开普勒三定律PPT课件
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《开普勒三大定律》课件
对科学革命的影响
开普勒三大定律推动了科学革命的发展，改变了人们对宇宙的认识 和理解。
开普勒三大定律的现代应用
01
02
03
航天器轨道设计
开普勒三大定律在卫星轨 道设计、行星探测等方面 有重要应用。
导航定位
利用开普勒三大定律，可 以进行精确的导航定位， 如GPS系统。
科学研究
开普勒三大定律在天文学 、物理学、数学等领域的 研究中仍然具有重要意义 。
REPORTຫໍສະໝຸດ THANKS感谢观看CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
是太阳中心。
轨道的长轴在单位时间内扫过 的面积相等，即行星的轨道周
期与长轴的长度成正比。
定律的发现过程
开普勒通过对第谷·布拉赫观测数据的分析，发现行星轨道并非如哥白尼所设想的那 样是正圆，而是椭圆。
开普勒经过多次尝试和修正，最终确定了行星轨道定律的数学表达式，并成功解释 了行星运动规律。
开普勒的发现为后来的天文学和物理学发展奠定了基础，成为经典力学的重要基石 之一。
定律的意义与影响
总结词
开普勒第二定律对天文学和物理学的发展产生了深远 的影响，它不仅解释了行星轨道运动的规律，还为后 来的牛顿万有引力定律提供了启示。
详细描述
开普勒第二定律的提出，改变了人们对行星轨道运动 的认识。这一定律揭示了行星轨道运动中速度与轨道 半径之间的关系，为后来的天文学和物理学发展提供 了重要的启示。牛顿在研究万有引力定律时，也受到 了开普勒第二定律的启发，进一步揭示了天体运动的 规律。同时，开普勒第二定律也为后来的航天工程提 供了理论基础，帮助人们更好地理解和预测行星运动 。
REPORT
CATALOG
开普勒三大定律推动了科学革命的发展，改变了人们对宇宙的认识 和理解。
开普勒三大定律的现代应用
01
02
03
航天器轨道设计
开普勒三大定律在卫星轨 道设计、行星探测等方面 有重要应用。
导航定位
利用开普勒三大定律，可 以进行精确的导航定位， 如GPS系统。
科学研究
开普勒三大定律在天文学 、物理学、数学等领域的 研究中仍然具有重要意义 。
REPORTຫໍສະໝຸດ THANKS感谢观看CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
是太阳中心。
轨道的长轴在单位时间内扫过 的面积相等，即行星的轨道周
期与长轴的长度成正比。
定律的发现过程
开普勒通过对第谷·布拉赫观测数据的分析，发现行星轨道并非如哥白尼所设想的那 样是正圆，而是椭圆。
开普勒经过多次尝试和修正，最终确定了行星轨道定律的数学表达式，并成功解释 了行星运动规律。
开普勒的发现为后来的天文学和物理学发展奠定了基础，成为经典力学的重要基石 之一。
定律的意义与影响
总结词
开普勒第二定律对天文学和物理学的发展产生了深远 的影响，它不仅解释了行星轨道运动的规律，还为后 来的牛顿万有引力定律提供了启示。
详细描述
开普勒第二定律的提出，改变了人们对行星轨道运动 的认识。这一定律揭示了行星轨道运动中速度与轨道 半径之间的关系，为后来的天文学和物理学发展提供 了重要的启示。牛顿在研究万有引力定律时，也受到 了开普勒第二定律的启发，进一步揭示了天体运动的 规律。同时，开普勒第二定律也为后来的航天工程提 供了理论基础，帮助人们更好地理解和预测行星运动 。
REPORT
CATALOG
《开普勒三大定律》课件
添加项标题
