初速度V0 竖直向上抛出一个小球，经过时间t，小球回到抛 出点． 已知该星球的半径为R，引力常量为G ，求 该星球的质量M（不计阻力影响）
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同步练习：
我国将要发射一颗绕月运行的探月卫星“嫦娥1号”。设该 卫星的轨道是圆形的，且贴近月球表面．已知月球的质量约 为地球质量的，月球的半径约为地球半径的,地球上的第一宇 宙速度约为7．9km/s，则该探月卫星绕月运行的速率约为 （）
A．b、c的线速度大小相等，且大于a 的线速度 B．b、c的向心加速度大小相等，且 大于a的向心加速度 C．c加速可追上同一轨道上的b，b 减速可等候同一轨道上的c D．a卫星由于某原因，轨道半径缓慢 减小，其线速度将增大
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同步练习：
现代观测表明，由于引力的作用，恒星有“聚焦” 的特点，众多的恒星组成不同层次的恒星系统，最 简单的恒星系统是两颗互相绕转的双星．它们以两 者连线上的某点为圆心做匀速圆周运动，这样就不 至于由于万有引力的作用而吸引在一起．设某双星 中A、B两星的质量分别为 m 和 3m，两星间距为L ，在相互间万有引力的作用下，绕它们连线上的某 点O转动，则O点距B星的距离是多大？它们运动的 周期为多少？
高一物理必修二天体的运动专题复习
会计学
1
基础知识点结构图：
轨道定律
开普勒行星运动定律 面积定律
周期定律
万有引力定律 万有引力定律
发现 表述 G的测定
应用
天体质量的计算 发现未知天体 人造卫星、宇宙速度
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F
(万)
G
Mm R2
F (向) m v2 mR 2 4 2mR
高中物理【习题课 天体运动】教学优秀课件
向心力,即 F< ,所以 v2>v1。
1
卫星在椭圆轨道 2 上运行到远地点 P 时,根据机械能守恒可知此时的速率
v2'<v2,在 P 点卫星沿椭圆轨道 2 运行与沿着圆轨道 3 运行时所受的地球引力
2 '2
相等,但是卫星在椭圆轨道 2 上做近心运动,说明 F'>m ,卫星在圆轨道 3 上
化)
C.在b轨道上,P点速度比R点速度大
D.嫦娥一号在a、b轨道上正常运行时,通过同一点P时,加速度相等
答案 CD
解析 卫星在轨道a上的P点进入轨道b,需加速,使万有引力小于需要的向心
力而做离心运动,选项A错误;在Q点由d轨道转移到c轨道时,必须减速,使万
有引力大于需要的向心力而做近心运动,选项B错误;根据开普勒第二定律
解析 设地球的质量为 m 地,同步卫星的质量为 m1,在地球表面随地球做匀速
圆周运动的物体的质量为 m2,根据向心加速度和角速度的关系有
1
a1=1 r,a2=2 R,又 ω1=ω2,故 = ,选项 A 正确,B 错误;由万有引力定律和
2
2
2
1
地
牛顿第二定律得 G
正确。
2
2
线上的某一固定点做匀速圆周运动,这种结构叫作“双星”。
2.双星模型的特点
(1)两星的运行轨道为同心圆,圆心是它们之间连线上的某一点。
1 2
(2)两星的向心力大小相等,由它们间的万有引力提供。对 m1:G 2 =m1ω2r1;
1 2
对 m2:G 2 =m2ω2r2。
(3)两星的运动周期、角速度都相同。
2
4π2 2 1
【教科版】物理必修二：3.1《天体运动》ppt课件
其数学表达式为:
r3
T2
=k 或
r1 3
T12
=
r2 3
T22
=…=
rn 3
Tn 2
其中:r——椭圆轨道的半长轴,T——公转周期
探究点
对开普勒定律的进一步理解
空
间速度Fra bibliotek行星的轨道都是椭圆,所有椭圆有一个共同的焦点,太阳就在此焦点上
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
2π
可求得火星和地球绕太阳运行的速度大小之
到太阳的距离之比,再由 v=
比.
答案:CD
6
1
2
3
4
5
4 关于开普勒定律,下列说法正确的是(
)
A.开普勒定律是根据哥白尼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
(3)天体的运动遵循牛顿运动定律及匀速圆周运动规律
(4)开普勒三定律是行星绕太阳运动的定律.实践表明该定律也适用于其
他天体的运动,如月球绕地球运动、人造地球卫星绕地球运动等
【例题】
飞船沿半径为 R 的圆周绕地球运转,其周期为 T,如图所示,如果飞船要返回
地面,可在轨道上某一点 A 处将速率降低到适当值,从而使飞船沿着以地心
天体运动问题时,为简化运算,一般把天体的运动当作圆周运动来研究,
并且把它们视为做匀速圆周运动,椭圆的半长轴即为圆半径
r3
(2)表达式 2 =k 中的常数 k 只与中心天体的质量有关.如研究行星绕太阳
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1．能简要地说出日心说、地心说的两种不同观点． 2．知道开普勒对行星运动描述的三定律． 3．体会科学家在宣传和追求科学真理时所表现的坚
定信念和献身精神
一、古代关于天体运动的两种学说
内容
局限性
地 心 说
地球 是宇宙的中心， 都把天体的运
而且是静止不动地的球 ， 动看得很神圣，
太阳、月亮以及其他 认为天体的运
行太星阳 都绕
运动 匀动速必圆然周是最完
美、最和谐的
日 心 说
太是阳宇宙的中心，
运
且是静止不动的，地 动，而和丹麦
球和其他行星都绕 天文学家第谷
运动
的观测数据不
思考 1.“日心说”最终战胜了“地心说”是否说 明“日心说”就是十分完善的？
提示 “日心说”虽然最终战胜了“地心说”，但 它由于当时人们认知水平的局限性，一些观点也是 不准确的，如运动轨道不是圆而是椭圆，做的不是 匀速圆周运动而是变速曲线运动．
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 椭圆绕太阳 运动椭的圆轨道都焦点 是 ，太阳处 在 的一个
上
公式或图示
定律
开普勒 第二定
律
内容 从相等太的阳时到间行星的 连线相等在的时间
内扫 过
.
