人教版高中物理必修二课件 第六章 万有引力与航天 6.1《行星的运动》pptx优秀课件

3、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，太阳和行星的 连线在相等的时间内扫过相等的面积
3、开普勒三定律
◆开普勒第一定律（轨道定律）
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的 面积。即近日点速率最大，远日点速率最小。
第六章 万有引力与航天
6.1 行星的运动
太 阳 系 示 意 图
1、地心说(Geocentric Universe)
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。
3、地球绕太阳的运行轨道是椭圆，因而地球与太阳 之间的距离随季节变化。冬至这天地球离太阳最近 ，夏至最远。下列关于地球在这两天绕太阳公转速 度大小的说法中，正确的是 （ B） 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
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。
■开普勒的天文学观测
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
地 心 说
地球是宇宙的中心,并且静止不动,一切行 星围绕地球做圆周运动
2、日心说(heliocentric theory)
随着天文观测不断 进步，“地心说” 暴露出许多问题。 逐渐被波兰天文学 家 哥 白 尼 (14731543) 提 出 的 “ 日 心说”所取代。 波兰天文学家哥白 尼经过近四十年的 观测和计算，于 1543年出版了“天 体运行论”正式提 出“日心说”。
a k 3 T
3
a
短 轴
长轴
1、关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是（ D ） 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、离太阳越近的行星运动周期越长。 D、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。
2、关于开普勒定律，下列说法正确的是（ ABC ） A.开普勒定律是根据长时间连续不断的、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 C.行星绕太阳运动的轨道，可以近似看做为圆，即可 以认为行星绕太阳做匀速圆周运动 D.开普勒定律，只适用于太阳系，对其他恒星系不适 用；行星的卫星（包括人造卫星）绕行星的运动， 是不遵循开普勒定律的
德国的物理学家开普勒继承和总结了他的导师 第谷的全部观测资料及观测数据，也是以行星 绕太阳做匀速圆周运动的模型来思考和计算的 ，因为不管是“地心说”还是“日心说”，都 把天体运动看得很神圣，认为天体运动必然是 最完美、最和谐的匀速圆周运动。但结果总是 与第谷的观测数据有8′的角度误差.当时公认 的第谷的观测误差不超过2′,开普勒想，天体 运动很可能不是匀速圆周运动.在这个大胆思 路下，开普勒又经过四年多的刻苦计算，先后 否定了19种设想，最后终于计算出行星是绕太 阳运动的，并且运动轨迹为椭圆，证明了哥白 尼的“日心说”是正确的.并总结为行星运动 三定律。
观察八大行星图后请思考:
1、海王星离太阳“最远”，绕太阳运动 的公转周期最长，对吗？ 2、金星与地球都在绕太阳运转,那么金星 上的一天肯定比24小时短吗?
3、实际上，多数行星的轨道与圆十分接 近，那么开普勒三定律又当如何表述呢？
八大行星轨道数据表
行星
水星 金星 地球 火星 轨道半长轴 a(106km) 57.9 108.2 149.6 227.9 轨道半短轴 b(106km) 56.7 108.1 149.5 226.9
3、开普勒三定律
◆开普勒第一定律（轨道定律）
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 的三次方与周期的平方成正比。 即有: a13：a23=T12：T22 或: a3/T2=k 注意: k的大小与行星无关，只与太 阳有关。 长轴 短 轴
开普勒自发表了第 一、二定律后，又过了 十年，经过更加艰苦的 努力，在数字的海洋里 提炼出了联系各行星轨 道的第三定律。
太阳
●
焦点 行星轨道
开普勒第三定律（周期定律）
a3/T2=k
k水=3.36×1018 K金=3.35×1018
K地=3.31×1018 K火=3.36×1018
开普勒定律的得出为牛顿发现万有引力定律 打下了坚实的基础
木星
土星
778.3
1427.0
777.4
1424.8
简化模型后的开普勒三定律：
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（或线速度大小）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。
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）
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。
3、开普勒三定律
开普勒
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
做一做
椭圆上某点到两个焦 点的距离之和与椭圆 上另一点到两焦点的 距离之和有什么关系?
焦点
o
焦点
半长轴a
保证椭圆的周长不变,当椭圆的形状变圆时,两焦点 间的距离会如何变化?半长轴a的长度呢?