证明方法：通过数学推导和计算，得出开普勒第三定律的公 式
添加项标题
证明意义：开普勒第三定律的发现，为牛顿的万有引力定律 提供了重要的依据，推动了天文学的发展
添加项标题
证明过程：通过观察和计算行星的轨道数据，发现行星的轨 道半长轴与周期之间存在一定的关系
添加项标题
证明结果：开普勒第三定律的公式为T^2=a^3，其中T为 行星绕太阳运动的周期，a为行星轨道半长轴
开普勒三大定律在天体物理学中的应用：可以用来计算行星的轨道参数，预测行星的位置和运动状态，以及研究太阳系和其他星系的结构和演化。
开普勒三大定律的拓展：在广义相对论中，开普勒三大定律被推广到任意引力场中，成为描述物体在引力场中运动的基本规律。
天文学：用于研 究行星运动和宇
宙结构
物理学：用于研 究天体物理和宇
开普勒第二定律还可以用来预测行星的位置和速度，这对于航天器的轨道设计和导航具有重 要意义。
开普勒第二定律在天文学研究中也具有重要意义，它可以帮助我们理解太阳系和其他星系的 形成和演化。
PART FIVE
开普勒第三定律是开普勒行星运动定律之一，描述了行星绕太阳运动的周期与它们到太阳的平均距离之间的关系。
宙学
数学：用于研究 几何学和代数
计算机科学：用 于研究人工智能
和机器学习
工程学：用于研 究航天器和卫星
的轨道控制
地理学：用于研 究地球自转和公
转规律
汇报人：PPT
开普勒第三定律描述了天体运动的周期与它们到太阳的距离之间的关系
在天体运动中，开普勒第三定律可以用来计算天体的轨道参数，如轨道半长轴、偏心率 等
开普勒第三定律在天体物理学、天文学等领域有着广泛的应用，如计算行星的轨道参数、 预测行星的位置等
证明方法：通过数学推导和计算，得出开普勒第三定律的公 式
添加项标题
证明意义：开普勒第三定律的发现，为牛顿的万有引力定律 提供了重要的依据，推动了天文学的发展
添加项标题
证明过程：通过观察和计算行星的轨道数据，发现行星的轨 道半长轴与周期之间存在一定的关系
添加项标题
证明结果：开普勒第三定律的公式为T^2=a^3，其中T为 行星绕太阳运动的周期，a为行星轨道半长轴
开普勒三大定律在天体物理学中的应用：可以用来计算行星的轨道参数，预测行星的位置和运动状态，以及研究太阳系和其他星系的结构和演化。
开普勒三大定律的拓展：在广义相对论中，开普勒三大定律被推广到任意引力场中，成为描述物体在引力场中运动的基本规律。
天文学：用于研 究行星运动和宇
宙结构
物理学：用于研 究天体物理和宇
开普勒第二定律还可以用来预测行星的位置和速度，这对于航天器的轨道设计和导航具有重 要意义。
开普勒第二定律在天文学研究中也具有重要意义，它可以帮助我们理解太阳系和其他星系的 形成和演化。
PART FIVE
开普勒第三定律是开普勒行星运动定律之一，描述了行星绕太阳运动的周期与它们到太阳的平均距离之间的关系。
宙学
数学：用于研究 几何学和代数
计算机科学：用 于研究人工智能
和机器学习
工程学：用于研 究航天器和卫星
的轨道控制
地理学：用于研 究地球自转和公
转规律
汇报人：PPT
开普勒第三定律描述了天体运动的周期与它们到太阳的距离之间的关系
在天体运动中，开普勒第三定律可以用来计算天体的轨道参数，如轨道半长轴、偏心率 等
开普勒第三定律在天体物理学、天文学等领域有着广泛的应用，如计算行星的轨道参数、 预测行星的位置等
开普勒三定律课件 PPT
17
二、开普勒三定律
(一)、建立过程
大家好
20
(一)、开普勒三定律建立过程
• 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？
大家好
21
怎么回事……..
