§6.1 行星的运动
高中物理课件-6.1行星的运动
观察下图是按不同比例尺绘 制的太阳系八颗行星及冥王 星的轨道
实际上，行星的轨道与 圆十分接近，所以在中学阶 段的研究中我们按圆轨道处 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。
3. 36 ×1018 3. 36 ×1018 3. 31 ×1018 3. 36 ×1018 3. 36 ×1018 3. 36 ×1018
3. 37 ×1018 3. 36 ×1018
3、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都相等．
地球
F
F
a
a3 T2 k
比值k是与行星无关，而
离太阳 近时速 度快， 离太阳 远时速 度慢。
你从中发现了什么？
行星
水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星
半长轴a／106 km 公转周期／T k＝R3 /结T2／(论m3 • s2)
57 108 149 228 778 1426 2869 4495
87.97 225 365 687 4333 10759 30686 60188
二、开普勒行星运动定律？
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
1、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。
2、开普勒第二定律：
对于每一个行星，太阳和行星的连线在相 等的时间内扫过的面积相等。
6.1 行星的运动
5.关于行星的运动,以下说法中正确是 ( BD )（双选） A.行星轨道的半长轴越长,自转周期越长 B.行星轨道的半长轴越长,公转周期越长 C.水星轨道的半长轴最短,公转周期最长 D.海王星离太阳“最远”,绕太阳运动的周期最长 6．宇宙飞船围绕太阳在近似圆形的轨道上运动，若 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（ C ） A．3年 B．9年 C．27年 D．81年
2、神舟六号沿半径为R的圆周绕地球运动，其 周期为T，如果飞船要返回地面，可在轨道上的 某一点A处，将速率降低到适当数值，从而使飞 船沿着以地心为焦点的特殊椭圆轨道运动，椭圆 和地球表面在B点相切，如图所示，如果地球半 径为R，求飞船由A点到B点所需的时间。
R
课堂训练
B
R0
A
二、当堂训练
1.正确描述行星绕太阳运行规律的是 ( C )
科学的足迹
2、日心说 哥白尼：拦住了太阳，推动了地球 观点：太阳是静止不动的，地球
和其他行星都在绕太阳做匀速圆 周运动。
科学的足迹
3、日心说的进一步完善
天才观察者： 第谷·布拉赫
科学的足迹
3、日心说的进步完善
• (2) 开普勒： • 真理超出希望
开普勒行星运动三 定律
[探究1] 行星运动绕太阳运动的轨道是 什么形状？
开普勒行星运动定律
第一定律：所有行星绕太阳的轨道都是椭圆， 太阳处在椭圆的一个焦点上。 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相等的面积 第三定律：所有行星的椭圆轨道的半长轴的 三次方跟它的公转周期的二次方的比值都 相等。即 3
a k 2 T
探究2：
行星 半长轴(x106km) 公转周期(天) 57 87.97 水星 108 225 金星 149 365 地球 228 687 火星 778 4333 木星 1426 10759 土星 2869 30686 天王星 4495 60188 海王星 0.0424 1 同步卫星 0.3844 27.322 月球 K值
6.1行星的运动
1.012
[星活结与图动论环思1：绕考] 天k观值察体与八无中大关心行天体有关，而
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?
