第七章 1 行星的运动—(新教材)人教版高中物理必修第二册精品课件(共27张PPT)
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新人教版中学物理必修二：6-1行星的运动 课件(共25张PPT)
需要注意：
（1）开普勒定律不仅适用于行星，也适用于卫星，只不过此时比值 k 是由 行星质量所决定的另一恒量．
（2）行星的轨道都跟圆近似，因此计算时可以认为行星是做匀速圆周运 动．
（3）开普勒定律是总结行星运动的观察结果而总结归纳出来的规律，它们 每一条都是经验定律，都是从观察行星运动所取得的资料中总结出来 的．
若是匀速圆 周运动……
开普勒（德国）
第 谷（丹麦）
↓
↓
四年多的刻苦计算 → 8分的误差 ←二十年的精心观测
↓
否定19 种假设
↓
行星轨道为椭圆
假设地球绕太阳的运动是一个椭 圆运动,太阳在焦点上,根据曲线运动的 特点，得在秋分到冬至再到春分的时 间比从春分到夏至再到秋分的时间短， 所以秋冬两季比春夏两季要短。
7.1《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．
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。
表达式：
半长轴
a3 =k
T2 行星绕太阳公转的 周期
探究2：
行星 半长轴(x106km) 公转周期(天)
水星
57
87.97
金星
108
225
地球
149
365
火星
228
687
木星
778
行星的运动(课件)-高中物理(人教版2019必修第二册)
功预言哈雷彗星的回归，哈雷彗星最近出现的时间是1986年，预测下次飞近地球
星经过近日点时的速度 vb 为( D )
b
A. va
a
B．
a
va
b
C.
b
va
a
a
D． va
b
[解析] 取极短时间Δt 研究，根据开普勒第二定律知行星与太阳的连线在相
等时间内扫过的面积相等．
1
1
则有： a·va·Δt＝ b·vb·Δt
2
2
a
得到：vb＝ va.
b
04
拓展：认识太阳系
太
阳
系
示
意
图
太阳系的天体构成包括太阳、
导入新课
自古以来，人们就观察到日出日落：
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。
01
地心说
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
由于月球绕地球运动，地球绕太阳运动，中心天体质量不同，即k值不同，所以即
使已知月球与地球之间的距离，也无法求出地球与太阳之间的距离，故C正确，
BD错误。
【例题】地球的公转轨道接近圆，但彗星的运动轨道是一个非常扁的椭圆如图所
示。近日点与太阳中心的距离为 ，远日点到太阳的距离为 。天文学家哈雷成
在中学阶段的研
究中我们可按圆
轨道处理。
1. 行星绕太阳运动的轨道近似为圆，太阳处于圆心。
2. 行星绕太阳做匀速圆周运动。
3. 所有行星轨道半径的三次方与它的公转周期的二次
星经过近日点时的速度 vb 为( D )
b
A. va
a
B．
a
va
b
C.
b
va
a
a
D． va
b
[解析] 取极短时间Δt 研究，根据开普勒第二定律知行星与太阳的连线在相
等时间内扫过的面积相等．
1
1
则有： a·va·Δt＝ b·vb·Δt
2
2
a
得到：vb＝ va.
b
04
拓展：认识太阳系
太
阳
系
示
意
图
太阳系的天体构成包括太阳、
导入新课
自古以来，人们就观察到日出日落：
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。
01
地心说
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
由于月球绕地球运动，地球绕太阳运动，中心天体质量不同，即k值不同，所以即
使已知月球与地球之间的距离，也无法求出地球与太阳之间的距离，故C正确，
BD错误。
【例题】地球的公转轨道接近圆，但彗星的运动轨道是一个非常扁的椭圆如图所
示。近日点与太阳中心的距离为 ，远日点到太阳的距离为 。天文学家哈雷成
在中学阶段的研
究中我们可按圆
轨道处理。
1. 行星绕太阳运动的轨道近似为圆，太阳处于圆心。
2. 行星绕太阳做匀速圆周运动。
3. 所有行星轨道半径的三次方与它的公转周期的二次
《行星的运动》物理 必修 第二册 人教版课件
最后一位肉眼观测星星的天文学家
一、对行星运动规律的认识
4.开普勒——天空立法者
开普勒相信哥白尼的学说，所以开始时他按行星 绕太阳做匀速圆周 运动的观点来思考问题。在他对火 星轨道的研究中，70 余次尝试所得的结果都与第谷的 观测数据 有至少8′的偏差。
是第谷测量错了吗？还是哥白尼错了？
“完美的”匀速圆周运动，第一次受到了质疑
②行星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r的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都
相等
r3 T2
=
k，k是一个对所有行星都相同的常量
太阳系轨道示意图
太阳的八大行星谁的周期最长呢？
例题
1. 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
➢最后他假设行星绕太阳运动的 轨道不是圆，而是椭圆，终于解 释这种差别。 同时他还发现了行 星运动的其他规律。他把他发现 的规律分别于1609 年和 1619 年 公开发表，后人称为开普勒行星 运动定律。