行星轨道 是椭圆的
开普勒（德国）
↓
四年多的刻苦计算
？ 8 ′的偏差
误差仅为2′
进行了70多次尝试…… ↓
否定19 种假设
第 谷（丹麦）
↓
二十年的精心观测
750多颗星的观测记录
几千个数据
大家好
26
二、开普勒三定律
(一)、建立过程 (二)、内容和物理意义
大家好
27
用图钉和细绳画椭圆
做
一
半
做
b
短
轴
焦距c
大家好
28
开普勒行星运动定律
开普勒
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。
a3 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，对应的半长大家好轴即为圆的半径。
38
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，太阳大家处好 在所有椭圆的一个焦点上 29
开普勒行星运动定律
离
离
太
太
阳
开普勒三定律
k值与中心天体有关， 而与环绕天体无关
a k 2 T
3
什么力来维持行星绕太阳的 运动呢？
科学的足迹
1、伽利略：一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体 做圆周运动。 2、开普勒：受到了来自太阳的类似与磁力的作用。
3、笛卡儿：在行星的周围有旋转的物质(以太）作用在行星 上，使得行星绕太阳运动。
4、胡克、哈雷等:受到了太阳对它的引力，证明了如果行星 的轨道是圆形的，其所受的引力大小跟行星到太阳的距离 的二次方成反比，但没法证明在椭圆轨道规律也成立。 5、牛顿：在前人研究的基础上，凭借他超凡的数学能力证 明了：如果太阳和行星间的引力与距离的二次方成反比， 则行星的轨迹是椭圆.并且阐述了普遍意义下的万有引力 定律。
1、太阳对行星的引力：太阳对不同行 星的引力，与行星的质量m成正比，与 太阳到行星间的距离r的二次方成反比
2、行星对太阳的引力：与太阳 的质量M成正比，与行星到太阳 的距离r的二次方成反比 3、太阳与行星间的引力：与太阳的 质量M、行星的质量m成正比，与 两者距离的二次方成反比
m F 太阳的引力 根据牛顿第三定律，行星对太阳的引力F/应满 足
行 星
F
F`
太 阳
M F 2 r
/
追寻牛顿的足迹
太阳与行星间的引力
概括起来有
Mm F 2 r
则太阳与行星间的引力大小为
Mm F G 2 r
G比例系数，与太阳、行星的质量无关 方向：沿着太阳和行星的连线
小 结
/
Mm F G 2 r
（1） G是比例系数，与行星、太阳均无关 （2）引力的方向沿太阳和行星的连线
行星绕太阳运动遵守这个规律， 那么在其他地方是否适用这个规律 呢？
课件
a k 2 T
3
1．行星绕太阳运动而不是沿直线运动，说明行星受到力的 太阳 对它施加的_____ 引 力． 作用，可能是______ 2．若行星的质量为m，绕太阳做匀速圆周运动的速度为v、 v2 m 半径为 r，则行星所需的向心力为F＝________ r ；若行星绕太阳 做匀速圆周运动的周期为 T、半径为 r，则行星的线速度 v＝ 2πr 2 m T ________； 由以上两式及开普勒第三定律可得 F＝4π k· 则有 r2 ，
m 关系式 F∝________. r2
太阳 的质量、行 3．行星绕太阳做圆周运动的向心力与________
正比 ，与两者距离的二次方成________ 反比 ，即 星的质量成________ Mm Mm G r2 F∝________ ，太阳与行星间 r2 ，写成等式就是 F＝____________ 引力的方开普勒三定律
开普勒第一定律——轨道定律
所有行星都分别在大小不同的 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;
开普勒第二定律——面积定律
对每个行星来说，太阳和行星的连 线在相等的时间扫过相等的面积;
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.
开普勒第三定律K的理解 高中物理必修课件PPT 人教版
期 8天
4天
9天
18天
K
a3 T2
2.396
1016
此数据来源于360百科
活动与探究 知识讲解
（温馨提示：规范操作、注意安全）
当行星环绕的中心天体不同时K值不相同
太阳
Kபைடு நூலகம்
a3 T2
2.511019
K值与中心天体有关
木星
K
a3 T2
2.396 1016
活动与探究 知识讲解
（温馨提示：规范操作、注意安全）
K值与环绕行星无关
知识讲解
天 木星1 体
木星2
木星卫星绕木星公转周期和半长轴
木星3
木星4 木星13 木星6
木星7
木星10
半 421700km 671034km 1070412 1882709 1118778 11451971 11778034 11740560
长
km
km
1km
km
km
km
轴
周 1.7691377 3.5511810 7.154552 16.6890 241.75天 250.37天 261.14天 259.89天
