第一节 行星的运动
人教版 物理必修2 第六章第一节 行星的运动Planets
1、下列说法正确的有 ( AB ) A、太阳系中的八大行星有一个共同 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
2、关于行星的运动,下列说法正确的是 关于行星的运动, 行星的运动 ( BD ) 行星轨道的半长轴越长, A、行星轨道的半长轴越长,自转的周期就 越大 行星轨道的半长轴越长, B、行星轨道的半长轴越长,公转的周期就 越大 行星轨道的半长轴越短, C、行星轨道的半长轴越短,公转的周期就 越大 海王星”离太阳最远, D、“海王星”离太阳最远,绕太阳运动的 公转周期最长
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 是一个只与中心天体质量有关的物理量 是一个只与中心天体
小结
日心说” 一、“地心说”与 “日心说” 地心说”
地球是中心→太阳是中心 宇宙无限 地球是中心 太阳是中心→宇宙无限 太阳是中心 （科学精神推动了认识发展） 科学精神推动了认识发展）
“日心说”为什么能战胜“地心说”？ 日心说”为什么能战胜“地心说”
“日心说”所以能够战胜“地心说”是因为好多“地心 说”不能解释的现象“日心说”则能说明，就是说“日 心说”比“地心说”更科学、更接近事实。例如：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。
总体来说，就是把行星的运动看作为匀速圆周运 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。 动处理，对应的半长轴即为圆的半径。
7.1行星的运动-高一物理精品讲义(人教)
第七章 万有引力与宇宙航行第1课 行星的运动课程标准核心素养1.了解地心说与日心说的主要内容.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． 1、物理观念：开普勒定律。
2、科学思维：椭圆轨道与圆轨道类比分析。
3、科学探究：开普勒对行星的运动数据的分析。
4、科学态度与责任：了解人类对行星动数据的分析。
知识点01 两种对立的学说1．地心说地心说认为 是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月球以及其他星体都绕 运动． 2．日心说日心说认为 是静止不动的，地球和其他行星都绕 运动． 【即学即练1】（多选）下列说法中正确的是（ ）A ．地球是宇宙的中心，太阳、月球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运动C ．地球是绕太阳运动的一颗行星D ．日心说和地心说都不完善知识点02 开普勒定律1．开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是 ，太阳处在 ．2．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的 ．目标导航知识精讲3．开普勒第三定律：所有行星轨道的 跟它的 的比都相等．其表达式为a 3T 2＝k ，其中a 代表椭圆轨道的半长轴，T 代表公转周期，比值k 是一个对所有行星 的常量．【即学即练2】北京冬奥会开幕式24节气倒计时惊艳全球，如图是地球沿椭圆轨道绕太阳运行所处不同位置对应的节气，下列说法正确的是（ ）A ．夏至时地球与太阳的连线在单位时间内扫过的面积最大B ．从冬至到春分的运行时间等于从春分到夏至的运行时间C ．太阳既在地球公转轨道的焦点上，也在火星公转轨道的焦点上D ．若用a 代表椭圆轨道的半长轴，T 代表公转周期，32a k T=，则地球和火星对应的k 值不同知识点03 行星运动的近似处理行星的轨道与圆十分接近，在中学阶段的研究中我们可按圆轨道处理．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 ． 2．行星绕太阳做 运动．3．所有行星 的三次方跟它的公转周期T 的二次方的 ，即r 3T2＝k .【即学即练3】如图所示，两卫星A 、B 绕地球做匀速圆周运动，用R 、T 、k E 、S 分别表示卫星的轨道半径、周期、动能、与地心连线在单位时间内扫过的面积。
高一物理《行星的运动》课件
总结词
牛顿万有引力定律解释了行星之间的相互作用力，是理解天体运动的关键。
详细描述
牛顿万有引力定律指出任何两个物体都相互吸引，引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。这个定律不仅适用于行星和太阳之间的相互作用，也适用于其他天体之间的相互作用。
总结词
行星轨道的数学描述提供了精确预测行星位置和运动轨迹的方法。
行星运动定律
行星绕太阳运动的规律可以用开普勒三定律来描述，即椭圆轨道定律、面积定律和周期定律。这些定律是理解行星运动的基础。
行星运动的规律
开普勒三定律揭示了行星绕太阳运动的规律，是理解行星运动的基础。
总结词
开普勒第一定律，也称椭圆定律，指出行星绕太阳运动的轨道是椭圆，太阳位于其中一个焦点。开普勒第二定律，也称面积定律，指出在相等的时间内，行星与太阳的连线扫过的面积相等。开普勒第三定律，也称周期定律，指出行星绕太阳运动的周期的平方与其轨道半长轴的立方成正比。
对地球科学的影响
行星运动的研究是探索宇宙的重要途径之一，通过研究行星运动，可以了解太阳系的起源、演化以及宇宙的尺度等。
探索宇宙的途径
行星轨道
行星绕太阳运动的路径称为轨道，通常呈椭圆形。轨道的特性参数包括偏心率、倾角、近地点和远地点等。
天体坐标系
为了描述行星和其他天体的位置和运动，需要建立天体坐标系，如赤道坐标系、黄道坐标系等。
详细描述
行星轨道的数学描述通常使用椭圆方程、抛物线方程、双曲线方程等几何学和解析几何学的知识。通过这些方程，我们可以精确地计算出任意时刻行星的位置、速度和加速度等物理量。此外，这些方程还可以用来研究行星之间的相互作用力和动力学系统等问题。
行星运动的物理原理
牛顿第二定律
第1节 行星的运动 教学设计
第七章万有引力与宇宙航行第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．知道开普勒定律的内容．3．能用开普勒定律分析一些简单的行星运动问题．知识点1地心说与日心说1．地心说：地球是宇宙的中心，且是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动．2．日心说：太阳是宇宙的中心，且是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动．3．局限性：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，而与丹麦天文学家第谷的观测数据不符．知识点2开普勒定律1．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．2．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的面积相等．3．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．其表达式为a3T2＝k，其中a是椭圆轨道的半长轴，T是行星绕太阳公转的周期，k是对所有行星都相同的常量．