7.1 行星的运动—2020-2021新教材人教版(2019)高中物理必修二导学课件
3.围绕太阳运动的行星的速率是一成不变的.( × ) 4.开普勒定律仅适用于行星绕太阳的运动.( × ) 5.行星轨道的半长轴越长,行星的周期越长.( √ )
探究 开普勒定律 问题情境
结合图片,体会开普勒定律的发现过程,说说开普勒定 律从哪几个方面阐述了行星的运动.
答案:开普勒经过数十年的艰苦研究,终于找到了行星运 动的规律,从下列三个方面阐述了行星的运动.
项目 金
地
火
木ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
土
a 0.723 1 1.523 5.203 9.539
T 0.615 1 1.881 11.862 29.456
小试身手 判断下列说法的正误并和同学交流(正确的打“√”,错误 的打“×”).
1.宇宙的中心是太阳,所有行星都在绕太阳做匀速圆周运 动.( × )
2.造成太阳每天东升西落的原因是地球每天自西向东自 转一周.( √ )
A.太阳系中的所有行星有一个共同的轨道焦点 B.行星的运动方向总是沿轨道的切线方向 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
答案:AB
3.(多选)某行星绕太阳运动的轨道如图所示,则下列说 法正确的是( )
A.太阳一定在椭圆的一个焦点上 B.该行星在A点的速度比在B、C两
将减小 D.火星远离太阳的过程中,它与太阳
的连线在相等时间内扫过的面积 逐渐增大
答案:B
5.美国宇航局的“深度撞击”计划在距离地球1.6亿千
米处实施,上演了一幕“炮打”彗星的景象,目标是坦普尔一
号彗星.坦普尔一号彗星绕太阳运行的轨道是一个椭圆,其运
行周期为5.5年.则关于坦普尔一号彗星,下列说法正确的是
点的速度都大 C.该行星在C点的速度比在A、B两
点的速度都大 D.行星与太阳的连线在相等时间内
扫过的面积是相等的
答案:ABD
4.如图所示,火星和地球都在围绕太阳运转,其运行轨道 都是椭圆,根据开普勒行星运动定律可知 ( )
A.火星绕太阳运动过程中,速率不变 B.火星绕太阳运行一周的时间比地
球的长 C.地球靠近太阳的过程中,运行速率
2.保持绳长不变,当两图钉(两焦点)不断靠近时,椭圆形状 如何变化?焦点重合时,半长轴转变为什么?
答案:椭圆形状向圆靠近,当两个焦点重合时,椭圆变成圆, 半长轴变为圆的半径,可见,圆是椭圆的特例.
3.开普勒根据什么判断行星的运行轨道是椭圆而非圆?
答案:开普勒通过研究丹麦天文学家第谷的行星观测记录, 发现如果假设行星的运动是匀速圆周运动,计算所得的数据与 观测数据不符;只有假设行星绕太阳运动的轨道不是圆,而是椭 圆,才能解释这种差别,并由此得到开普勒第一定律——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.
(1)开普勒第一定律(椭圆定律). 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(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 扫过的面积相等. (3)开普勒第三定律(周期定律). 所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次 方的比都相等.
A.绕太阳运动的角速度不变
()
B.近日点处线速度小于远日点处线速度
C.近日点处线速度等于远日点处线速度
D.其椭圆轨道半长轴的三次方与周期的二次方之比是
一个与太阳有关的常数
答案:D
答案:C
知识点一 天体运动的研究历史
1.关于天体运动历史上有两种对立的看法:地心说和 日心说.结合教材说一说两种看法的代表人物及其观点.
答案:地心说的代表人物托勒密认为地球是宇宙的中心, 而且是静止不动的,太阳、月球以及其他星体都绕地球做匀 速圆周运动;日心说的代表人物哥白尼认为太阳是宇宙的中 心,而且是静止不动的,地球和其他行星都绕太阳做匀速圆周 运动.
课堂评价
1.探索宇宙的奥秘,一直是人类孜孜不倦的追求.下列关 于宇宙及星体运动的说法正确的是( ) 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.太阳是宇宙的中心,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.地心说是正确的,日心说是错误的
答案:C
2.(多选)对于开普勒第一定律的理解,下列说法正确的 是( )
2.地心说和日心说是两种截然不同的观点,现在看来这 两种观点哪一种是正确的?