a3 T2
K
3
知识讲解
天 体
金星
太阳系八大行星公转周期和半长轴
土星 木星 水星 地球 火星 天王星
海王星
半 1082 长 0893 轴 0 km
1433 4493 70 km
7764 1294 8km
5790 9050 km
1495 9788 7.5k m
2279 3664 0km
2876679 082 km
K
M？
中心 天体
开普勒三定律 PPT
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赠每的送次VI的发P类共放型的享决特文定权档。有下效载期特为权1自个V月IP，生发效放起数每量月由发您放购一买次，赠 V不 我I送 清 的P生每 零 设效月 。 置起1自 随5每动 时次月续 取共发费 消享放， 。文一前档次往下，我载持的特续账权有号，效-自
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特权福利
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1、2高中物理必修二万有引力定律第1节《开普勒三定律 万有引力定律》精品课件(上课用)
反映了行星公转周期跟轨道半长 轴之间的依赖关系．椭圆轨道中 开普勒 长轴越长的行星，其公转周期越 第三定 长；反之，其公转周期越短 律 研究行星时，常数k与行星无 关，只与太阳有关．研究其他天 体时，常数k与其中心天体有关
思维疑点： (1)开普勒三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． (2)开普勒第二定律说的是同一行星在距太阳不同距离时的 运动快慢的规律；开普勒第三定律说的是不同行星运动快慢的规 律．
律 相差很大
行星的椭圆轨道很接近圆，半长
轴与半短轴接近
图示
对开普勒行星运动定律的理解
该定律又叫面积定律，反映了同 一行星沿椭圆轨道运动靠近太阳 开普勒 时速度增大，沿椭圆轨道远离太 第二定 阳时速度减小 律 近日点、远日点分别是行星距离 太阳的最近点、最远点，所以近 日点速度最大，远日点速度最小
对开普勒行星运动定律的理解
[答案] 一、1.地球 地球 2.太阳 太阳 3.匀速圆周 第谷 二、椭圆 椭圆 焦点 相等的面积 半长轴
公转周期 相等 a3 无关 T2
三、(1)圆心 (2)匀速 (3)公转周期
1．判断正误： (1)绕太阳运动的行星的轨道都是圆．( ) (2)围绕太阳运动的行星的速率是不变的．( ) (3)开普勒定律仅适用于行星绕太阳的运动．( ) (4)行星轨道的半长轴越长，行星的周期越长．( ) (5)地心说的代表人物是托勒密，日心说的代表人物是哥白 尼．( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√
[解析] (1)根据开普勒第一定律，所有绕太阳运动的行星的轨道都 是椭圆． (2)根据开普勒第二定律，行星离太阳近时运动速率大，离 太阳远时速率小． (3)开普勒定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于其 他天体绕中心天体的运动，如卫星绕地球的运动． (4)根据开普勒第三定律，行星的半长轴的三次方与它的公 转周期的二次方成正比． (5)托勒密和哥白尼分别提出地心说和日心说．
思维疑点： (1)开普勒三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． (2)开普勒第二定律说的是同一行星在距太阳不同距离时的 运动快慢的规律；开普勒第三定律说的是不同行星运动快慢的规 律．
律 相差很大
行星的椭圆轨道很接近圆，半长
轴与半短轴接近
图示
对开普勒行星运动定律的理解
该定律又叫面积定律，反映了同 一行星沿椭圆轨道运动靠近太阳 开普勒 时速度增大，沿椭圆轨道远离太 第二定 阳时速度减小 律 近日点、远日点分别是行星距离 太阳的最近点、最远点，所以近 日点速度最大，远日点速度最小
对开普勒行星运动定律的理解
[答案] 一、1.地球 地球 2.太阳 太阳 3.匀速圆周 第谷 二、椭圆 椭圆 焦点 相等的面积 半长轴
公转周期 相等 a3 无关 T2
三、(1)圆心 (2)匀速 (3)公转周期
1．判断正误： (1)绕太阳运动的行星的轨道都是圆．( ) (2)围绕太阳运动的行星的速率是不变的．( ) (3)开普勒定律仅适用于行星绕太阳的运动．( ) (4)行星轨道的半长轴越长，行星的周期越长．( ) (5)地心说的代表人物是托勒密，日心说的代表人物是哥白 尼．( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√
[解析] (1)根据开普勒第一定律，所有绕太阳运动的行星的轨道都 是椭圆． (2)根据开普勒第二定律，行星离太阳近时运动速率大，离 太阳远时速率小． (3)开普勒定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于其 他天体绕中心天体的运动，如卫星绕地球的运动． (4)根据开普勒第三定律，行星的半长轴的三次方与它的公 转周期的二次方成正比． (5)托勒密和哥白尼分别提出地心说和日心说．