[判一判](1)各行星围绕太阳运动的速率是不变的．()(2)开普勒定律仅适用于行星绕太阳的运动．()(3)行星轨道的半长轴越长，行星的公转周期越长．()(4)可近似认为地球围绕太阳做圆周运动．()(5)行星绕太阳运动一周的时间内，它与太阳的距离是不变的．()(6)公式a3T2＝k，只适用于轨道是椭圆的运动．()提示：(1)×(2)×(3)√(4)√(5)×(6)×[想一想](1)请利用你学习的知识分析哪个小孩说得更有道理？(2)如何理解开普勒第三定律中的常量k?提示：(1)第二个小孩说得更有道理，因为地球有绕地轴的自转和绕太阳的公转，地球每天自转一周，因此坐在家中的小孩相对“家”虽然没有动，但随地球旋转了一周，路程大约是8万里．(2)当行星绕太阳运行时，虽然轨道半径和周期各不相同，但是k＝a3T2相同，常量k与行星无关，但与中心天体有关．中心天体不同，常量k一般也不相同，即k值是由中心天体决定的，与环绕天体无关．例如卫星绕地球运行的k值与行星绕太阳运行的k值不同，k不是一个普适常量．总结一下就是：①对同一中心天体，k值不变．②对不同的中心天体，k值不同．③k值大小由中心天体的质量决定．1．(对开普勒定律的理解)关于行星的运动，下列说法正确的是()A．关于行星的运动，早期有“地心说”与“日心说”之争，“日心说”理论是完美无缺的B．所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，且近日点速度小，远日点速度大C．开普勒第三定律r3T2＝k，式中k的值仅与中心天体的质量有关D．卫星围绕行星运动不满足开普勒第三定律解析：选 C.地心说认为地球是宇宙的中心，其他天体都绕地球运行；日心说认为太阳是宇宙的中心，所有天体都绕太阳运行．不论是日心说还是地心说，在研究行星运动时都是有局限性的，A错误；根据开普勒行星运动定律，所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，且近日点速度大，远日点速度小，B错误；开普勒第三定律r3T2＝k，式中k的值仅与中心天体的质量有关，C正确；卫星围绕行星运动也满足开普勒第三定律，D错误．2．(对开普勒定律的理解)关于开普勒行星运动定律，下列说法不正确的是()A．所有行星围绕太阳的运动轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上B．对于任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积C．行星在近日点的速率小于在远日点的速率D．对于开普勒第三定律a3T2＝k，k值是与a和T均无关的值解析：选C.由开普勒第一定律知A正确；由开普勒第二定律可知，太阳系的任一行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，由于行星在近日点与太阳的连线短，则运行速率必然大，故B正确，C错误；由开普勒第三定律可知，D正确．3．(对开普勒第三定律的理解)(多选)对于开普勒第三定律的公式a3T2＝k，下列说法正确的是()A．公式只适用于轨道是椭圆的运动B．式中的k值，对于所有行星都相等C．式中的k值，只与中心天体有关，与绕中心天体旋转的行星无关D．该公式也适用于围绕地球运行的所有卫星解析：选CD.圆是椭圆的特例，故公式既然适用于椭圆轨道的卫星，也就适用于圆轨道的行星，但此时公式中的a为轨道半径，故A错误；比例系数k是一个由中心天体决定而与行星无关的常量，但不是恒量，不同的星系中，k值不同，即只要是围绕同一中心天体运行的不同天体，公式都适用，包括以地球为中心天体的系统，故B错误，C、D正确．4．(开普勒第三定律的应用)阋神星是一个已知最大的属于柯伊伯带及海王星外天体的矮行星，因观测估算比冥王星大，在公布发现时曾被其发现者和NASA等组织称为“第十大行星”．若将地球和阋神星绕太阳的运动看作匀速圆周运动，它们的运行轨道如图所示．已知阋神星绕太阳运行一周的时间约为557年，设地球绕太阳运行的轨道半径为R，则阋神星绕太阳运行的轨道半径约为()A.3557R B.557RC.35572R D.5573R解析：选C.由开普勒第三定律R3地T2地＝r3阋T2阋，得r阋＝35572R，C正确.探究一对开普勒定律的理解【情景导入】1．图甲是地球绕太阳公转及四季的示意图，由图可知地球在春分日、夏至日、秋分日和冬至日四天中哪一天绕太阳运动的速度最大？哪一天绕太阳运动的速度最小？2．图乙是“金星凌日”的示意图，观察图中地球、金星的位置，地球和金星哪一个的公转周期更长？提示：1.冬至日；夏至日．由题图甲可知，冬至日地球在近日点附近，夏至日在远日点附近，由开普勒第二定律可知，冬至日地球绕太阳运动的速度最大，夏至日地球绕太阳运动的速度最小．2．地球．由题图乙可知，地球到太阳的距离大于金星到太阳的距离，根据开普勒第三定律可得，地球的公转周期更长一些．1．开普勒第一定律解决了行星的轨道问题行星的轨道都是椭圆，如图甲所示．不同行星绕太阳运动的椭圆轨道是不同的，太阳处在椭圆的一个焦点上，如图乙所示，即所有轨道都有一个共同的焦点——太阳．因此开普勒第一定律又叫轨道定律．2．开普勒第二定律解决了行星绕太阳运动的速度大小问题(1)如图所示，如果时间间隔相等，由开普勒第二定律知，面积S A＝S B，可见离太阳越近，行星在相等时间内经过的弧长越长，即行星的速率越大．因此开普勒第二定律又叫面积定律．(2)近日点、远日点分别是行星距离太阳的最近点、最远点．同一行星在近日点速度最大，在远日点速度最小．3．开普勒第三定律解决了行星公转周期的长短问题(1)如图所示，由a3T 2＝k知椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越长，因此第三定律也叫周期定律．常量k与行星无关，只与太阳有关．(2)该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，其中常量k与卫星无关，只与地球有关，也就是说k值大小由中心天体决定．【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()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二次方等于它们轨道半长轴之比的三次方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]根据开普勒行星运动定律，火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行时，太阳位于椭圆的一个焦点上，A错误；行星绕太阳运行的轨道不同，周期不同，运行速度大小也不同，B错误；火星与木星运行的轨道半长轴的立方与周期的平方之比是一个常量，a3火T2火＝a3木T2木＝k，⎝⎛⎭⎪⎫a火a木3＝⎝⎛⎭⎪⎫T火T木2，C正确；火星与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等，木星与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等，但这两个面积不相等，D错误．[答案] C[针对训练1](多选)如图所示，两质量相等的卫星A、B绕地球做匀速圆周运动，用R、T、v、S分别表示卫星的轨道半径、周期、速度、与地心连线在单位时间内扫过的面积．下列关系式正确的有()A．