[活动2]
应用实验，观测椭圆接近圆时的 情况；（如长轴与短轴的长度关 系） 实际上行星绕太阳的运动很接近 圆，在中学阶段，可近似看成圆 来处理问题，那么开普勒三定律 的形式又如何？
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。
小 结
1、地心说与日心说
O
2、开普勒三大行星运动定律
认识地球
十大最美的物理实验之一
A
7°12’
B
太阳光
测量地球的大小
到了公元三世纪，古希腊学者（埃拉托色尼）第一 次根据太阳高度角的变化测出了地球的半径。
认识地球
麦哲伦环球航行
公元16世纪，麦哲伦首次实现了环球航行，第一 次直接证实了地球是球体的。
简单观测
天圆地方
哲学思考
地球与天体是最和谐的球体
月食是地球的阴影
• 一直到1609年，伽利略用自己改进 的望远镜进行天文观测，对于天空 有了许多全新的发现，越来越多的 证据表明哥白尼是正确的。
日心说的进一步完善
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′
6.1行星的运动xyr
应用1—1 关于 “ 日心说 ” 和 “ 地心说 ” 的 关于“ 日心说” 地心说” 应用 一些说法中，正确的是( ) 一些说法中，正确的是 • A．地球是宇宙的中心，是静止不动的 ．地球是宇宙的中心， • B． “ 太阳从东方升起 ， 在西方落下 ” ， ． 太阳从东方升起， 在西方落下” 这说明太阳绕地球转动， 这说明太阳绕地球转动，地球是不动的 • C．如果认为地球是不动的 以地球为参考 ． 如果认为地球是不动的(以地球为参考 系)，行星运动的描述不仅复杂且问题很多 ， • D．如果认为太阳是不动的 以太阳为参考 ． 如果认为太阳是不动的(以太阳为参考 系)，则地球和其他行星都在绕太阳转动 ， 答案： 答案：CD
【例 1】 】 16 世纪，哥白尼根据天文观测的大量资料， 世纪，哥白尼根据天文观测的大量资料，
多年的天文观测和潜心研究，提出“日心说” 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存在缺陷的是( 四个基本论点，这四个基本论点目前看存在缺陷的是 )
• A．宇宙的中心是太阳，所有的行星都在绕太阳做匀 ．宇宙的中心是太阳， 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 ．地球是绕太阳做匀速圆周运动的行星， 球做匀速圆周运动的卫星， 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．天穹不转动，因为地球每天自西向东转一周，造 ．天穹不转动，因为地球每天自西向东转一周， 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 ．与日地距离相比，恒星离地球都十分遥远， 地间的距离大的多 【答案】 ABC 答案】
哥白尼
布鲁诺
伽利略
2、开普勒行星运动定律 、
6.1 行星的运动
选做题
1、已知宇宙飞船离地面的最大距 离为183km，最近距离为24.4km，求飞 船绕地球运转的周期。地球的开普勒恒 量k=1.01×1013m3/s2
（提示：注意地球半径）
选做题
2、某行星绕太阳运行的椭圆轨道运动， 如图，F1、F2是椭圆轨道的两个焦点，太阳 在焦点F1上。已知两个焦点的连线与椭圆的 交点A到F1距离为a，与交点椭圆的交点B到 F1距离为b，则行星在A、B两点的速率之比 为多大？
开普勒三条定律
开普勒第二定律 （亦称面积定律） 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。(近日点速率最大，远日点速率最小)
开普勒三条定律
开普勒第三定律 （亦称周期定律） 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
K是一个只决定于被绕天体（中心天体） 质量的物理量
3、飞船沿半径为R的圆周 绕地球运动，其周期为T， 如果飞船要返回地面，可 在轨道上的某点A处，将 速率减小到适当数值，从 而使飞船沿着以地心为焦 点的椭圆轨道运动，椭圆 和地球表面在B点相切， 如图所示。 如果地球半 径为R0，求飞船由A点到B 点所需的时间。
地球
R
R0
6.1 行星的运动
地球
银河中的太阳系
开普勒三条定律的得出
星体做匀速 圆周运动
二十年的 精心观测
第 谷（丹麦）
十年多的 刻苦计算 开普勒（德国）
否定19种假设
结论:认为行星轨道 为椭圆
开普勒三条定律
开普勒第一定律 （亦称轨道定律） 所有的行星围绕太阳运动的轨道 是椭圆，太阳处在所在椭圆的一个焦 点上。
例题一：
• 某一人造卫星绕地球做匀速 圆周运动,其轨道半径为月球 绕地球轨道半径的1/3,则卫 星运行的周期大约是多少?