二、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椭圆，太阳处在椭 圆的一个焦点上。（轨道定律）
• 从表面上看，日心说与地心说不过是参考系的改变。其实，这是 一次真正的科学革命，因为它使人们的世界观发生了重大变革。 宇宙中心的转变暗示了宇宙可 能根本没有中心！
一、对行星运动规律的认识
3.第谷——天才的观测家
他的天象记录，几乎包罗了望远镜发明之前肉眼所能观测的全部
➢在他以前，人们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′。他的观测结果为哥 白尼的学说提供了关键性的支持。
人教版高一物理 必修 第二册：7.1 行星的运动(共32张PPT)
开普勒第一定律 （几何定律）
*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。
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。
开普勒第三定律 （周期定律）
aHale Waihona Puke *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。
a3 T2
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飞行中打开舱盖进行实验
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k
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一 行星的运动
以下是一组宇宙探索的图片，浏 览它们，你有什么感受呢……
我们的银河系
太阳系的主要成员——太阳和其九大行星： 水星、金星、地球、火星、木星、土星、 天王星、海王星、冥王星。
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国际空间站的首批乘员
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*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。
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。
开普勒第三定律 （周期定律）
aHale Waihona Puke *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。
a3 T2
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飞行中打开舱盖进行实验
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k
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一 行星的运动
以下是一组宇宙探索的图片，浏 览它们，你有什么感受呢……
我们的银河系
太阳系的主要成员——太阳和其九大行星： 水星、金星、地球、火星、木星、土星、 天王星、海王星、冥王星。
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国际空间站的首批乘员
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高中物理人教版(新教材)必修第二册：第七章 万有引力与宇宙航行 第1节 行星的运动 (共26张PPT)
绕行 天体
中心 天体
半长轴 （x106k
m）
期公（转天周）k/（m3/s2）
水星
57.91 87.97 3.36×1018
金星
太阳
108.94
224.7 1
地球 同步 卫星
月球
149.60 365
0.0424 1
地球
K值计算器 0.3844
27.32
1.02×1013
八大行星的中心天体都是太阳，K值相同！
2、开普勒行星运动定律
地球
F
F
R
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。
（轨道定律）
2、开普勒行星运动定律
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。
F
F
（面积定律）
行星在远离太阳的过程中速度如何变化？ 秋
F
F
冬
夏
春 近日点速度快，远日点速度慢．
开普勒 第一定律 第二定律
1609
开普勒 第三定律
1619
2、开普勒行星运动定律
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。
地球
(周期定律)
F
F
半长轴
a3
表达式：
=k
a
T2
行星绕太阳
公转的周期
k中寻是探心找仅究天比由四体值中：相K心同取天的决体系于决统什定里么,与k因相绕素同行？。天体无k关，Ta在32
例如：
k
a地3 T地 2
a水3 T水 2
练一练
2、木星的公转周期约为12年，地球到太阳 的距离为1天文单位，则木星到太阳的距离约 为（C ）
新教材2023年高中物理 第7章 万有引力与宇宙航行 1 行星的运动课件 新人教版必修第二册
所有行星绕太阳运动的轨道 都是_椭__圆____，太阳处在所有 _椭__圆____的一个__焦__点___上