答案:两种学说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.如果天体的 运动是匀速圆周运动,计算所得数据与丹麦天文学家第谷的 观测数据不符,说明天体运动并非匀速圆周运动.实际上,太 阳和地球并非宇宙中心.两种观点都受人们意识的限制,是 人类发展到不同历史时期的产物.两种观点都具有历史局限 性,现在看来都是不正确的.
知识点二 开普勒定律
1.请阅读教材第45页做一做,说明利用图钉、细绳和白 纸如何绘制椭圆,并指出椭圆的焦点和半长轴.
答案:如图所示,把白纸铺在木板上,然后按上 图钉.把细绳的两端系在图钉上,用一支铅笔紧贴 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作椭圆的焦点.经过两个焦点 与椭圆相交的线段叫作长轴,长轴的一半叫作半长轴,用a表 示.
答案:C
解析:T是行星公转的周期,不是自转的周期,选项A错误; 对于绕太阳运动的所有行星k值相等,绕不同的中心天体运动 的k值不同,k值与中心天体有关,选项B正确,选项D错误;开普 勒第三定律也适用于卫星绕行星的运动,选项C正确.
答案:BC
开普勒第三定律的应用 (1)首先判断两个行星环绕的中心天体是否相同,只有对同 一个中心天体开普勒第三定律才成立. (2)开普勒第三定律对绕同一天体运动的椭圆轨道与圆轨道 均适用,圆轨道时半长轴为圆半径. (3)明确题中给出的周期关系或半长轴(半径)关系. (4)根据开普勒第三定律列式求解.
【典例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.火星或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.相等时间内,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:太阳位于木星运行椭圆轨道的一个焦点上,选 项A错误.开普勒第二定律告诉我们,当行星离太阳较近 的时候,运行的速度较大,而离太阳较远的时候,运行的速 度较小,选项B错误.根据开普勒第三定律可知,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,选项C正确.相等时间内,火星与太阳连线扫过的面 积不等于木星与太阳连线扫过的面积,选项D错误.
第七章 万有引力与宇宙航行
1 行星的运动
学习目标
1.通过史实,了解人类对行星运动规律的认识历程.能说出 “日心说”和“地心说”的观点及其局限性.了解人类对行星运 动认识过程的曲折性,体会真理来之不易.
2.结合开普勒对行星运动规律的研究,会阐述开普勒定律的 内容,能用开普勒定律分析一些简单的行星运动问题,知道行星 运动轨道在中学阶段可按圆轨道近似处理.认识到科学研究包含 大胆的想象和创新,培养探索自然、造福人类的责任意识.
4.开普勒如何判断行星在椭圆轨道上运动的快慢?
答案:开普勒认为,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.可见,行星运动过程中 距离太阳越近,速度越大,距离太阳越远,速度越小.
5.当把地球轨道的半长轴当作1,公转周期当作1时, 下表是几个行星绕太阳运动的轨道半长轴a与公转周期 T,你能从这些数据中找出行星运动的规律吗?试一试.
过程建构
1.开普勒第一定律的理解. 开普勒第一定律否定了行星运动的圆形轨道的说法,建立了 正确的行星轨道理论,而且准确地给出了太阳的位置.
2.开普勒第二定律的理解. 根据开普勒第二定律可以推得:当行星离太阳比较近时, 行星运行的速度比较大;而离太阳比较远时,行星运行的速 度比较小.
3.开普勒第三定律的理解. (1)开普勒第三定律揭示了行星公转周期和轨道半长轴 的关系,其中的比例常量与行星无关,只与太阳有关. (2)开普勒第三定律具有普遍性,不仅适用于行星围绕太 阳的运动,也适用于卫星围绕行星的运动.例如,人造地球卫 星的运转、月球绕地球的运转等.比例常量k的大小由各自 围绕的中心天体决定. 4.对理解开普勒行星运动定律的两点提醒. (1)开普勒行星运动定律是对行星绕太阳运动的总结,实 践表明该定律也适用于其他天体的运动. (2)开普勒第二定律与第三定律的区别:前者揭示的是同 一行星运动快慢的规律,后者揭示的是不同行星运动快慢的 规律.