T A>T B B．v A>v BC．S A＝S B D.R3AT2A＝R3BT2B解析：选AD.根据开普勒第三定律r3T2＝k知，轨道半径越大，周期越大，所以T A>T B，故A、D正确；由v＝2πrT知，v Av B＝R A T BR B T A＝R AR B×R3BR3A＝R BR A<1，即v B>v A，故B错误；根据开普勒第二定律可知，应是同一卫星与地心连线在单位时间内扫过的面积相等，故C错误．探究二开普勒定律的应用【情景导入】(1)太阳每天东升西落，这一现象是否说明太阳绕着地球运动呢？为什么？(2)行星m绕恒星M运动情况的示意图如图所示，则在A、B、C、D四个位置中，速度最大的是哪个位置？行星m从A运行到B过程中做加速运动还是减速运动？提示：(1)不能．太阳是太阳系的中心，地球等行星绕太阳运动．太阳东升西落，是因为地球的自转．(2)A减速运动1．适用范围：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椭圆运动的天体，也适用于做圆周运动的天体．2．应用(1)知道了行星到太阳的距离，就可以由开普勒第三定律计算或比较行星绕太阳运行的周期．反之，知道了行星的周期，也可以计算或比较其到太阳的距离．(2)知道了彗星的周期，就可以由开普勒第三定律计算彗星轨道的半长轴长度，反之，知道了彗星的半长轴长度也可以求出彗星的周期．3．k值：表达式a3T2＝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．【例2】(多选)如图所示，对开普勒第一定律的理解，下列说法正确的是()A．在行星绕太阳运动一周的时间内，它到太阳的距离是不变化的B．在行星绕太阳运动一周的时间内，它到太阳的距离是变化的C．某个行星绕太阳运动的轨道一定是在某一固定的平面内D．某个行星绕太阳运动的轨道一定不在一个固定的平面内[解析]由开普勒第一定律可知：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，故它到太阳的距离是变化的，A错误，B正确；行星围绕着太阳运动，由于受到太阳的引力作用而被约束在速度与引力所决定的平面内一定的轨道上，C正确，D错误．[答案]BC【例3】某行星绕一恒星运行的椭圆轨道如图所示，E和F是椭圆的两个焦点，O是椭圆的中心，行星在B点的速度比在A点的速度大．则该恒星位于()A．O点B．B点C．E点D．F点[解析]根据开普勒第一定律，恒星应该位于椭圆的焦点上，故A、B错误；根据开普勒第二定律，对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积，则行星在离恒星较近的位置速率较大，在远离恒星的位置速率较小，因为行星在B点的速度比在A点的速度大，则恒星位于E点，故C正确，D错误．[答案] C【例4】天文学家观察哈雷彗星的周期为76年，到太阳最近的距离为8.9×1010 m，试根据开普勒第三定律计算哈雷彗星到太阳最远的距离．太阳系的开普勒常量k可取3.354×1018 m3/s2.[解析]由开普勒第三定律知a3T2＝k，所以a＝3kT2＝33.354×1018×（76×365×24×3 600）2m≈2.68×1012 m，彗星到太阳最远的距离为2a－8.9×1010m＝(2×2.68×1012－8.9×1010)m≈5.27×1012 m.[答案] 5.27×1012 m[针对训练2]地球绕太阳运动的轨道是椭圆，因而地球与太阳之间的距离随季节变化．若认为冬至这天地球离太阳最近，夏至最远．则下列关于地球在这两天绕太阳公转时速度大小的说法中正确的是()A．地球公转速度是不变的B．冬至这天地球公转速度大C．夏至这天地球公转速度大D．无法确定解析：选B.冬至这天地球与太阳的连线短，夏至长．根据开普勒第二定律，要在相等的时间内扫过相等的面积，则在相等的时间内，冬至时地球运动的路径要比夏至时长，所以冬至时地球运动的速度比夏至时的速度大，B正确．[针对训练3](多选)如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点，运行的周期为T0.若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经过M、Q到N的运动过程中()A．从P到M所用的时间等于T0 4B．从Q到N阶段，速率逐渐变大C．从P到Q阶段，角速度逐渐变小D．从M到N所用时间大于T0 2解析：选BCD.由开普勒第二定律用对称性可知，海王星从P运动到Q所用时间与从Q 回到P 所用时间相等，各为T 02，但从近日点到远日点即P 到Q ，海王星的速率逐渐减小、角速度在减小，故从P 到M 与从M 到Q 虽通过的路程相同，但所用的时间一定是从M 到Q 长，即从P 到M 所用时间小于T 04、从M 到Q所用时间大于T 04，再由对称性可知，从Q 到N 速率逐渐变大，从M 到N 的时间一定大于半个周期，A 错误，B 、C 、D 正确．[针对训练4] 已知两个行星的质量m 1＝2m 2，公转周期T 1＝2T 2，则它们绕太阳运动轨道的半长轴之比为( )A.a 1a 2＝12 B.a 1a 2＝21 C.a 1a 2＝34 D.a 1a 2＝134解析：选C.根据开普勒第三定律a 3T 2＝k ，又因为公转周期T 1＝2T 2，则它们绕太阳运转轨道的半长轴之比为a 1a 2＝3T 21T 22＝34. [A 级——合格考达标练]1．关于太阳系中各行星的轨道，以下说法错误的是( )A ．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆B ．有的行星绕太阳运动的轨道是圆C ．不同行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴是不同的D ．不同的行星绕太阳运动的轨道各不相同解析：选B.由开普勒第一定律知八大行星的轨道都是椭圆，A 正确，B 错误；不同行星离太阳远近不同，轨道不同，半长轴也就不同，C 、D 正确．2．关于环绕地球运动的卫星，下列说法正确的是( )A ．分别沿圆轨道和椭圆轨道运动的两颗卫星，不可能具有相同的周期B ．沿椭圆轨道运行的一颗卫星，在轨道不同位置可能具有相同的速率C ．在赤道上空运动的两颗同步卫星，它们的轨道半径有可能不同D ．沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星，它们的轨道平面一定会重合解析：选 B.由开普勒第三定律可知，当圆轨道的直径与椭圆轨道的长轴相等时它们运行周期相等，A 错误；由开普勒第二定律可知，当卫星在沿椭圆轨道运行过程中到地心距离相等时速率相同，B 正确；同步卫星周期一定，由开普勒第三定律可知其轨道半径一定相同，C 错误；沿不同的圆形轨道、椭圆轨道运行的卫星，只要求地心位于轨道平面的圆心或椭圆面的一个焦点上，不同轨道平面可与赤道面成不同夹角、轨迹可有不同交点，故能经过同一点的卫星轨道面不一定重合，D 错误．3．太阳系中有一颗绕太阳公转的行星，到太阳的平均距离是地球到太阳平均距离的4倍，则该行星绕太阳公转的周期是( )A ．10年B ．2年C ．4年D ．8年解析：选D.设地球轨道半径为R ，则行星的轨道半径为4R ，根据开普勒第三定律得R 3T 2＝（4R ）3T 2行，解得：T 行＝43T ＝8T ，地球的公转周期为1年，则说明该行星的公转周期为8年，故D 正确．4．