行星的运动(课件)-高中物理(人教版2019必修第二册)
7.1 行星的运动 同步练习-2023学年高一下学期物理人教版(2019)必修第二册
2021-2022学年万有引力与宇宙航行第1讲：行星的运动
类型一、开普勒定律的理解
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．火星绕太阳运行速度的大小始终相等
C．火星和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
2．如图所示，B为绕地球做椭圆轨道运行的卫星，椭圆的半长轴为a，运行周期为TB；C为绕地球做圆周运动的卫星，圆周的半径为r，运行周期为TC．下列说法或关系式正确的是( )
A．地球位于B卫星轨道的一个焦点上，位于C卫星轨道的圆心上
B．B卫星和C卫星运动的速度大小均不变
C．a3T 2B＝r3T 2C，该比值的大小与地球和卫星都有关
D．a3T 2B≠r3T 2C，该比值的大小不仅与地球有关，还与太阳有关
3．关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是( )
A．所有的行星都绕太阳做圆周运动
B．对任意一个行星，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积
C．在a3T2＝k中，k是与太阳无关的常量
D．开普勒行星运动定律仅适用于行星绕太阳运动
4．(多选)关于开普勒行星运动定律的表达式a3T2＝k，以下理解正确的是( )
A．k是一个与行星无关的常量
B．a代表行星的球体半径
C．T代表行星运动的自转周期
D．T代表行星绕中心天体运动的公转周期
5．关于太阳系中各行星的轨道，以下说法中不正确的是（ ）
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
6．太阳系原有九大行星，它们均绕太阳旋转．2006年，国际天文学大会重新对太阳系的天体进行了严格的定义，把绕太阳运转的天体分为行星、矮行星和太阳系小天体，这使得冥王星被降级为矮行星，太阳系则变为拥有八大行星．下列说法正确的是（ ）
人教版(2019) 高一物理必修 第二册 第七章 第1节 行星的运动
人教版(2019) 高一物理必修 第二册 第七章 第1节 行星的运动
姓名：__________ 班级：__________考号：__________
一、选择题（共23题）
1、 提出“日心说”的科学家是（ ）
A．第谷 B．牛顿 C．哥白尼 D．开普勒
2、 人类一直不断地对宇宙追求探索着，关于宇宙天体学说正确的是（ ）
A．日心说代表人物是托勒密
B．地心说是正确的，日心说是错误的
C．日心说被人们所接受的原因是以太阳为中心，许多问题都可以解决，行星运动也变得简单了
D．太阳从东边升起，从西边落下，所以太阳绕地球运动
3、 在经典力学的发展历程中，许多科学家做出了贡献．下列说法正确的是
A．伽利略创立了“日心说”
B．牛顿提出了万有引力定律
C．哥白尼提出了“地心说”
D．开普勒测出了引力常量
4、 下列关于行星绕太阳运动，说法正确的是（ ）
A. 开普勒指出了行星绕太阳运动的规律，并成功找出了规律背后的原因
B. 牛顿推导万有引力定律时用到了开普勒第三定律
C. 若把行星绕太阳运动看作匀速圆周运动，由可知，轨道半径r越大，行星的线速度v就越大
D. 由开普勒第二定律可知，地球与太阳的连线和火星与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等
5、 关于开普勒行星运动定律，下列说法不正确的是（ ）
A. 所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上
B. 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
C. 表达式，k与中心天体有关
D. 表达式，T代表行星运动的公转周期
6、 关于开普勒第三定律的公式=k，下列说法正确的是（ ）
A. 公式只适用于绕太阳做椭圆轨道运行的行星
B. 公式适用于宇宙中所有围绕恒星运动的行星
C. 式中k值，对所有行星和卫星都相等
D. 式中k值，与恒星和卫星的质量有关
7、 火星和木星沿各自椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知：
7.1 行星的运动 同步练习-2023学年高一下学期物理人教版(2019)必修第二册 2
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高中物理人教版（2019）第七章第一节《行星的运动》同步练习