探究 开普勒定律 问题情境
结合图片,体会开普勒定律的发现过程,说说开普勒定 律从哪几个方面阐述了行星的运动.
答案:开普勒经过数十年的艰苦研究,终于找到了行星运 动的规律,从下列三个方面阐述了行星的运动.
项目 金
地
火
木ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
土
a 0.723 1 1.523 5.203 9.539
T 0.615 1 1.881 11.862 29.456
小试身手 判断下列说法的正误并和同学交流(正确的打“√”,错误 的打“×”).
1.宇宙的中心是太阳,所有行星都在绕太阳做匀速圆周运 动.( × )
2.造成太阳每天东升西落的原因是地球每天自西向东自 转一周.( √ )
A.太阳系中的所有行星有一个共同的轨道焦点 B.行星的运动方向总是沿轨道的切线方向 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
答案:AB
3.(多选)某行星绕太阳运动的轨道如图所示,则下列说 法正确的是( )
A.太阳一定在椭圆的一个焦点上 B.该行星在A点的速度比在B、C两
将减小 D.火星远离太阳的过程中,它与太阳
的连线在相等时间内扫过的面积 逐渐增大
答案:B
5.美国宇航局的“深度撞击”计划在距离地球1.6亿千
米处实施,上演了一幕“炮打”彗星的景象,目标是坦普尔一
号彗星.坦普尔一号彗星绕太阳运行的轨道是一个椭圆,其运
行周期为5.5年.则关于坦普尔一号彗星,下列说法正确的是
点的速度都大 C.该行星在C点的速度比在A、B两
点的速度都大 D.行星与太阳的连线在相等时间内
扫过的面积是相等的
答案:ABD
4.如图所示,火星和地球都在围绕太阳运转,其运行轨道 都是椭圆,根据开普勒行星运动定律可知 ( )
A.火星绕太阳运动过程中,速率不变 B.火星绕太阳运行一周的时间比地
球的长 C.地球靠近太阳的过程中,运行速率
2.保持绳长不变,当两图钉(两焦点)不断靠近时,椭圆形状 如何变化?焦点重合时,半长轴转变为什么?
答案:椭圆形状向圆靠近,当两个焦点重合时,椭圆变成圆, 半长轴变为圆的半径,可见,圆是椭圆的特例.
3.开普勒根据什么判断行星的运行轨道是椭圆而非圆?
答案:开普勒通过研究丹麦天文学家第谷的行星观测记录, 发现如果假设行星的运动是匀速圆周运动,计算所得的数据与 观测数据不符;只有假设行星绕太阳运动的轨道不是圆,而是椭 圆,才能解释这种差别,并由此得到开普勒第一定律——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.
(1)开普勒第一定律(椭圆定律). 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(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 扫过的面积相等. (3)开普勒第三定律(周期定律). 所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次 方的比都相等.
A.绕太阳运动的角速度不变
()
B.近日点处线速度小于远日点处线速度
C.近日点处线速度等于远日点处线速度
D.其椭圆轨道半长轴的三次方与周期的二次方之比是
一个与太阳有关的常数
答案:D
答案:C
知识点一 天体运动的研究历史
1.关于天体运动历史上有两种对立的看法:地心说和 日心说.结合教材说一说两种看法的代表人物及其观点.
答案:地心说的代表人物托勒密认为地球是宇宙的中心, 而且是静止不动的,太阳、月球以及其他星体都绕地球做匀 速圆周运动;日心说的代表人物哥白尼认为太阳是宇宙的中 心,而且是静止不动的,地球和其他行星都绕太阳做匀速圆周 运动.
课堂评价
1.探索宇宙的奥秘,一直是人类孜孜不倦的追求.下列关 于宇宙及星体运动的说法正确的是( ) 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.太阳是宇宙的中心,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.地心说是正确的,日心说是错误的
答案:C
2.(多选)对于开普勒第一定律的理解,下列说法正确的 是( )
2.地心说和日心说是两种截然不同的观点,现在看来这 两种观点哪一种是正确的?