某行星沿椭圆轨道运行，远日点到太阳的距离为a ，近日点到太阳的距离为b ，过远日点时行星的速率为v a ，则过近日点时的速率为( )A.b a v aB ． a b v a C.a b v a D ． ba v a解析：选C.在行星经过近日点与远日点时各取一段相等的极短时间Δt ，由开普勒第二定律可知，行星与太阳连线在相等时间内扫过的面积相等，则有12b v b Δt ＝12a v a Δt ，解得v b ＝a b v a ，C 正确．5．(多选)哈雷彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆，下列说法正确的是( )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76年，则它的半长轴是地球公转半径的76倍解析：选ABC.根据开普勒第二定律，近日点与远日点相比在相同时间内走过的弧长要大，因此在近日点彗星的线速度(即速率)、角速度都较大，A、B正确；向心加速度a＝v2R，在近日点，v大，R小，因此a大，C正确；根据开普勒第三定律r3T2＝k，则r31r32＝T21T22＝762，即r1＝35 776r2，D不正确．[B级——等级考增分练]6．火星绕太阳运动的椭圆轨道如图所示，M、N、P是火星依次经过的三个位置，F1、F2为椭圆的两个焦点．火星由M到N和由N到P的过程中，通过的路程相等，火星与太阳中心的连线扫过的面积分别为S1和S2.已知由M→N→P过程中，火星速率逐渐减小．下列判断正确的是()A．太阳位于焦点F2处B．S1<S2C．在M和N处，火星的角速度ωM<ωND．在N和P处，火星的动能E k N<E k P解析：选B.已知由M→N→P过程中，火星速率逐渐减小，根据开普勒第二定律可知，火星和太阳的距离越来越大，即太阳位于焦点F1处，故A错误；火星由M到N和由N到P的过程，通过的路程相等，速率逐渐减小，所以火星由M到N的运动时间小于由N到P的运动时间，根据开普勒第二定律可知单位时间内扫过的面积相等，因此S1<S2，故B正确；因v＝ωr，v M>v N>v P，r N>r M，所以火星的角速度ωM>ωN，火星的动能E k N＞E k P，故C、D错误．7.我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第52、53颗北斗导航卫星．发射过程中，北斗52星的某一运行轨道为椭圆轨道，周期为T0，如图所示，则()A．卫星绕地球飞行的轨道是个椭圆，地球处于椭圆的中心B．卫星在A→B→C的过程中，速率逐渐变大C．卫星在A→B过程所用的时间小于T0 4D．在C点卫星速度有最大值解析：选 C.由开普勒第一定律可知，卫星绕地球飞行的轨道是个椭圆，地球处于椭圆的一个焦点上，故A错误；根据开普勒第二定律可知，卫星在相等的时间内扫过的面积相等，卫星在A→B→C的过程中，卫星与地球的距离增大，速率逐渐变小，在C点卫星速度有最小值，故B、D错误；卫星在A→B→C的过程所用的时间是半个周期，由于这段运动过程中速率逐渐变小，A→B、B→C 的路程相等，所以卫星在A→B过程所用的时间小于B→C过程所用的时间，则卫星在A→B过程所用的时间小于T04，故C正确．。
八年级上册宇宙知识点归纳总结
八年级上册宇宙知识点归纳总结人类对于宇宙的探索和认知从古至今一直未曾停歇。
在八年级上册的学习过程中，我们对宇宙的了解有了更深入的认识。
以下是对本学期宇宙知识点的归纳总结。
第一节：行星与行星运动1. 太阳系的组成：太阳、行星、卫星、小行星等。
2. 行星的分类：内行星和外行星。
内行星包括水金火木，外行星包括土星和天王星。
3. 行星的运动：公转和自转。
公转是行星围绕太阳旋转，自转是行星自身的旋转。
4. 行星的轨道：行星沿着椭圆形轨道绕太阳运动，行星的轨道直径称为半长轴。
第二节：月球与月亮现象1. 月球的形成：巨大的天体撞击地球，碎片聚集形成了月球。
2. 月相变化：由于月球不断公转，观察者在不同的位置看到的月球形状会有所变化，形成了月相变化。
3. 日食与月食：日食是地球被月球挡住太阳的现象，月食是月球进入地球阴影的现象。
第三节：恒星与星座1. 恒星的特点：恒星是宇宙中燃烧着的巨大气体球体，具有巨大质量和高温。
2. 星座的形成：人们将天空划分成许多区域，每个区域中有一组相近的恒星，这些恒星形成了星座。
3. 主要星座：北斗七星、仙王座、天琴座等，它们在夜空中组成了不同的形状和图案。
第四节：银河系与星系1. 银河系的概念：银河系是由数十亿颗恒星、行星、尘埃等物质组成的一个巨大系统。
2. 银河系的形状：银河系呈螺旋状，中心有一个类似于巨大黑洞的物体，被称为银河系的中心黑洞。
3. 星系的多样性：宇宙中存在众多的星系，有螺旋星系、椭圆星系、不规则星系等等。
第五节：宇宙观测与探索1. 望远镜的作用：望远镜可以帮助人类观测遥远的宇宙，加深对宇宙的认知。
2. 人造卫星的运用：人类利用人造卫星进行宇宙的探索和观测，获取更多关于宇宙的数据。
3. 太空探索的意义：太空探索有助于人们了解宇宙的起源、演化和未来的发展，推动科学技术的进步。
通过八年级上册的学习，我们对宇宙的知识有了初步的了解。
宇宙是一个广阔而神秘的领域，仍然有许多未知的奥秘等待我们去探索。
人教版必修二第六章第一节：6.1 行星的运动
近 日 点 速 度 快
近 日 点 速 度 快
思考：行星在近日则” 行星“交通规则”
• 开普勒第三定律： 开普勒第三定律：
所有行星的椭圆 轨道的半长轴的 a3 表达式： 表达式： = k 三次方跟公转周 T2 期的平方的比值 代表什 么？ 都相等． 都相等．
二、日心说
• 代表人物 哥白尼 • 太阳是静止不动的， 太阳是静止不动的， 地球和其他行星都是 围绕太阳做匀速圆周 运动。 运动。
哥白尼
对两种学说的评价
现在的宇宙观:太阳系在银河系中运 现在的宇宙观 太阳系在银河系中运 银河系也在运动,行星的运动也并不 动,银河系也在运动 行星的运动也并不 银河系也在运动 是做匀速圆周运动。 是做匀速圆周运动。 对两种学说的认识： 对两种学说的认识：地心说和日心 说都是错误的,都具有时代局限性 都具有时代局限性。 说都是错误的 都具有时代局限性。但 日心说相对地心说是一大进步。 日心说相对地心说是一大进步。
学习P31 “哥白尼：拦住了太阳，推 哥白尼： 学习 哥白尼 拦住了太阳， 动了地球” 动了地球”
一、地心说
• 地球是宇宙的中心。 • 代表人物 托勒密 地球是静止不动的， • 太阳、月亮以及其它 行星都绕地球运动。 • 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。
作业
• 课本 课本P33 1、2、3、4 、 、 、
托勒密
“地心说”模型 存在的问题 地心说” 地心说
（1）随着人们对天体运动的不断研究发现，“地心 ）随着人们对天体运动的不断研究发现， 所描述的天体的运动不仅复杂而且问题很多.如果 说”所描述的天体的运动不仅复杂而且问题很多 如果 把地球从天体运动的中心位置移到一个普通的、 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， 运动的行星的位置，换一个角度来考虑天体的运动，许 多问题都可以解决，行星运动的描述也变得简单了. 多问题都可以解决，行星运动的描述也变得简单了 （2）随着世界航海事业的发展，人们希望借助星星 ）随着世界航海事业的发展， 的位置为船队导航，因而对行星的运动观测越来越精确， 的位置为船队导航，因而对行星的运动观测越来越精确， 科学家经过长期观测及记录的大量的观测数据， 科学家经过长期观测及记录的大量的观测数据，用托勒 密的“地心说”模型很难得出完美的解答。 密的“地心说”模型很难得出完美的解答。 （3）对行星的运动很难得出完满的解答，所描述的 ）对行星的运动很难得出完满的解答， 行星运动也很复杂. 行星运动也很复杂