开普勒行星运动三大定律
开普勒行星运动三大定律①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。
②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。
推论：近日点速度比较快，远日点速度比较慢。
③第三定律（周期定律）：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： 其中k 是只与中心天体的质量有关，与做圆周运动的天体的质量无关。
推广：对围绕同一中心天体运动的行星或卫星，上式均成立。
K 取决于中心天体的质量。
1、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 。
2．关于开普勒行星运动的公式23TR ＝k ，以下理解正确的是 （ ）A ．k 是一个与行星无关的常量B ．若地球绕太阳运转轨道的半长轴为R 地，周期为T 地；月球绕地球运转轨道的长半轴为R 月，周期为T 月，则2323月月地地T R T R =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3．地球绕太阳运行的半长轴为1.5×1011 m ，周期为365 天；月球绕地球运行的轨道半长轴为3.82×108m ，周期为27.3 天，则对于绕太阳运行的行星；R 3／T 2的值为______m 3／s 2， 对于绕地球运行的物体，则R 3／T 2＝________ m 3/s 2.4.我们研究了开普勒第三定律，知道了行星绕恒星的运动轨道近似是圆形，周期T 的平方与轨道半径 R 的三次方的比为常数，则该常数的大小 ( )A .只跟恒星的质量有关B .只跟行星的质量有关C .跟行星、恒星的质量都有关D .跟行星、恒星的质量都没关5、假设行星绕太阳的轨道是圆形，火星与太阳的距离比地球与太阳的距离大53％，,试确定火星上一年是多少地球年。
6、关于开普勒第三定律下列说法中正确的是 （ ）A ．适用于所有天体B ．适用于围绕地球运行的所有卫星C ．适用于围绕太阳运行的所有行星D ．以上说法均错误7、有关开普勒关于行星运动的描述，下列说法正确的是 （ ）A.所有行星绕太阳运动的轨迹都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上B.所有行星绕太阳运动的轨迹都是圆，太阳处在圆心上C.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D.不同行星绕太阳运动的椭圆轨道是相同的32a k T =1、万有引力定律的建立 ①太阳与行星间引力公式 ②月—地检验 ③卡文迪许的扭秤实验——测定引力常量2、万有引力定律①内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与物体的质量1m 和2m 的乘积成正比，与它们之间的距离r 的二次方成反比。
高中物理 62太阳与行星间的引力、3万有引力定律课件 新人教必修2
地球质量为M, 半径为R,则物体与地球间的
万有引力是（ A ）
A．零
B．无穷大
C．GMRm2
D．无法确定
解 析 ： 地 心 周 围 的 物 体 对 放 到 地 心 处 的 物 体 的 万 有 引 力 的 合 力 为 零 ， 所 以 选 项 A 正 确 ．
万有引力定律适用条件
①万有引力定律只适用质点间引力大小的计算.
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 跟 公 转 周 期 的 平 方 的 比 值 都 相 等 ．
即 : a 1 3 ： a 2 3 = T 1 2 ： T 2 2 或 : a3/T 2=k
A.60∶1
B.1∶60
C.1∶600
D.1∶3600
6.2 太阳与行星间的引力 ） 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
有力证据
计算出来的星球
万有引力与重力的关系？
研究对象：地球上的物体 运 动： 匀速圆周运动 向心力由谁来提供？万有引力 万有引力是否全部都用来提供向心力？
比较： 地球赤道上的重力与地球两极的重力
2.已知月球和地球中心距离大约是
地球半径的60倍，则月球绕地球运
行的向心加速度与地球表面的重力
加速度的比为：（ D ）
k的大小与行星无关。
长轴
6.1、6.2开普勒三大定律
行星 水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 半长轴a(×106km) 57 108 149 228 778 1426 2869 4495 公转周期T(天) 87.97 225 365 687 4333 10759 30686 60188 a3 T2 k 3.34 3.35 3.35 3.35 3.35 3.34 3.35 3.34