答案:两种学说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.如果天体的 运动是匀速圆周运动,计算所得数据与丹麦天文学家第谷的 观测数据不符,说明天体运动并非匀速圆周运动.实际上,太 阳和地球并非宇宙中心.两种观点都受人们意识的限制,是 人类发展到不同历史时期的产物.两种观点都具有历史局限 性,现在看来都是不正确的.
知识点二 开普勒定律
1.请阅读教材第45页做一做,说明利用图钉、细绳和白 纸如何绘制椭圆,并指出椭圆的焦点和半长轴.
答案:如图所示,把白纸铺在木板上,然后按上 图钉.把细绳的两端系在图钉上,用一支铅笔紧贴 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作椭圆的焦点.经过两个焦点 与椭圆相交的线段叫作长轴,长轴的一半叫作半长轴,用a表 示.
答案:C
解析:T是行星公转的周期,不是自转的周期,选项A错误; 对于绕太阳运动的所有行星k值相等,绕不同的中心天体运动 的k值不同,k值与中心天体有关,选项B正确,选项D错误;开普 勒第三定律也适用于卫星绕行星的运动,选项C正确.
答案:BC
开普勒第三定律的应用 (1)首先判断两个行星环绕的中心天体是否相同,只有对同 一个中心天体开普勒第三定律才成立. (2)开普勒第三定律对绕同一天体运动的椭圆轨道与圆轨道 均适用,圆轨道时半长轴为圆半径. (3)明确题中给出的周期关系或半长轴(半径)关系. (4)根据开普勒第三定律列式求解.
【典例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.火星或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.相等时间内,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:太阳位于木星运行椭圆轨道的一个焦点上,选 项A错误.开普勒第二定律告诉我们,当行星离太阳较近 的时候,运行的速度较大,而离太阳较远的时候,运行的速 度较小,选项B错误.根据开普勒第三定律可知,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,选项C正确.相等时间内,火星与太阳连线扫过的面 积不等于木星与太阳连线扫过的面积,选项D错误.
第七章 万有引力与宇宙航行
1 行星的运动
学习目标
1.通过史实,了解人类对行星运动规律的认识历程.能说出 “日心说”和“地心说”的观点及其局限性.了解人类对行星运 动认识过程的曲折性,体会真理来之不易.
2.结合开普勒对行星运动规律的研究,会阐述开普勒定律的 内容,能用开普勒定律分析一些简单的行星运动问题,知道行星 运动轨道在中学阶段可按圆轨道近似处理.认识到科学研究包含 大胆的想象和创新,培养探索自然、造福人类的责任意识.
4.开普勒如何判断行星在椭圆轨道上运动的快慢?
答案:开普勒认为,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.可见,行星运动过程中 距离太阳越近,速度越大,距离太阳越远,速度越小.
5.当把地球轨道的半长轴当作1,公转周期当作1时, 下表是几个行星绕太阳运动的轨道半长轴a与公转周期 T,你能从这些数据中找出行星运动的规律吗?试一试.
过程建构
1.开普勒第一定律的理解. 开普勒第一定律否定了行星运动的圆形轨道的说法,建立了 正确的行星轨道理论,而且准确地给出了太阳的位置.
2.开普勒第二定律的理解. 根据开普勒第二定律可以推得:当行星离太阳比较近时, 行星运行的速度比较大;而离太阳比较远时,行星运行的速 度比较小.
3.开普勒第三定律的理解. (1)开普勒第三定律揭示了行星公转周期和轨道半长轴 的关系,其中的比例常量与行星无关,只与太阳有关. (2)开普勒第三定律具有普遍性,不仅适用于行星围绕太 阳的运动,也适用于卫星围绕行星的运动.例如,人造地球卫 星的运转、月球绕地球的运转等.比例常量k的大小由各自 围绕的中心天体决定. 4.对理解开普勒行星运动定律的两点提醒. (1)开普勒行星运动定律是对行星绕太阳运动的总结,实 践表明该定律也适用于其他天体的运动. (2)开普勒第二定律与第三定律的区别:前者揭示的是同 一行星运动快慢的规律,后者揭示的是不同行星运动快慢的 规律.