高一下学期物理人教版必修第二册课件：第七章第1节行星的运动
答案：B
二、开普勒定律 [微探究] 太阳系的八大行星绕太阳的运动如图所示，观察并思考下列
问题：
(1)行星的轨道是什么样的？ (2)太阳在行星轨道的什么位置？ (3)行星在运行轨道上不同位置速率是否相同？ (4)不同的行星绕太阳运行的周期是否相同？ 提示：(1)椭圆。(2)一个焦点上。(3)不相同。(4)不相同。
“课时检测 素养评价”见“课时跟踪检测(十一)”
确；行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，必须
是对同一行星而言，D错误。
答案：C
开普勒定律的理解
描述 定律
角度
理解
(1)行星绕太阳运动的轨道严格
开普
来说不是圆而是椭圆，不同行
勒第 轨迹 星的轨道是不同的。
一定 空间 (2)太阳不在椭圆的中心，而是
B．两者运行速度大小始终保持不变 “课时检测 素养评价”见“课时跟踪检测(十一)”
“课时检测 素养评价”见“课时跟踪检测(十一)”
“课时检测 素养评价”见“课时跟踪检测(十一)”
C．太阳位于两者椭圆轨道的公共焦点上 “课时检测 素养评价”见“课时跟踪检测(十一)”
“课时检测 素养评价”见“课时跟踪检测(十一)”
说
_地__球__运动
最和谐的_匀__速__圆__周_运
日 (1)_太__阳__是宇宙的中心，是静止不 动，但计算所得的数
心 动的
据和丹麦天文学家第
说 (2)地球和其他行星都绕_太__阳__运动 谷的观测数据不符
[试小题] 1．判断正误。
(1)地心说认为地球是宇宙的中心。 (2)日心说认为太阳是静止不动的。 (3)地心说是错误的而日心说是正确的。 (4)太阳每天东升西落，说明太阳围着地球转。
第1部分 第六章 第1节 行星的运动
图6－1－2
二定律又叫面积定律，如图 6－1－2 所示。
返回
a3 (3)对 2＝k 的认识：第三定律反映了行 T 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，其公转 周期越大；反之，其公转周期越小。在 图 6－1－3 中，半长轴是 AB 间距的一半， T 是公转周期。其中常数 k 与行星无关，只与太阳有关。
返回
[借题发挥] 有些同学往往会将行星绕太阳的椭圆运动当作圆周 运动来处理， 认为行星做匀速圆周运动， 在近日点和远日 vA a 点的角速度相等，从而得出v ＝b的错误结论。 B
返回
1.图6－1－5是行星m绕恒星M运行的示意图， 下列说法正确的是 ( )
图6－1－5
A．速率最大点是B点 B．速率最小点是C点 C．m从A点运动到B点做减速运动 D．m从A点运动到B点做加速运动
图6－1－6
数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运行，椭圆 与地球表面在B点相切，飞船由A点到B点所需要的时间。 [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。
返回
[解析]
飞船沿半径为 R 的圆周绕地球运动时，“半长轴”
R＋R0 大小为 R，沿椭圆轨道运动时的半长轴大小为 R′＝ ， 2 设飞船沿椭圆轨道运动时周期为 T′， R3 R′3 由开普勒第三定律得 2 ＝ 2， T T′ R＋R0T R＋R0 联立解得 T′＝ ， 2R 2R 飞船由 A 点到 B 点所需要的时间为 T′ R＋R0T t＝ ＝ 2 4R R＋R0 。 2R
地球 是宇宙的中心，而且是 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，但计算所得的数据和丹 麦天文学家 第谷 的观测数 据不符 返回
高二物理万有引力定律
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就是壹场正式の晚宴，所以晚膳の菜品，茶点の选择等等都是重头戏。虽然说皇上啥啊山珍海味都吃过，但是，吃得可口、舒服是最重要の。关键是，万岁爷の口味和喜好是 啥啊，水清完全是两眼壹摸黑，壹丁点儿都别晓得！既然菜单壹时确定别下来，那么她颗心完全可以踏实地放进肚子里咯。壹切都是那么の完美：接驾礼仪、人员安排、物品 摆放、规格配置、晚膳茶点，他那么严格谨慎の人都认为是：无可挑剔，堪称完美。皇上此次临幸狮子园，壹路随行の还有几位皇子和大臣，加起来浩浩荡荡地足有三十多人， 那还别包括女宾の人数。此次随同皇上来热河行宫の仍是和嫔与庶妃王氏（即后来の密嫔），另有两各贵人。可巧两位嫔妃由于昨日出门巡猎感染咯风寒，身体略有微恙，担 心过咯病气给皇上，就在行宫中休养，于是皇上只带上咯祺贵人。其它の女宾别是皇子福晋就是朝廷命妇或是大臣夫人。由于圣驾在前，水清按常规男宾女眷分别设席。所以 当水清在后园恭迎祺贵人壹行の时候，才无比惊讶地发现，婉然姐姐赫然在列！她差壹点儿惊呼出声，可是由于当着祺贵人の面，水清根本别可能上前与婉然姐妹相认，于是 她只能是强忍着心中の无数疑问，除咯恭恭敬敬地服侍祺贵人以外，别敢越，今天是 姐妹两人の第壹次见面，可是现在有祺贵人在场，她们都必须将服侍好祺贵人作为首要任务，更何况此时婉然の对外身份是二十三贝子府の格格，是保善家の三格格，根本就 别是啥啊年家大仆役，两各人怎么可能姐妹相认？婉然当然晓得今天晚上随皇上壹行造访の狮子园就是王爷の私人园邸，只是她也万万没什么料到，能够随王爷出行热河の居 然就是水清！她也与水清壹样，有好多好多の话想对她说，可是那么重要の场合哪里是她们姐妹说话の地方？于是姐妹两人只能是认真地扮演好四嫂与二十三弟妹の角色，彬 彬有礼、客客气气。水清那各女主人必须围着祺贵人团团转，可是按照位份高低，婉然无法在主桌陪伴祺贵人，姐妹两人对于那各意外相逢，先开始是欣喜万分，现在竟是连 句话都说别上，心急如焚。第壹卷 第567章 再遇远远地坐在次席上，远远地注视着壹年多别见の凝儿，婉然の心中确实是有许多许多の话要对水清说。别过，婉然当然更清 楚，此时此刻水清忙得脚丫子都要朝天咯，虽然她壹直仪态万方地端坐在宴席上，与祺贵人相谈甚欢，但是实际上，奴才们壹刻别停地向她悄悄请示着接驾过程中发生の大事 小事，逐壹都要经过她点头同意，甚至是当场拍板做出决策。看着在年府从来都是当甩手掌柜の凝儿现在被逼迫得走上台前，成为掌家人，婉然の心中也是暗暗地替她捏着壹 把汗。但是随着宴席逐渐接近尾声，壹切都是那么有条别紊，壹切都是那么完美无缺，婉然终于将壹颗悬着の心妥妥地放回咯肚子里。此时の狮子园，还有壹各人为水清の首 次表现提咯壹晚上の心，然后也如婉然那样，随着宴席渐近尾声而将那颗心踏实地放回咯肚子里，那各人就是王爷。只是由于他必须在皇上面前伴驾，壹刻也离别开身，别像 婉然那样能够当场面对水清，亲眼目睹她の出色表现。由于宴席进入咯尾声，也进入咯诸皇子与大臣向皇上举杯敬酒、相谈甚欢の阶段。作为东道主，在前半程の宴席中，王 爷理所当然地要首先承担频频举杯の重任。此时，酒の后劲开始显现出来，而且场面也达到咯有些混乱の情况，别再需要他那各男主人硬撑着场面，于是趁着那各混乱状况， 他赶快借口更衣而退到室外，希望能够尽快醒醒酒，令大脑清醒壹些。待他出咯门，绕过影壁，本想去前面の回廊略微坐壹小会儿の时候，迎面遇见壹各娇俏女子，月光洒在 她清秀の面庞上，怔怔地站在他の面前。他以为是出现咯幻觉，所以使劲儿地睁大咯眼睛，仔细定睛壹看：婉然！看到婉然，他の酒似乎立即就醒咯壹大半：那到底是在梦中， 还是活生生の现实？上壹次醉酒怡然居，他以为与她相亲相爱、羽化成仙の就是婉然，然而却是黄梁美梦壹场，陪伴他の别