开普勒 第二 定律
从太阳到行星的连线在 _相__等____的时间内扫过 _相__等____的面积
公式或图示
定律
开普勒 第三 定律
内容
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
(2)还需要知道地球、火星各自轨道的半长轴； (3)对于圆轨道，开普勒第三定律仍然适用，只是Ta32＝k 中的半长轴 a 换成圆的轨道半径 r。
要点提炼
1．模型构建 天体虽做椭圆运动，但它们的轨道一般接近圆。中学阶段我们在处 理天体运动问题时，为简化运算，一般把天体的运动当作圆周运动来研 究，并且把它们视为做匀速圆周运动，椭圆的半长轴即为圆半径。
探究 二
开普勒第三定律的应用
情景导入
如图所示是火星冲日的年份示意 图，请思考：
(1)观察图中地球、火星的位置，地 球和火星谁的公转周期更长？
(2)已知地球的公转周期是一年，由 此计算火星的公转周期还需要知道哪些 数据？
(3)地球、火星的轨道可近似看成圆 轨道，开普勒第三定律还适用吗？
提示：(1)由题图可知，地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离， 根据开普勒第三定律可得：火星的公转周期更长一些；
第七章 万有引力与宇宙航行
〔情 境 导 入〕 日出日落，斗转星移，神秘的宇宙壮丽璀璨……
当我们远古的祖先惊叹星空的玄妙时，他们就开始试图破译日月星 辰等天文现象的奥秘……到了17世纪，牛顿以他伟大的工作把天空中的 现象与地面上的现象统一起来，成功地解释了天体运动的规律。
本章我们将学习对人类智慧影响极为深远、在天体运动中起着决定 作用的万有引力定律，并了解它的发现历程和在人类开拓太空中的作 用。
人教版必修第二册 7.1行星的运动 课件(46张)
【解析】选B。根据开普勒第一定律: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,故A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的时间内扫过的面积相等, 所以对任何一颗行星来说,离太阳越近,运行速率就越 大,故B正确;开普勒第三定律中的公式 =k,可知半
【解析】选B、D。根据开普勒第二定律可知,“嫦娥三 号”从A点到B点运行速率逐渐减小,选项A错误,B正确 ;“嫦娥三号”从A点到C点运行的平均速率大于从C点 到B点运行的平均速率,可知从A点到C点运行时间小于 四分之一周期,选项C错误,D正确。
【素养训练】 1.开普勒分别于1609年和1619年发表了他发现的行星 运动规律,后人称之为开普勒行星运动定律。关于开普 勒行星运动定律,下列说法正确的是 ( ) A.所有行星绕太阳运动的轨道都是圆,太阳处在圆心上 B.对任何一颗行星来说,离太阳越近,运行速率就越大 C.行星公转周期与行星的质量有关 D.所有行星的轨道的半长轴与公转周期成正比
动遵循开普勒行星运动定律吗? (科学思维)
提示:遵循。
【典例示范】(多选)如图所示,“嫦娥三号”绕月球沿 椭圆轨道运行,绕行方向为逆时针方向,A、B分别为近 月点和远月点,C是轨道上到A、B距离相等的点,则下列 说法正确的是 ( )
A.“嫦娥三号”从A点到B点运行速率逐渐增大 B.“嫦娥三号”从A点到B点运行速率逐渐减小 C.“嫦娥三号”从A点到C点的运行时间等于四分之一 周期 D.“嫦娥三号”从A点到C点的运行时间小于四分之一 周期
(2)意义:否定了行星圆形轨道的说法,建立了正确的轨 道理论,给出了太阳的准确位置。
2.开普勒第二定律: (1)说明:行星靠近太阳时速度增大,远离太阳时速度减 小。近日点速度最大,远日点速度最小,如图所示。
(新教材)人教版高中物理必修第二册：7.1 行星的运动 精品教学课件
开普勒第二定律表明同一行星在
距太阳不同距离时运动快慢不同。
（1）行星与太阳的连线在相等
时间内扫过相等的面积，而相等
时间内扫过的面积与连线的长度
（行星到太阳的距离）及行星在
垂直于连线方向的速度大小有关，
行星到太阳的距离越大，行星的
速度越小，反之越大。
（2）行星在近日点和远日点到
太阳的距离分别为a、b，取足
高中物理 必修第二册 第七章 万有引力与宇宙航行
➢天文学家对天体运动进一步的研究
1. 丹麦天文学家第谷 的探索:
在哥白尼之后，第谷连续20年对行星的位置进行了较仔细的 测量，大大提高了测量的精确程度。在第谷之前，人们测量 天体位置的误差大约是10，第谷把这个不确定性减小到2。 得出行星绕太阳做匀速圆周运动的模型。
=k，以下理解正确的
是（ D ）
A. k是一个与行星质量有关的量
B. 若地球绕太阳运转轨道的半长轴为a地，周期为T地；月球绕地球运转轨道的半长轴为a月，
周期为T月，则
a地3 T地2
=
a月3 T月2
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
【特别提醒】 （1）天体运动的轨迹一般是椭圆，有些星体（行星、卫星） 的轨迹近似为圆，为方便分析，可当作圆轨道处理。 （2）在开普勒第三定律中，所有行星绕太阳转动的k值均 相同；但对于不同的天体系统k值不相同。k值的大小由系 统的中心天体决定。
7.1 行星的运动
高中物理 必修第二册 第七章 万有引力与宇宙航行
学习目标
1. 了解人类对行星运动规律的认识历程 2. 知道观察是研究行星运动规律的一种重要的方法 3. 知道如何画椭圆及椭圆的特征 4. 知道开普勒行星运动定律，知道开普勒行星运动定律的科学价值