第谷出生于丹麦，他把毕生精力都投入 到行星位置的测量中，并把天体位置的不确 定性由之前的10’减少到2’(１°=60’)， 他的观测结果为哥白尼的学说提供了关键性 的支持。
3、对天体运动的进一步研究
(2)真理超出期望: 开普勒
开普勒是第谷的学生，从1600年开始与第 谷一起工作， 18 个月后，老师去世，他开始精 心整理老师的观测数据，经过多年的尝试计算， 终于于 1609 年和 1619 年发表了行星运动三定 律。不过，开普勒并不知道，他所发现的定律 蕴涵着极其重大的“天机”——万有引力定律。
T2 t3 t 4
T1 T 2
ab v1 v2
S1 S 2
由上可知，在S相同，时间t也相同时，半径r越小， 则速度v越大。
3、开普勒第三定律
行星
太阳
a k 2 T
O
3
F
a
a：半长轴 T：公转周期
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。
3、开普勒第三定律
太 阳
科 探究3: 太阳与行星间的引力F 学 G：比例系数，与太 m 探 阳、行星无关。 究 F 2
r
类 牛 比 法 三
M F 2 r
'
Mm F 2 r
Mm F=G 2 r
方向：沿着太阳与 行星间的连线 。
第谷出生于丹麦，他把毕生精力都投入 到行星位置的测量中，并把天体位置的不确 定性由之前的10’减少到2’(１°=60’)， 他的观测结果为哥白尼的学说提供了关键性 的支持。
3、对天体运动的进一步研究
(2)真理超出期望: 开普勒
开普勒是第谷的学生，从1600年开始与第 谷一起工作， 18 个月后，老师去世，他开始精 心整理老师的观测数据，经过多年的尝试计算， 终于于 1609 年和 1619 年发表了行星运动三定 律。不过，开普勒并不知道，他所发现的定律 蕴涵着极其重大的“天机”——万有引力定律。
T2 t3 t 4
T1 T 2
ab v1 v2
S1 S 2
由上可知，在S相同，时间t也相同时，半径r越小， 则速度v越大。
3、开普勒第三定律
行星
太阳
a k 2 T
O
3
F
a
a：半长轴 T：公转周期
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。
3、开普勒第三定律
太 阳
科 探究3: 太阳与行星间的引力F 学 G：比例系数，与太 m 探 阳、行星无关。 究 F 2
r
类 牛 比 法 三
M F 2 r
'
Mm F 2 r
Mm F=G 2 r
方向：沿着太阳与 行星间的连线 。
开普勒三大定律PPT课件
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12
行星为什么这样运动? 多数人： 行星作圆周运动是无需动因的.
.
13
行星为什么这样运动?
伽利略 (1564-1642)
一切物体都有合并的趋势，这种 趋势导致物体做圆周运动.
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14
行星为什么这样运动?
开普勒 (1571-1630)
行星绕太阳运动一定是受到了来自 太阳的类似于磁力的作用.
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15
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35
开普勒
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1
万有引力定律
.
2
行星的运动
问题一：古代关于天体的运 动有哪两种学说？
.
3
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
4
托勒密的地心说
行星为什么这样运动行星作圆周运动是无需动因的行星作圆周运动是无需动因的1314一切物体都有合幵的趋势这种一切物体都有合幵的趋势这种趋势导致物体做圆周运动趋势导致物体做圆周运动伽利略伽利略行星为什么这样运动1415行星绕太阳运动一定是受到了来自行星绕太阳运动一定是受到了来自太阳的类似于磁力的作用太阳的类似于磁力的作用行星为什么这样运动16行星运动是因为行星的周围有旋转行星运动是因为行星的周围有旋转的物质作用在行星上的物质作用在行星上行星为什么这样运动笛卡儿笛卡儿1617行星围绕太阳运动是因为受到了太阳行星围绕太阳运动是因为受到了太阳对它的引力提出如果行星的轨道是对它的引力提出如果行星的轨道是圆形的它所受的引力大小跟行星到圆形的它所受的引力大小跟行星到太阳的距离的二次方成反比太阳的距离的二次方成反比行星为什么这样运动胡兊等人胡兊等人1718哈雷英国天文学家不牛顿讨论关于平方反比定律的轨迹问题行星为什么这样运动1819多数人多数人行星圆周运动是无需动因的行星圆周运动是无需动因的伽利略伽利略一切物体都有合幵的趋势一切物体都有合幵的趋势受到了来自太阳的类似于受到了来自太阳的类似于磁力的作用磁力的作用笛卡儿笛卡儿行星的周围有旋转的物质行星的周围有旋转的物质作用在行星上作用在行星上受到了太阳对它的引力受到了太阳对它的引力思考