§6.1 行星的运动
开普勒三条定律的得出
星体做匀速 圆周运动 二十年的 精心观测 第 谷（丹麦） 丹麦）
四年多的 刻苦计算 开普勒（德国） 开普勒（德国）
怎么回事 呢??……
事实:8分的误差 事实 分的误差
结论:否定19种假设 结论:否定19种假设 19 认为行星轨道为椭圆
开普勒三条定律
开普勒第一定律 亦称轨道定律） （亦称轨道定律） 所有的行星围绕太阳运动的轨道 是椭圆， 是椭圆，太阳处在所在椭圆的一个焦 点上。 点上。
想一想
5、天文学家观察哈雷彗星的周期是75年， 、天文学家观察哈雷彗星的周期是 年 离太阳的最近的距离是8.9× 离太阳的最近的距离是 ×1010m，但它 ， 离太阳的最远距离不能测出， 离太阳的最远距离不能测出，试根据开 普勒定律计算这个最远距离。 普勒定律计算这个最远距离。已知太阳 系的开普勒恒量k=3.354×1018m3/s2。 系的开普勒恒量 ×
炫 目 的 星 云
漂亮的流星
奇 妙 的 撞 击
火 红 的 太 阳
银河中的太阳系
神舟号发射
龙港高级中学 钭丽飞
回顾历史— 回顾历史
对天体的运动，历史上曾有 对天体的运动， 过两种对立的认识， 过两种对立的认识，并为此发生 过激烈的斗争： 过激烈的斗争：
地心说与日心说
1、地心说
认为地球是宇宙中心，地球是 认为地球是宇宙中心， 地球是宇宙中心 静止不动的，太阳、 静止不动的，太阳、月亮以及其它 行星都围绕地球旋转 围绕地球旋转。 行星都围绕地球旋转。该学说最初 古希腊学者欧多克斯提出 提出， 由古希腊学者欧多克斯提出，后经 亚里士多德、 亚里士多德、托勒密进一步发展而 逐渐建立和完善起来， 逐渐建立和完善起来，描绘了一个 复杂的天体运动图象， 复杂的天体运动图象，把当时天文 学知识总结成宇宙的地心体系。 学知识总结成宇宙的地心体系。
行星的运动1ppt课件
∆ 行星绕太阳运动的轨道十分接
近圆，太阳处在圆心
裁
夺
∆ 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
∆ 所有行星的轨道的半长轴（半 径）的三次方跟公转周期的二 次方的比值都相等 即 R³/T²=k
轨道半径之比是1：2，则它们绕地球运转的
周期之比为 1 :。2 2
【解】：
设两人造地球卫星的轨道半径分别为r1、r2，周期 分别为T1、T2，且r1 ：r2 ＝1 ：2，则根据开普勒第 三定律
r1 3 r2 3 T12 T22
所以
T1 T2
r13 r23
1 23
1 22
精选ppt
18
例3.开普勒行星运动三定律不仅适用于行星 绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运 动。如果一颗人造地球卫星沿椭圆运动， 它在离地球最近的位置（近地点）和最远 的位置（远地点），哪点的速度比较大？
哥白尼
日心说的建立与发展
∆ 在公元前300多年的赫拉克里特和阿里斯 塔克斯就已经提到过太阳是宇宙的中心， 地球围绕太阳运动。完整的日心说宇宙模 型是由波兰天文学家哥白尼在1543年发 表的《天体运行论》中提出。
∆ 太阳是不动的，而且在宇宙中心，水星、 金星、火星、木星、土星和地球一样，都 在圆形轨道上匀速率地绕着太阳公转。
月球
0.3844
27.3
1.03×10^13
同步卫星
0.0424
1
1.03×10^13
所有行星的半长轴的三次方与周期的平方的比值都相等，
月球、卫星的比值也相等
K值与环绕天体无关，与中心天体有关
61行星的运动(上课版)精品PPT课件
材料2：“第谷20余年一直观测火星，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。”
• 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。
•实验观察手段是科学研究的重要方法之一。
材料3：“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”
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
下一页
二、探究开普勒行星运动定律的建立
请同学们阅读课本35页第二段和36页内容，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？ • 4、你从开普勒和其导师身上学到了什么？
开普勒行星运动定律