一、单选题
1．如图所示，月球的半径为R，甲、乙两种探测器分别绕月球做匀速圆周运动与椭圆轨道运动，两种轨道相切于椭圆轨道的近月点A，圆轨道距月球表面的高度为 𝑅2 ，椭圆轨道的远月点B与近月点A之间的距离为6R，若甲的运动周期为T，则乙的运动周期为（ ）
A．3√2𝑇 B．3T C．2√2𝑇 D．2T
2．地球的公转轨道接近圆，但彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆天文学家哈雷曾经在1682年跟踪过一颗彗星，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，如图所示，并预言这颗彗星将每隔一定时间就会出现哈雷的预言得到证实，该彗星被命名为哈雷彗星。哈雷彗星最近出现的时间是1986年，则关于它下次飞近地球的时间，下列判断正确的是（ ）
A．大约在2070年 B．大约在2062年
C．大约在2048年 D．大约在2035年
3．如图是发射地球同步卫星的示意图。其发射方式是先用火箭将卫星送入近地圆轨道I当卫星运行至P点时，卫星自带的发动机点火推进，使卫星进入椭圆轨道II，其远地点刚好与同步轨道III相切于Q，当卫星运行至Q点时再次点火推进，将卫星送入同步轨道。已知近地圆轨道半径约为地球半径R，同步轨道距地面高度约为6R，卫星在近地轨道运行的周期T1=1.5h，则卫星从P点运动至Q点所用的时间约为（ ） 2 / 9
A．4h B．6h C．12h D．24h
4．某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示，F1和F2是椭圆轨道的两个焦点，行星在A处的速率比在B处的速率大，则太阳的位置（ ）
A．一定在F2 B．可能在F1，也可能在F2
C．一定在F1 D．在F1和F2连线的中点
5．假设地球同步卫星、月球绕地球的公转和地球绕太阳的公转均可近似看成匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A．在相等时间内月球与地心的连线扫过的面积和地球与太阳中心的连线扫过的面积相等
3.1 天体运动 教学设计-高一下学期物理教科版(2019)必修第二册
1．天体运动
【教材分析】
1．体系结构。
《天体运动》为高中物理必修第二册《第三章 万有引力定律》的第1节。这一节介绍了中国古代对宇宙的认识、托勒密的地心说、哥白尼的日心说、第谷的观测和开普勒的行星运动定律，形象、生动地体现了科学家们坚持真理、勇于创新、实事求是的科学态度、科学精神和科学思维方法。
2．地位作用。
本节内容对全章的教学起着引领性的作用。同时，本节又为本章的重点教学内容——万有引力定律的教学起铺垫性的作用。
3．知识背景。
本节课的内容在教材中的呈现较为简单。首先，介绍了有关行星运动的物理学史知识；然后，提出开普勒对第谷的观察资料进行数年研究分析，最终总结出了开普勒三定律；最后，介绍了开普勒行星运动定律的内容及其物理意义。教材编排的逻辑清晰严谨，能很好地培养学生的探究意识，开拓了学生的眼界，有利于提升学生的物理核心素养。
【学情分析】
现阶段，学生已经具备处理圆周运动的基本知识和思路，但由于学生对天体运动的研究缺乏观察的条件，故对天体运动规律的认识还相对匮乏。从学生已有知识来讲，学生对有关科学家的事例略知一二，但是对从地心说到日心说和建立开普勒三定律发展历程等方面的关注较少。所以，在教学中要让学生了解人类认识自然的精彩历史片断与科学的分析方法，体会科学家们追求真理的不屈不挠的精神。
【课标解读】
1．课标要求。
通过史实，发展学生的科学态度与责任素养。
2．课标解读。
通过对中国人在古代对宇宙的认识，激发学生的爱国热情。通过托勒密、哥白尼、第谷、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过程的曲折性，激发
学生学习科学、探究真理的热情。通过了解科学家们的探索过程，摒弃对天体运动的模糊认识，掌握人类认识自然规律的科学方法。
【教学目标】
核心素养 素养表现 素养内涵 教学目标
物理观念 物质观念 知道自然界物质的基本结构和存在形式
运动与相互初步形成运动与相互作用观，并能用它了解中国古代的星体运动理作用观念 对自然图景进行描述 论，了解人类对行星运动规律的认识历程，知道天体运动的规律，理解开普勒行星运动三定律
2019-2020学年人教版必修第二册 第七章 第1节 行星的运动 学案
1
第1节 行星的运动
学习目标
核心素养形成脉络
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.