人教版 必修二第六章第一节《行星的运动》学案+答案
第六章 万有引力与航天6.1 《行星的运动》学案【学习目标】1.知道地心说和日心说的基本内容。
2.知道行星绕太阳运动的轨迹是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
3.学习开普勒三大定律，能用三大定律解决问题。
4.了解人类对行星的认识过程是漫长且复杂的，真理来之不易。
【重点难点】开普勒三大定律且应用【课前预习】1、“地心说”的观点：。
代表人物是。
2、“日心说”的观点：。
代表人物是。
3、开普勒第一定律：。
4、开普勒第二定律：。
5、开普勒第三定律：。
公式是。
6、公式k Ta 23中的比例系数k 与有关。
[堂中互动][问题探究1]古代对行星运动规律的认识[教师点拨]对天体的运动，历史上有过“地心说”和“日心说”两种对立的认识。
发生过激烈的斗争。
1、地心说由于地球的自转，我们在地球上看到天上的星星，感觉上都是绕地球运动，太阳与月亮也一样，这样人们就很容易得出，地球是宇宙的中心，太阳、月亮及所有的星星都是绕地球转动的。
这就是地心说。
其代表人物是古希腊的托勒密．“地心说’符合人们的直接经验，同时也符合势力强大的 神学关于地球是宇宙中心的认识，故地心说一度占据了统治地位．2、日心说波兰天文学家哥白尼(1473-1543)提出“日心说”（《天体运行论》）：太阳是宇宙的中心，地球和其他行星都绕太阳运动。
为宣传和捍卫这个学说，意大利学者布鲁诺被 裁判所活活烧死。
“哥白尼拦住了太阳，推动了地球。
”实际上，太阳也不是宇宙的中心，也并非静止，它在以2.46亿年的周期绕银河系中心运动。
…… 例1．16世纪,哥白尼经过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.天体不转动,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,恒星离地球都十分遥远,比日地间的距离大得多【解析】选D ，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;，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.所以目前只有D中的观点不存在缺陷.【拓展】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的、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【解析】选D.天体运动是有规律的,不是做匀速圆周运动,且轨迹是椭圆,而日心说认为太阳系中的所有行星都绕太阳转动.A、B、C均错误,D正确.[问题探究2]开普勒行星运动定律[教师点拨]1、第谷的观测和记录第谷编制的一部恒星表相当准确，至今仍然有使用价值。
第1节 行星的运动
填一填·知识清单———————————————— 一、两种学说的比较
地心说符合人们的直接经验，日心说能更完美地解释天体的运 动，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．
二、开普勒行星运动定律 1． 轨道定律 (1)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 ____上． (2)不同行星绕太阳运动时的椭圆轨道是 8 ____的． 2．面积定律 (1)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 9 ____. (2)行星近日点的速率 10 ____远日点的速率． 7
A.1.2亿千米 C．4.6 亿千米(年) 公转周期
行星
B．2.3亿千米 ．6.9亿千米 0.241 D 0.615 1.0 1.88
水星
金星
地球
火星
木星
土星
11.86
29.5
r3 解析：由题意可知行星绕太阳运转时，满足 2＝常数，设地球的公 T 转周期和轨道半径分别为 T1、r1，火星绕太阳运行的公转周期和轨道半 r13 r23 径分别为 T2、 r2.将 2＝ 2代入数值，得 r2＝2.3 亿千米．答案：B T1 T2
图 6 － 1－ 3
图 6－ 1－ 4
特别提示：(1)开普勒行星运动定律是由行星绕太阳运动总结出的 定律，实践证明该定律也同样适用于其他的天体系统，例如，地— 月系统中月球绕地球转动，卫星绕地球转动均符合该定律． (2)在开普勒第三定律中，各个行星绕太阳转动的k值均相同；而其 他的天体系统中，其k值各为自己特定的值，但对不同的天体系统 k值不相同．k值的大小仅由系统的中心天体决定． (3)对做圆周运动的天体，其半长轴即为轨道半径．
第六章 万有引力与航天 第1节 行星的运动(金版教程)
第六章万有引力与航天第1节行星的运动1．两种对立的学说(1)地心说①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运动。
③地心说的代表人物是古希腊科学家。
(2)日心说①是宇宙的中心，是静止不动的，所有行星都绕太阳做。
②地球是绕旋转的行星；月球是绕旋转的卫星。
③太阳静止不动，因为地球每天自西向东自转一周，造成太阳每天东升西落的现象。
④日心说的代表人物是。
(3)局限性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、最和谐的运动，但计算所得的数据和丹麦天文学家的观测数据不符。
2．开普勒行星运动定律(1)开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是，太阳处在上。
(2)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。
(3)开普勒第三定律：所有行星的轨道的跟它的的比值都相等。
其表达式为，其中a是椭圆轨道的半长轴，T是行星绕太阳公转的周期，k是一个与行星（填“有关”或“无关”）的常量。
典型考点一行星运动的两种学说1. 16世纪，经过几十年的研究后出版《天体运行论》、提出日心说的科学家是( ) A．哥白尼B．伽利略C．开普勒D．布鲁诺典型考点二开普勒第一定律2．关于太阳系中各行星的轨道，以下说法不正确的是( )A．所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆B．所有的行星绕太阳运动的轨道都是圆C．不同的行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴是不同的D．不同的行星绕太阳运动的轨道各不相同典型考点三开普勒第二定律3．（多选）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，故它在近日点的线速度大于它在远日点的线速度4．一颗人造地球卫星绕地球做椭圆运动，地球位于椭圆轨道的一个焦点上，地球距离卫星的近地点A的距离为L，距离卫星的远地点B的距离为s，求卫星在A点和B点的速度之比。