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
探究：
行星 水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 同步卫星 月球
半长轴(m) 5.79x1010 1.08x1011 1.49x1011 2.28x1011 7.78x1011 1.43x1012 2.87x1012 4.50x1012 4.24x107 3.844x108
现代的中国已经开始向深空探测 2007年10月24日18时05分，嫦娥一号探测器从 西昌卫星发射中心成功发射。
我国首个火星探测器“萤火一号”于2011年发射。
一、探究古代对行星运动规律的认识
请同学们阅读课本33页第一段和34页内容，回答下列问题
• 1、“地心说”的基本观日心说”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、你从哥白尼身上学到了什么？
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
§6.1 行星的运动
【学习目标】
1.了解人们对行星运动的认识历程,知道地心说和日心说的基本内容。
认识行星的运动。
2. 理解和掌握开普勒行星运动定律，知道第三律中的k值只与中心天体有关。
(重点)
3. 对开普勒行星运动定律的理解和应用,尤其在实际中如何处理行星运动的。
(难点)
预习案：
一、古人对行星运动规律的认识（阅读课本P32）
1．“地心说”与“日心说”的代表人物和具体内容是什么？
2．那种说法准确？
二、开普勒三定律
1．开普勒第一定律内容是什么？
[做一做]：用一条细绳和两图钉来画椭圆：如图，把白纸用
图钉钉在木板上，把细绳的两端系在图钉上，用一枝铅笔紧
贴着细绳滑动，使绳始终保持张紧状态，铅笔在纸上画出的
轨迹就是椭圆，图钉在纸上留下的痕迹叫做椭圆的焦点。
[想一想]：
①从数学角度什么是长轴、短轴、半长轴？
②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离之和有什么关系？
2．开普勒第二定律内容是什么？行星离太阳较近时快，
还是较远时运行的速度快？3．开普勒第三定律内容是什么？表达式是什么？定律中的比值k对太阳的不同行星来说一样吗？与行星有关吗?
三、实际上行星绕太阳的运动很接近圆，在中学阶段，可近似看成圆来处理问题，那么开普勒三定律的形式又如何？
1．把行星的运动看作是圆周运动，太阳处于哪里？
2 .对某一个行星来说，它离太阳的距离不变，那么它绕太阳运动的线速度大小（或角速度）怎样变，做什么运动运动？
3.开普勒第三定律又怎么表述？若用R代表轨道半径，T代表公转周期，开普勒第三定律如何表述？
【预习自测】
1.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. 太阳总是从东面升起从西面落下，所以“地心说”对
C.太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动
D.“地心说”和以哥白尼为代表的“日心说”现在看来都是有局限性的
2．下列关于开普勒对于行星运动规律的认识的说法正确的是（）
A．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆
B．所有行星绕太阳运动的轨道都是圆
C．所有行星的轨道的半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值都相同
D．所有行星的公转周期与行星的轨道的半径成正比
探究案
例1:一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，如图所示，卫星距离地球的近地点a 的距离为L ，距离地球的远地点b 的距离为s ，求卫星在a 点和b 点的速度之比。
例2:径为R 的圆周绕地球运动，其周期为T ，如果飞船要返回地面，可在轨道上的某一点A 处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的特殊椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在B 点相切，如图所示。
如果地球半径为R ，求飞船由A 点到B 点所需的时间。
【当堂检测】
1. 两颗行星的质量分别为m 1和m 2，绕太阳运行的轨道半长轴分别为r 1和r 2，则它们的公转周期之比为（ ）