公式或图示
定律
内容
公式或图示
行星 的轨道的
公式：
a3 T2
＝k，k是一
开普勒 半长轴 的三次方跟 个与行星无关 的常量
星体无关，也就是说只有围绕同一中心天体运转的行星
或卫星，k值才相同，
Байду номын сангаас
a3 T2
＝k才成立；对于绕不同的中心
天体运转的行星或卫星，k值不同，Ta32＝k不成立．
开普勒第二定律的应用
【典例1】 某行星沿椭圆轨道运动，远日点离太阳的距离为a，
近日点离太阳的距离为b，过远日点时行星的速率为va，
则过近日点时的速率为
轴相等的特殊椭圆，即可得周期和半径的关系：Tr32＝k.
开普勒的三个行星运动定律不仅适用于行星绕太阳的运
转，也适用于其他天体系统，如卫星绕地球运转．
在应用开普勒第三定律时，要注意在不同的情况下(太阳
在焦点上还是地球在焦点上)，比例式
a3 T2
＝k中的k值是不
同的．k值仅与被环绕的中心天体有关，而与周围运转的
＝
k，则
a31 a32
＝
T21 T22
＝752，即a1＝
3
5
625 a2＝5 3
45 a2，C对、D错
误．
答案 D
冥王星被踢出行星行列
2006年8月24日，在捷克首都 布拉格召开的国际天文学联合会闭 幕大会上，2 500位来自不同国家 的天文学代表对四个关于确定太阳 系行星身份的草案进行投票表决后 决定，冥王星失去“行星”地位， 被划为“矮行星”，如图3－1－2 所示．这意味着，太阳系将只有八 个行星．
( )．
A．vb＝bava
B．vb＝
abva
C．vb＝abva
D．vb＝
bava
解析 如图所示，A、B分别为远日点、
近日点，由开普勒第二定律知，太阳和行
星的连线在相等的时间里扫过的面积相
等，取足够短的时间Δt，则有：
1 2
va·Δ
t·a＝12vb·Δt·b，所以vb＝abva. 答案 C
借题发挥 此题作了近似处理，因为在椭圆上任取 一小段，每一小段都可看成一个独立的圆周上的一 段圆弧，所不同的是曲率可能不同而已．
行星绕太阳运动的轨道十分接近圆
，太阳圆心处
在．
角速度
对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的
(或 线速度
)不变，匀即速行圆星周做
运
动．
轨道半径
所的有二行次星方
的三次方跟它的公转轨道周期 的比值都相等．
一、对开普勒第二定律的理解
理解开普勒第二定律的内涵
太阳和行星的连线在相等的时间里扫过的面积相 等，是解题的关键．
第三定
它的 公转周期 的二
律
次方的比值都 相等
思考 2.行星绕太阳在椭圆轨道上运行，行星距太 阳较近处与距太阳较远处相比较，运动速率何处较 大？
提示 由开普勒第二定律可知，由于在相等的时间 内，行星与太阳的连线扫过相等的面积，显然相距 较近时相等时间内经过的弧长必须较长，因此运动 速率较大．
三、行星运动的近似处理
【变式1】
据报道，美国计划于 2021 年 开 始 每 年 送 15 000 名 游 客 上 太 空 旅 游．如图3－1－1所示， 当航天器围绕地球做椭 圆运行时，近地点A的 速 率 ________( 填 “ 大 于”“小于”或“等 于”)远地点B的速率．
图3－1－1
解析 根据开普勒第二定律：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， 由此可得知近地点A的速率大于远地点B的速率．
C．彗星运转周期为75年，则它的轨道的半长轴是地球公
转轨道半长轴的53 45倍 D．若彗星周期为75年，则它的半长轴是地球公转半径的
75倍
解析 根据开普勒第二定律，在相同的时间内，彗星在近
日点走过的弧长大，因此在近日点彗星的线速度(即速率)、
角速度都较大，故A、B正确．根据开普勒第三定律
a3 T2
R30 T20
＝
Rn3 T2n
得：谷神绕太阳的运行周期Tn＝
R3n R30
T0＝
（2.77）3×365 天＝1 683 天＝1 683×24×3 600 s＝1.45
×108 s.
答案 1 683 天或1.45×108 s
借题发挥 (1)对题目的求解应视条件而定，本题中 用半径替代了半长轴，由解题结果应更进一步理解 离太阳越远公转周期越长的结论．
答案 大于
开普勒第三定律的应用
【典例2】 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．
解析 设地球的轨道半径为R0，则谷神星绕太阳运行的轨
道半径为Rn＝2.77R0，又知地球绕太阳运行周期为T0＝365
天，据
由开普勒第二定律可知：行星从近日点向远日点 运动，速率减小；从远日点向近日点运动，速率 增大．
二、对开普勒第三定律的理解和应用
由开普勒第三定律可知：太阳系中任意两颗行星均满足比
例式
a13 T12
＝
a32 T22
＝k，k值的大小与行星无关，仅与太阳有
关．此定律也适用于圆轨道，只要把圆看成半长轴和半短
(2)在以后的计算问题中，可以认为行星的轨道近似 为圆，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．
【变式2】
哈雷彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆，下列说法
中不正确的是
( )．
A．彗星在近日点的速率大于在远日点的速率
B．彗星在近日点的角速度大于在远日点的角速度