一、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．
二、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．
思维辨析
(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，行星的周期越长．( ) 2 (4)可近似认为地球围绕太阳做圆周运动．( )
提示：(1)× (2)× (3)√ (4)√
基础理解
(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)如图所示是行星m绕恒星M运动情况的示意图，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
对开普勒定律的理解
问题导引
(1)如图所示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？
万有引力与航天——原卷版高一物理同步讲义(人教版2019必修第二册)
第7讲 万有引力与航天
模块一：天体运动的一般规律
1． 分析天体运动的主要思路
(1)一个模型
无论是自然天体(行星，月球等)，还是人造航天器(人造卫星，空间站等)，只要研究对象的轨迹是圆形，就可将其简化为质点的匀速圆周运动．
(2)两条规律
①中心天体表面附近重力近似等于万有引力，即2GMmmgR，则2gRGM(g表示中心天体表面附近的重力加速度．
②绕中心天体的行星或卫星的运动近似看作匀速圆周运动，所受的万有引力等于其向心力，即：22222π=====MmvGmammrmvmrrrT向
2．人造卫星
(1)人造卫星的分类
在地球上水平抛出的物体，当它的速度足够大时，物体就永远不会落到地面上，它将围绕地球旋转，变为一颗人造地球卫星，简称人造卫星．
①人造卫星按运行轨道可分为低轨道卫星、中轨道卫星、高轨道卫星，以及地球同步轨道卫星、极地轨道卫星等．
②人造卫星按用途可分为科学卫星、技术试验卫星和应用卫星．
(2)人造卫星的运动规律
卫星运行的轨道一般为椭圆形，中学阶段我们只考虑卫星的轨道为圆形的情况，这样卫星受到的万有引力提供了卫星做圆周运动的向心力．
设卫星的轨道半径为r，线速度大小为v，角速度大小为，周期为T，向心加速度为a． 知识点碎片 难度
天体运动的一般规律 ★★★☆☆
宇宙速度 ★★★☆☆
同步卫星与近地卫星 ★★★☆☆
计算中心天体的质量和密度 ★★★☆☆ 线速度 22MmvGmrr GMvr或1vr
轨道半径越大，环绕天体的线速度、角速度和向心加速度越小，周期越大 角速度 22MmGmrr 3GMr或31r
环绕周期 2224MmGmrrT 234rTGM或3Tr
向心加速度 2MmGmar向 2GMar向或.21ar向.