A ．
2
1r r B ．3
23
1r r C ．32
31r r D ．无法确定
2． A 、B 两颗人造地球卫星的质量之比为l ：2，轨道半长轴之比为2：1，则它们的运行周期之比为（ ）
A ．1：2
B ．1：4
C ．22：1
D ．4：1
3.理论和实践证明，开普勒定律不仅适用于太阳系中的天体运动，而且对一切天体（包括
卫星绕行星的运动）都适用。
下面对于开普勒第三定律的公式K T
R 23
，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（或卫星）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（或卫星）无关
D 、若已知月球与地球之间的距离，根据公式可求出地球与太阳之间的距离
4. 宇宙飞船绕太阳在近似圆形的轨道上运动，若宇宙飞船绕太阳运动的周期为27年，则其轨道半径是地球轨道半径的（ ）
A ．3倍
B ．6倍
C ．9倍
D ．81倍
5.某一人造卫星绕地球做匀速圆周运动，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是：（ ）
A ．1－4天之间
B ．4－8天之间
C ．8－16天之间
D ．16－20天之间
训练案
1．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 ． 27年
B ．9年
C ．3年
D ．81年
2．如图所示是行星m 绕恒星M 运行的示意图，下列说法正确的是( ) A ．m 从A 运动到B 是做减速运动 B ．速度最小点是C 点 C ．速度最大点是B 点
D ．m 从A 运动到B 是做加速运动
3．关于天体的运动，以下说法正确的是（ ）
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，太阳系的所有行星都围绕太阳运动。
C. 太阳东升西落，所以太阳绕地球运动
D. 天体的运动是最完美、和谐的匀速圆周运动 ４．关于行星的运动，以下说法正确的是（ ） A. 海王星离太阳“最远”，绕太阳运动的公转周期最长 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. 行星轨道的半长轴越长，自转周期越大 5．如图所示，有A 、B 两个行星绕同一恒星O 沿不同轨道做圆周运动，旋转方向相同．A 行星的周期为T 1，B 行星的周期为T 2，在某一时刻两行星第一次相遇(即两行星距离最近)，则( ) A ．经过时间t ＝
1
22
1T -T T T ∙，两行星将第二次相遇
B ．经过时间t′＝
）
（122
1T -T 2T T ∙，两行星第一次相距
C ．经过时间t′＝
2
T T 2
1+，两行星第一次相距最远 D ．经过时间t ＝T 1＋T 2两行星将第二次相遇最远
6. 关于太阳系中各行星的轨道，以下说法正确的是（ ） A.所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆 B.不同的行星绕太阳运动的轨道各不相同
C.不同行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴是不同的
D.所有行星绕太阳运动的轨道都是圆
7．开普勒关于行星运动规律的表达式为k T r =2
3
，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 代表行星绕太阳运动的公转周期
D. T 代表行星运动的自传周期
8．两颗行星的质量分别是m 1,m 2，它们绕太阳运转轨道的半长轴分别为R 1、R 2，如果m 1=2m 2,R 1=4R 2,那么，它们的运行周期之比T 1：T 2=
9．如图所示，一颗人造卫星先沿着圆轨道A 运动，再沿着椭圆轨道B 运动，最后又沿着圆轨道C 运动．设在这三个轨道上周期分别为T A 、T B 、T C ，则T A 、T B 、T C 的大小关系为__________________ 10太阳的距离为水星到太阳距离的2.6倍，那么地球和水星绕太阳运转的线速度之比 ____________
11.行星，距离太阳的平均距离是地球到太阳平均距离的８倍，则该行星绕太阳公转周期是多少年？
12球公转运行的轨道半径Ｒ＝1.49×1011m,若把地球的公转周期称为１年，土星运行的轨道半径是ｒ＝1.43×1012m ，那么土星的公转周期多长？。