第1节行星的运动
教学重点和难点
• 开普勒行星运动定律 • 对开普勒行星运动定律的理解和应用
天体的运动
一、古代对行星运动规律的认识
日 心 说
哥白尼
日心说
• “日心说”则认为太阳是静止不动的，地球 和其他行星都绕太阳运动．
一、古代对行星运动规律的认识
地心说
托勒密
地心说
•
• ”地心说”认为地球是宇宙的中心，是静止 不动的，大阳、月亮以及其他行星都绕地 球运动
第六章
万有引力与航天
第一节 行星的运动
教学目标
• • • • • • •
• • •
知识与技能 1、知道地心说和日心说的基本内容。 2、知道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。 3、知道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，且这个比值与行星的质量无关，但与太阳的质量有关。 4、理解人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，真理是来之不易的。 过程与方法 通过托勒密、哥白尼、第谷· 布拉赫、开普勒等几位科学家对行星运动的不同 认识，了解人类认识事物本质的曲折性并加深对行星运动的理解。 情感态度与价值观 1、澄清对天体运动神秘模糊的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法。 2、感悟科学是人类进步不竭的动力
开普勒
k水=3.36×1018
Байду номын сангаас
K金=3.35×1018
K地=3.31×1018
K火=3.36×1018
课堂训练
• 例1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，自转周期就越 长 • B．行星轨道的半长轴越长，公转周期就越 长 • C．水星轨道的半长轴最短，公转周期就最 长 • D．冥王星离太阳“最远”，公转周期就最 长
1行星的运动
古人对天体运动的看法
托勒密
地 心 说 地球是世界的中心, 地球是世界的中心,并且静止不 动,一切行星围绕地球做圆周运动
2、日心说(Solarcentric Universe) 日心说(Solarcentric
随着天文观测不断进 地心说” 步，“地心说”暴露出许 多问题。 多问题。逐渐被波兰天文 学家哥白尼(1473-1543)提 出的“日心说”所取代。 出的“日心说”所取代。 波兰天文学家哥白尼 经过近四十年 近四十年的观测和计 经过近四十年的观测和计 算，于1543年出版了“天 年出版了“ 年出版了 体运行论”正式提出“ 体运行论”正式提出“日 心说” 心说”。
开普勒三定律
开普勒
开 普 勒 第 二 定 律
对于每一个行星而言， 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
开普勒三定律
开普勒
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（ ） 跟公转周期的二次方的比值（k） 都相等
开普勒三定律
◆开普勒第一定律（轨道定律） 开普勒第一定律（轨道定律）
短 轴
• 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 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 所有椭圆的一个焦点上 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
3.所有行星的轨道的半长轴
R =k 2 T
3
R
短 轴
长轴
古人对天体运动的看法
哥白尼
日 心 说 太阳是世界的中心, 太阳是世界的中心,并且静止不 一切行星都围绕太阳做圆周运。 动,一切行星都围绕太阳做圆周运。
行星的运动课件-高一物理人教版(2019)必修第二册
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： 3.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r³/T²=k
r 轨道半径
R 星球半径
3.所有行星的轨道半径的三次方跟公转周期的二次方 的比值都相等
(C)
A．所有行星的轨道的半长轴的二次方跟它的公转周期的 三次方的比值都相等
B．所有行星绕太阳运动的轨道都是圆，太阳处在圆心上 C．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 D．行星绕太阳运动的速度大小不变
2．(多选)如图所示是行星 m 绕恒星 M 运动的示意图，下
Ac 列说法正确的是( )
1.94×107 3.16×107 5.94×107 3.74×108 9.30×108 2.66×109
3.36×1018 3.36×1018 3.36×1018 3.36×1018 3.36×1018
3.37×1018
海王星
4.50×1012
5.20×109
3.37×1018
二、开普勒三大定律
a 长轴 短 轴
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，太阳和行星的连线在相等 的时间内扫过相等的面积
踪过一颗彗星，他算出这颗彗星轨道的半长轴约等于地
球公转半径的18倍，并预言这颗彗星每隔一定时间就会
行星的运动
行星
太阳 a
行星的实际运动是椭圆运动，但我 们还不了解椭圆运动规律，能不能 把它简化呢？
6 km d =1.39 × 10 八大行星轨道数据表 太阳
行星
水星 金星
地球
火星 木星
轨道半长轴 轨道半短轴 行星直径 a(106km) b(106km) d 6km) (10 57.9 56.7 0.0048 108.2 108.1 0.012 149.6 149.5 0.013 227.9 226.9 0.0068 778.3 777.4
土星
天王星
海王星
1427.0 2882.3 4523.9
1424.8 2879.1 4523.8
0.143
0.12 0.0051
建 立 模 型
行星 太阳
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
行星
对于每一个行星而言，它与太阳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 E
D SCD
C
SEK
K 在离太阳较近的地方行星的速度较大 SAB A B
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
第六章 万有引力与航天
第一节 行星的运动
思考： “地心说”和“日心说”的观点分 别是什么？
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 。
【高中物理】行星的运动
3.37×1018 1.03×1013 1.03×1013
通过上述数据，你得到了什么？【注意】：k与中心天体(太阳)有关
行星运动的简化的模型
实际上，行星的轨道与圆十分接近，在 中学的研究中我们可以按圆轨道处理。
一、开普勒第一定律：近似圆周，太阳在圆心.
r
二、开普勒第二定律：行星绕太阳做匀速圆周运动.