开普勒三定律
所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周 3 3 期的二次方的比值都相等。即：a12 a22 k T1 T 2
从天文望远镜中观察到银河系中有两颗行星 绕某恒星运行，两行星的轨道均为椭圆，观 察测量到它们的半长轴之比为4:1 ，则它们 椭圆轨道的运转周期之比为 （ c ） A．2:1 B．4:1 C．8:1 D．1:4
开普勒三定律
焦点 太阳
焦点
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 2.开普勒第二定律 面积定律
对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在 相等的时间内扫过相等的面积。
也就是说,离太阳越近,行星运动得越快, 离太阳越远,行星运动得越慢
开普勒三定律 3.开普勒第三定律 周期定律
1_1.讲解部分PPT
月=
4 2 T月2
·r≈2.7×10-3
m/s2,a月
g
≈1
602
3.检验结果:地球对月球的引力、地球对地面上物体的引力、太阳与行
星间的引力,遵从相同的规律。
四、割补法求物体间的引力
1.方法:万有引力定律适用于质点间、质点与均匀球体间、两均匀球体 间的相互作用力,若出现大球内某个区域被挖去一个小球,无法直接应用 公式求残缺球与另外质点或另外球体的万有引力,此时可以采用“先补 后挖”的方法,应用万有引力定律间接求解。 如图,在一个半径为R、质量为M的均匀球体中,紧贴球的边缘挖去一个半 径为 R 的小球体后,求剩余部分对位于球心和空穴中心连线上、与球心
v
ω
注意:①利用万有引力提供向心力估算天体质量时,估算的只是中心天体 的质量,而非环绕天体的质量。②区别中心天体半径R和轨道半径r,只有 在中心天体表面附近做圆周运动时,才有r≈R;V= 4 πR3中的“R”只能是
3
中心天体的半径。③天体质量估算中常有隐含条件,如地球的自转周期 为24 h,公转周期为365天等。
向心力
轨道半径 角速度
近地卫星 (r1、ω1、v1、a1)
万有引力
同步卫星 (r2、ω2、v2、a2)
万有引力
r2>r3=r1
由G Mm=mω2r得
r2
ω= GM ,故ω1>ω2
r3
ω1>ω2=ω3
赤道上随地球 自转的物体 (r3、ω3、v3、a3) 万有引力 的一个分力
ω2=ω3
线速度
向心 加速度
遵循矢量运算法则。
考点三 天体质量和密度的计算
一、利用重力加速度和天体半径计算天体的质量和密度
《开普勒三定律》课件
03
开普勒三定律在天文学领域的应用，也促进了数学、物理学等
其他相关学科的发展。
对物理学的影响
开普勒三定律为牛顿力学的发展奠定了基础
牛顿在开普勒三定律的基础上，提出了万有引力定律和三大运动定律，建立了完整的经典 力学体系。
开普勒三定律推动了物理学中理论模型的发展
开普勒三定律的发现促使人们更加重视理论模型在科学研究中的作用，推动了物理学中理 论模型的发展。
推导过程
总结词
通过观察和计算行星的轨道数据，开普勒提出了开普勒第二定律的数学表达式，并进行了详细的推导 。
详细描述
开普勒通过对行星轨道数据的观察和计算，提出了开普勒第二定律的数学表达式。他通过几何学和代 数学的方法，对行星轨道半径和时间的关系进行了详细的推导。推导过程中，开普勒考虑了行星在椭 圆轨道上的运动规律，以及时间与行星位置之间的关系。
实例和行和科 学研究等领域有着广泛的应用。
详细描述
通过开普勒第三定律，我们可以计算出行星 的公转周期，进而了解行星的运动规律和轨 道参数。这对于研究行星运动、太阳系演化 以及探测外太空等领域具有重要意义。此外 ，开普勒第三定律也是研究其他天体系统的
基础之一，如恒星、星系等。
开普勒三定律的提出是科学革命的重要里程碑，它标志着人们对宇宙的理解从地心 说转向日心说。
开普勒的生平
约翰尼斯·开普勒出生于德国威 斯巴登，是文艺复兴时期的天文
学家、数学家和哲学家。
开普勒在年轻时曾追随第谷·布 拉赫进行天文观测，并成为其门
徒。
开普勒提出了行星运动的第一和 第二定律，即椭圆轨道定律和面 积定律。他还在数学和光学方面
做出了重要贡献。
02
开普勒第一定律：椭圆轨道定 律
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33
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34
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——开普勒三定律
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）
二、开普勒三定律
(一)、建立过程
.