轨道平面规律 环绕天体的运行轨道中心必定是中心天体的球心
例1.★★★★★
如图所示，若两颗人造卫星a和b均绕地球做匀速圆周运动，a、b到地心O的距离分别为r1、r2，线速度大小分别为v1、v2，则12vv等于( )
《第七章 1 行星的运动》教学设计教学反思-2023-2024学年高中物理人教版2019必修第二册
《行星的运动》教学设计方案（第一课时）
一、教学目标
1. 理解开普勒行星运动定律的含义和基本应用。
2. 掌握行星绕太阳运动的规律，并能够运用其诠释一些天文现象。
3. 培养观察、分析和解决问题的能力。
二、教学重难点
1. 教学重点：理解开普勒行星运动定律，并能够运用其诠释天文现象。
2. 教学难点：通过实验探究行星运动规律，培养观察、分析和解决问题的能力。
三、教学准备
1. 准备教学PPT和相关天文图片。
2. 准备实验器械，如天文望遥镜、地球仪等。
3. 准备视频资料，如行星运动的动画和相关天文现象的视频。
4. 设计教室讨论问题和课后作业，以评估学生对知识的掌握水平。
四、教学过程： 本节课的教学目标是让学生理解开普勒行星运动三定律，并能够运用这些定律诠释一些简单的天文现象。在教学过程中，我将采用以下步骤：
1. 导入：起首，我会通过一些简单的天文图片和视频来引入行星运动的话题，让学生们对行星运动有一个初步的了解。
2. 基础知识讲解：接下来，我会详细讲解开普勒行星运动三定律，包括每个行星绕太阳运动的周期、轨道半径以及速度等参数之间的干系。我会通过图表、图片和动画等形式来帮助学生理解这些观点。
3. 实验探究：为了让学生更好地理解行星的运动，我们可以进行一些简单的实验探究。例如，可以让学生用小球模拟行星的运动，观察行星的运动轨迹和周期，以此来验证开普勒行星运动第一定律。
4. 小组讨论：在讲解和实验的基础上，我会组织学生进行小组讨论，让学生们思考一些与行星运动相关的问题，如为什么行星会按照这样的轨迹运动？这些规律是如何被发现的？等等。通过讨论，学生们可以更好地理解和掌握行星运动的知识。
5. 教室练习：为了检验学生的学习效果，我会设计一些简单的教室练习题，让学生们运用所学知识来解答。这些练习题应该涵盖开普勒行星运动三定律的应用，如计算行星距离太阳的距离、速度等参数。 6. 总结回顾：最后，我会对这节课进行总结回顾，强调重点和难点知识，并鼓励学生们在课后继续思考和探索与行星运动相关的问题。
2020-2021学年高中物理新人教版 必修第二册 7.1行星的运动 课时作业9(含解析)
试卷第1页，总4页 2020-2021学年人教版（2019）必修第二册
7.1行星的运动 课时作业9（含解析）
1．如图所示是行星m绕恒星M运动情况的示意图，行星速度最大的位置是（ ）
A．A点 B．B点 C．C点 D．D点
2．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一个焦点上
B．火星和木星绕太阳运行速度的大小始终不变
C．火星与木星公转周期之比等于它们轨道半长轴之比
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
3．如图所示，某卫星先在轨道1上绕地球做匀速圆周运动，周期为T，一段时间后，在P点变轨，进入椭圆转移轨道2，在远地点Q再变轨，进入圆轨道3，继续做匀速圆周运动，已知该卫星在轨道3上受到地球的引力为在轨道1上时所受地球引力的19，不计卫星变轨过程中的质量损失，则卫星从P点运动到Q点所用的时间为（
）
A．132T B．122T C．232T D．2T
4．月球公转周期是某卫星绕地球公转周期的12倍，月球转动半径与该卫星转动半径之比为（ ）
A．3144:1 B．31:144 C．12：1 D．1：12
5．如图所示，天文学家观测到某行星和地球在同一轨道平面内绕太阳做同向匀速圆周运动，且行星的轨道半径比地球的轨道半径小，地球和太阳中心的连线与地球和行星的连线所夹的角叫做地球对该行星的观察视角。当行星处于最大观察视角处时，是地球上的天文爱好者观察该行星的最佳时期，已知该行星的最大观察视角为θ，不计行星与地球之间的引力，则该行星环绕太阳运动的周期约为（ ） 试卷第2页，总4页