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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)
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．122C．232T D2T4．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（）A3144B．31:144C．12：1 D．1：125．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（）A ．()32sin θ 年B ．()23sin θ年C ．()32cos θ年D ．()23cos θ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T 0，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 所用时间等于4T B ．海王星在Q 点的角速度大于P 点的角速度C ．海王星运行轨道半长轴的三次方与其运行周期的平方之比等于月球运行轨道半长轴的三次方与其运行周期的平方之比D ．从P 到Q 阶段，速率逐渐变小7．关于太阳系中各行星的轨道，以下说法不正确的是（ ） 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 ．有的行星绕太阳运动的轨道是圆8．天文学家哈雷曾经在1682年跟踪过一颗彗星，他根据牛顿及开普勒等人研究成果的启发算出这颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的18倍，并预言这颗彗星将每隔一定时间就会出现，过了这一定的时间果真哈雷的预言得到证实。
2021学年高一下学期物理人教版(2019)必修第二册教学课件：7.1行星的运动_3
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9 . 会讲 述, 但 不 会 讲 得太 多 。 毕 竟 史铁 生 的 故 事 与地 坛 本 身 的 文化 、 历 史 结 合不 太 大 ,只 是 借 史 铁 生的 故 事 提 高 一 下地 坛 的 知 名 度, 并 借 此 表现 自 己 知 识 的丰 富 , 以引 起 游 客 的 兴趣 , 使 自 己的 导 游 工 作 做得 更 好 。
变式2.关于行星的运动，下列说法正确的是（ C ）
A．所有行星的轨道都是椭圆，太阳在椭圆的中心
B．相同的时间内，火星与太阳的连线扫过的面积与地球与太阳的连线扫过和面积相等
C．地球绕太阳做圆周运动和火星绕太阳做圆周运动的周期相等。
D．地球绕太阳在椭圆运动和火星绕太阳做圆周运动时的半长轴的三次方和周期的平方之 比相等。 A．根据开普勒第一定律，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， A错误； B．根据开普勒第二定律知，相同时间内，地球与太阳的连线扫过的面积相等，但与火星与太 阳的连线扫过的面积并不相等，B错误； C．由开普勒第三定律可知，不相等且火星周期大C错误； D．由开普勒第三定律可知，D正确即K值相等。
典例2.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点的 速率比在B点的速率大，则太阳位于 （ A ）
A．点F2
B．点A
C．点F1
D．点B
根据开普勒第二定律，行星和太阳的连线在相等时内扫过的面积相等，则它在近日点的速度 大于它在远日点的速度，由于行星在A点的速率比在B点的速率大，则太阳位于点F2，所以A正 确；BCD错误；
三、知识深化
1.不同行星绕太阳都做椭圆运动，它们的轨道不同，太阳都在椭圆 的焦点上，可以近似看成圆周运动。
2.近日点速率大，远日点速率小;由远日点向近日点做加速运动，由 近日点向远日点做减速运动。
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。
行星的运动 【新教材】 人教版高中物理必修第二册
2
8
3
1+
0 2
，解的：
1.行星绕太阳的运动下列说法中正确的是(
)
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． 所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都
相等
• 1.【答案】D
• 【解析】由开普勒第一定律可得，所有行星都绕太阳做椭圆运动，
行星都沿椭圆轨道绕太阳运动，太阳则位于所有椭圆的一个公
共焦点上。
④ 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。
二、开普勒定律
2.开普勒第二定律
① 内容：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。
② 图示：
二、开普勒定律
2.开普勒第二定律
③ 说明：行星靠近太阳时速度增大，远离太阳时速度减小。近日
动近似看成圆周运动来处理。
行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心
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，即 2
=
• 地球公转轨道的半径在天文学上常用来作为长度单位，叫做天文
九分之一
• 例题1 如图所示是行星绕恒星运动情况的示意图，下列说法
正确的是（ ）
A.速度最大的点是A点
B.速度最大的点是C点
C. 从A到B做减速运动
D. 从B到A做减速运动
• 解析：A、根据开普勒第二定律，对每一个行星而言，太阳行星
人教版高中物理新教材必修第二册第7章-万有引力与宇宙航行-教案
GT
星环绕天体表面运动的周期 T,就可估测出
中心天体的密度.