20
(一)、开普勒三定律建立过程
• 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？
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21
怎么回事……..
行星轨道 是椭圆的
开普勒（德国）
？ ↓
四年多的刻苦计算 8 ′的偏差
1.00 1.88 11.86
29.46 84.0 164.8
焦距 轨道离心率 c(106km) (e=c/a)
11.9
0.206
0.76
0.007
2.5
0.017
21.2
0.093
37.3
0.048
79.9
0.056
135.4
0.047
36.2
0.008
37
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
3.35
天王星 2882.3
84.0 135.4
0.047
3.35
海王星 4523.9 164.8 36.2
0.008
3.35
开普勒行星运动定律
开普勒
律开 普 勒 第 三 定
周期定律：
a3
k 所有行星的轨道的半长轴的三次方
T 跟公转周期的二次方的比2 值都相等
.
32
探究K值的决定因素：
ห้องสมุดไป่ตู้
行星 中心体 或卫星
水星 金星 太阳 火星 同步卫星 地球 月球
半长轴 (x106km)
57 108 228 0.0424 0.3844
公转周期 (天)
87.97 225 687
1 27.322
K值
3.36×1018 3.35×1018 3.36×1018 1.02×1013 1.02×1013
K是一个只与中心天体质量有关的物理量
误差仅为2′
进行了70多次尝试…… ↓
否定19 种假设
第 谷（丹麦）
↓
二十年的精心观测
750多颗星的观测记录
几千个数据
.
26
二、开普勒三定律
(一)、建立过程
(二)、内容和物理意义
.
27
用图钉和细绳画椭圆
做
一
半
做
短
b
轴
焦距c
.
28
开普勒行星运动定律
开普勒
律开 普 勒 第 一 定
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 29
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。
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。
a3 T2
开普勒行星运动定律
离
离
太
太
阳
阳
开普勒 近
远
律开 时
时
普速
速
勒度
度
第快 二
慢
定 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 30
看一看 八大行星轨道数据表
行星
轨道半长轴 公转周期 焦距 轨道离心率 K=a3/T2
a(106km) T(年） c(106km) (e=c/a) (1024km3/年2）
.
35
让焦点逐渐靠近O点，请再画两个椭圆
做 了 再 做
.
36
看一看 八大行星轨道数据表
行星
水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星
轨道半长轴 a(106km) 57.9 108.2 149.6 227.9 778.3 1427.0 2882.3 4523.9
.
公转周期 T(年） 0.241 0.615
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。
38
二、开普勒三定律
(一)、建立过程
(二)、内容和物理意义
(三)、科学精神和方法
.
39
(三)、行星运动定律建立过程中 所蕴含的科学精神和科学方法：
• 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”。
• 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。
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41
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——开普勒三定律
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
水星
57.9
0.241 11.9
0.206
3.34
金星 108.2
0.615 0.76
0.007
3.35
地球 149.6
1.00
2.5
0.017
3.35
火星 227.9
1.88
21.2
0.093
3.35
木星 778.3
11.86 37.3
0.048
3.35
土星 1427.0 29.46 79.9
0.056
• “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。”
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40
(三)、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。
第六章 万有引力与航天
6.1 行星的运动
凤冈一中
.
陈廷之
1
浩. 瀚的宇宙
2
八大行星. 围绕太阳的运动
3
日 地 月 运 动
.
4
空 间 站
.
5
神州五. 号载人飞船发射运行
6
嫦. 娥一号发射全过程
7
中国航天英雄:
.
8
中国航天事业幕后英雄代表:
.
9
自 然 现 象
猜想一下，是太阳. 绕地球转呢，还是地球绕太阳转呢？ 10
一、 “地心说”与“日心 说”:
• 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、“地心说” 为什么能占领较长的统治
时间？ • 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？
.
11
伽利略受. 到宗教裁判所的审判
17