哥白尼
日心说：太阳 是宇宙的中心, 并且静止不动, 一切行星都围 绕太阳做圆周 运动。
第谷的天文学观测
哥白尼的宇宙体系动摇了基督教 宇宙体系的根基，但它并没有在 天文测算的精确度上有多大的提 高。近代早期最重要的观测工作 是由丹麦的第谷（1546-1601） 进行的。
经过长期争论，日心说战胜 了地心说，最终被接受。无 论地心说还是日心说，古人 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。 行星运动果真如此吗？
土星
1426
天王星
2870
87.97 225 365 687 4333 10759 30660
3.36×1018 3.36×1018 3.36×1018
3.36×1018 3.36×1018 3.36×1018 3.37×1018
海王星 月球 地球同步卫星
4498 0.3844 0.0424
60148 27.3
二、开普勒行星运动定律
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。 【探究1】：第一定律说明了行星 运动的轨道，那不同的行星绕太阳 运行时的椭圆轨道相同吗? 【注意】：不同行星绕太阳运行的 椭圆轨道不同，但这些轨道有一个 共同的焦点，即太阳所处的位置； 行星离太阳越远，轨道半长轴越长。
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托勒密完善地心说
哥白尼提出日心说
第谷测量了精确的数据
开普勒发现了行星运动定律
小结
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）
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。
3、开普勒第三定律（周期定律）
在中学阶段可以将开普勒定律理解为:
1.大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 (或线速度)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
a k 2 T
3
R
3 2
T
k
亚里士多德提出地心说
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．
k 的大小与行星无关，只与太阳质量有关。
R k 2 T
3
R
短 轴
长轴
课堂训练
1、哈雷彗星最近出现的时间是1986年，天文
学家哈雷预言，这颗彗星将每隔一定时间就会 出现，请预算下一次飞近地球是哪一年？
提供数据： （1）地球公转接近圆，彗星的运动轨道则是 一个非常扁的椭圆； （2）彗星轨道的半长轴R1约等于地球公转半 径R2的18倍。
1、关于开普勒第三定律，下列说法正确 的是( BD ) A.公式只适用于绕太阳做椭圆轨道运动的行星 B.适用于宇宙中所有围绕星球运动的行星（或 卫星） C.式中的k值，对所有行星或卫星都相等 D.围绕不同的星球运行的行星或卫星，其k值 不同
2、开普勒行星运动的第三定律公式，正确的是 （ AD ） 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
■开普勒-----天空立法者
开普勒出身贫寒，4岁 时患天花损坏了视力，一只 手落下残疾。他在用圆周运 动模型对火星轨道的研究中， 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。开普勒对第谷 数据的精确性深信不疑，猜 想行星的运动并非匀速圆周 运动。人们长期以来视为真 理的观念第一次受到了怀疑。 此后，他经过多年的尝试性 计算，终于发现并先后发表 了行星运动的三个定律。他 也获得了“天空立法者”的 光荣称号。
中国古代天文学观
我国古代人民看到北极星常年不动，以及北斗七星等拱极星的回转，便以为 星空是圆的，就像是一只倒扣着的半球大锅，覆盖在大地上，而北极则是这盖 天的顶，又认为地是方的，就像一张围棋盘，此即“天圆地方”说。 东汉时的天文学家张衡提出“浑天”说，认为天就像一个大鸡蛋，地球就是 其中的蛋黄。
我们知道地球绕着太阳转，月亮绕着地球转。那么大家有没有想过在宇宙 中究竟是以太阳为中心呢还是以地球为中心呢？又或者两者都不是，星体是不是 还有着更为复杂的运动呢？
地心说代表人：托 勒 密（古希腊 ）
■地心说(Geocentric Universe)
O’
地球
本轮.Βιβλιοθήκη O均轮■日心说(Solarcentric Universe)
16世纪，波兰天文学家哥白 尼根据天文观测的大量资 料经过40多年的天文观测 和潜心研究，提出“日心 体系”宇宙图景。 日心说认为： 宇宙的中心是 太阳。行星和地球绕太阳 做匀速圆周运动，只有月 亮环绕地球运行。由于地 球的自转，我们看到了太 阳、月亮和众星每天由东 向西的运动。
第一节
三维教学目标
行星的运动
1、知识与技能 （1）知道地心说和日心说的基本内容； （2）知道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； （3）知道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，且这个比值与行星的质量无关，但与太阳的质量有关； （4）理解人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，真理是来之不易的。 2、过程与方法：过托勒密、哥白尼、第谷· 布拉赫、开普勒等几位科学家对行星 运动的不同认识，了解人类认识事物本质的曲折性并加深对行星运动的理解。 3、情感、态度与价值观 （1）澄清对天体运动裨秘、模糊的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法。 （2）感悟科学是人类进步不竭的动力。
对于任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间 内扫过相等的面积。
近日点
远日点
结论：行星离太阳越近速率越大，离太阳越远，速率越小。 在远日点的速率最小，在近日点的速率最大。
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。 3
a k 2 T
b o
a
K—只与中心天体有关，与行星无关的常量。 对于同一中心天体，K值相同
多媒体演示：天体运动的图片浏览
金 星
金 星 表 面
木 星
木星表面
木星大气
木 卫 1
木 卫 2
水 星
水星表面
火 星
火星表面
火星的卫星
火星日出
土 星
太 阳
星 星
_________________________________________
行星的运动
PLANETARY MOTION
日心说代表人：哥 白 尼
■日心说(Solarcentric Universe)
哥白尼的 《天体运 行论》及 其使用过 的观测、 计算仪器 复制品
■日心说(Solarcentric Universe)
哥白尼的日心说
“日心说”战胜了“地 心说”，最终真理战 胜了谬误． 请同学们阅读第30页 《人类对行星运动规律 的认识》．交流讨论， 找出“地心说”遭遇的 尴尬和“日心说’的成 功之处． 地心说所描述的天体 的运动不仅复杂而且问 题很多，如果把地球从 天体运动的中心位置移 到一个普通的、绕太阳 运动的位置，换一个角 度来考虑天体的运动， 许多问题都可以解决， 行星运动的描述也变得 简单了．
3、、两个行星绕太阳运动的轨道半径 分别为R1,R2,且 R1=4R2那么，它们的 运行周期之比T1：T2=（ ）
4、某一人造卫星绕地球作匀速圆周 运动，其轨道半径为月球绕地球轨道 半径的1/3，则此卫星运行的周期大约 为（ ）
在广袤无垠的宇宙中有着无数大小不一、形态各异的天体，如太阳、月亮、夜 空中闪烁的星星……吸引了人们的注意，智慧的头脑开始探索天体运动的奥秘， 它们的运动是靠神的支配，还是物理规律的约束？经过不懈的努力，科学家们对 它已有初步的了解，这一节让我们循着前人的足迹学习行星运动的情况。 关于天体的运动，历史上有过不同的看法。
教学重点
理解和掌握开普勒行星运动定律，认识行星的运动。学好本节有利于对宇宙中行星 的运动规律的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法，并有利于对人造卫星的学习。
教学难点
对开普勒行星运动定律的理解和应用，通过本节的学习可以澄清人们对天体运动神 秘、模糊的认识。
教学方法
探究、讲授、讨论、练习
教具准备
挂图、多媒体课件
在古代，人们对于天体的运动存在着“地心说”和“日心说” 两种对立的看 法。
■地心说(Geocentric Universe)
地心说认为：地球位于宇宙的中心。 太 阳、月亮和行星都在一些以地球为中 心的同心球壳中运行。
地球
■地心说(Geocentric Universe)
每个行星都绕着圆运 动，这个圆叫做“本轮”。 而本轮的圆心又环绕着地 球沿着一个叫做均轮的大 圆运动。地球不在均轮的 中心，而偏开一定的距离。 所有行星每天绕地球转动 一周。
■第谷的天文学观测
第谷（丹麦伟大的天文学家）
第谷星
第谷认为，要创立一个满意的星体运行理论，必须精确掌握星体的运行位置。 在他以前,人们测量天体位置的误差大约是10 ‘,第谷通过连续２０年对行星的观察，把这 个不确定性减小到2’。 他编制的星体位置图表，至今仍有使用价值。第谷被后人誉为“星学之王”，并把天上 的一颗恒星命名为“第谷星”。
开普勒
做一做： 用图钉和细绳画椭圆 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寓之和有什么关系?
结论：椭圆上的点到两个焦点的距离相等
■开普勒行星运动定律
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，太阳处在椭 圆的一个焦点上。
焦点
开普勒第二定律（面积定律）