A．32sin 年 B．23sin年 C．32cos年 D．23cos年
6．如图所示，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（ ）
2019版人教版高中物理教材必修第二册课后习题
1
第五章抛体运动
1.曲线运动
1.跳水运动是一项难度很大又极具观赏性的运动，我国跳水队多次在国际跳水赛上摘金夺银，被誉为跳水“梦之队”。图5.1-5中虚线描述的是一位跳水运动员高台跳水时头部的运动轨迹，最后运动员沿竖直方向以速度v入水。整个运动过程中，除运动员入水前一段时间外，在哪几个位置头部的速度方向与入水时速度v的方向相同？在哪几个位置与速度v的方向相反？在图中标出这些位置。
2.图5.1-6是从高空拍摄的一张地形照片，河水沿着弯弯曲曲的河床做曲线运动。图中哪些地方河水的速度方向跟箭头所指P处流水的速度方向相同？请把这些地方标注出来。
3.汽车以恒定的速率绕圆形广场一周用时2min，每行驶半周，速度方向改变的角度是多少？汽车每行驶10s，速度方向改变的角度是多少？先画一个圆表示汽车运动的轨迹，然后作出汽车在相隔10s的两个位置的速度矢量示意图。
4.一质点沿着圆周运动。请证明：质点与圆心连线所扫过的角度与质点速度方向改变的角度相等。
5.一个物体在光滑水平面上运动，其速度方向如图5.1-7中的v所示。从A点开始，它受到向前但偏右（观察者沿着物体前进的方向看，下同）的合力。到达B点时，这个合力的方2
向突然变得与前进方向相同。达到C点时，合力的方向又突然改为向前但偏左。物体最终到达D点。请你大致画出物体由A至D的运动轨迹，并标出B点、C点和D点。
2.运动的合成与分解
【例题】某商场设有步行楼梯和自动扶梯，步行楼梯每级的高度是0.15m，自动扶梯与水平面的夹角为30°，自动扶梯前进的速度是0.76m/s。有甲、乙两位顾客，分别从自动扶梯和步行楼梯的起点同时上楼，甲在自动扶梯上站立不动，乙在步行楼梯上以每秒上两个台阶的速度匀速上楼（图5.2-3）。哪位顾客先到达楼上？如果该楼层高4.56m，甲上楼用了多少时间？
1.炮筒与水平方向成30°角（图5.2-5），炮弹从炮口射出时的速度大小是800m/s，这个速度在水平方向和竖直方向的分速度各是多大？
万有引力综合应用——原卷版高一物理同步讲义(人教版2019必修第二册)
第8讲 万有引力综合应用
模块一：天体运动的一般规律
1．卫星变轨问题
(1)圆轨道上的稳定运行
圆周运动：万有引力提供圆周运动向心力(球心间距等于轨道半径)
2221222π===mmvGmmrmrrrT
(2)变轨运行分析
椭圆运动：万有引力提供椭圆运动向心力(球心间距不等于轨道半径)
①当v增大时，所需向心力2vmr增大，即万有引力不足以提供向心力，卫星将做离心运动，脱离原来的圆轨道，轨道半径变大，但卫星一旦进入新的轨道运行，由GMvr知其运行速度要减小，但重力势能、机械能均增加．
②当卫星的速度突然减小时，向心力2vmr减小，即万有引力大于卫星所需的向心力，因此卫星将做向心运动，同样会脱离原来的圆轨道，轨道半径变小，进入新轨道运行时由2vmr知运行速度将增大，但重力势能、机械能均减少．
规律总结：
(1)稳定在新轨道上的运行速度由GMvr计算．
(2)卫星绕过不同轨道上的同一点(切点)时，其加速度大小关系可用2=GMmFmar比较得出．
(3)卫星在不同轨道上的运行周期大小可以借助开普勒第三定律再结合半长轴比较得出．
2．卫星的追及和相遇问题
两天体(行星、卫星或探测器)相遇，实际上是指两天体相距最近．若两环绕天体的运动轨道知识点碎片 难度
卫星变轨及追及问题 ★★★☆☆
宇宙速度 ★★★☆☆
同步卫星与近地卫星 ★★★☆☆
计算中心天体的质量和密度 ★★★☆☆ 在同一平面内，则两环绕天体与中心体在同一直线上，且位于中心天体的同侧时相距最近．两环绕天体与中心天体在同一直线上，且位于中心天体的异侧时相距最远．
设卫星1(离地球近些)与卫星2某时刻相距最近，如果经过时间t，两卫星与地心连线半径转过的角度相差2π的整数倍，则两卫星又相距最近，即：112221,2,3,ttnn；如果经过时间't，两卫星与地心连线半径转过的角度相差π的奇数倍，则两卫星相距最远，即：112221π1,2,3,ttnn．