75
7.
4 宇宙航行
宇宙
数值
速度
(
km/
s)
意义
是人造地球卫星的最
第一宇宙速
度(环绕速度)
小发 射 速 度,也 是 人
7.
9
造地球卫星绕地球做
圆周运动的最大运行
速度.
第二宇宙速
度(脱离速度)
第三宇宙速
度(逃逸速度)
使物体挣脱地球引力
11.
v
m
r
2
v2
m
Mm
G 2 =man = r
r
mrω2
4π2
m 2r
T
2.天体表面问题
不计天体自转的影响,在 天 体 表 面 上 的
物体受 到 的 重 力 近 似 等 于 其 所 受 的 万 有 引
力,即 mg=G
速度g 时使用).其中 M 为该天体的质量,
R
为该天体的半径,
g 为相应天体表面的重力加
Mm
=m
r2
v2
4π2
v2r ω2r3
=mω2r=m 2r,可得 M =
=
=
r
G
G
T
4π2r3
,
可知已知核心舱的质量和绕地半径、已
GT2
知核心舱的质量和绕地周期以及已知核心舱
6)绕 行 方 向 一 定:与 地 球 自 转 的 方 向
一致.
7.
5 相对论时空观和牛顿力学的局限
一 经典时空观
(
1)在经典力学中,物体的质量是不随速
度的改变而改变的.
假设某飞船沿圆轨道绕火星飞行,其周期也
星环绕天体表面运动的周期 T,就可估测出
中心天体的密度.
75
7.
4 宇宙航行
宇宙
数值
速度
(
km/
s)
意义
是人造地球卫星的最
第一宇宙速
度(环绕速度)
小发 射 速 度,也 是 人
7.
9
造地球卫星绕地球做
圆周运动的最大运行
速度.
第二宇宙速
度(脱离速度)
第三宇宙速
度(逃逸速度)
使物体挣脱地球引力
11.
v
m
r
2
v2
m
Mm
G 2 =man = r
r
mrω2
4π2
m 2r
T
2.天体表面问题
不计天体自转的影响,在 天 体 表 面 上 的
物体受 到 的 重 力 近 似 等 于 其 所 受 的 万 有 引
力,即 mg=G
速度g 时使用).其中 M 为该天体的质量,
R
为该天体的半径,
g 为相应天体表面的重力加
Mm
=m
r2
v2
4π2
v2r ω2r3
=mω2r=m 2r,可得 M =
=
=
r
G
G
T
4π2r3
,
可知已知核心舱的质量和绕地半径、已
GT2
知核心舱的质量和绕地周期以及已知核心舱
6)绕 行 方 向 一 定:与 地 球 自 转 的 方 向
一致.
7.
5 相对论时空观和牛顿力学的局限
一 经典时空观
(
1)在经典力学中,物体的质量是不随速
度的改变而改变的.
假设某飞船沿圆轨道绕火星飞行,其周期也
人教版高中物理必修二第六章行星的运动-ppt精品课件1
R
B R0
A
人教版高中物理必修二第六章第一节 行星的运动 课件(共26张PPT)【PPT优秀课件】 -精美 版
(RR0)T RR0
4R
2R
人教版高中物理必修二第六章第一节 行星的运动 课件(共26张PPT)【PPT优秀课件】 -精美 版
9．如图为宇宙中一个恒星系的示意图，A为该星系的一颗行星，
它绕中央恒星O运行，运行轨道近似为圆，天文学家测得A行星运
人教版高中物理必修二第六章第一节 行星的运动 课件(共26张PPT)【PPT优秀课件】 -精美 版
［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
的，那么卫星绕行星运动是否也遵守这些规律呢？如果遵守该 如何表述？
疑难3．我们通常将行星的轨道近似为圆，这样合理吗？
探究： 疑难1．开普勒第三定律中的k由什么因素决定?
因为常数k对于所有行星都相同，而各行星是不一样的， 故跟行星无关，而在运动系中除了行星就是中心天体——太阳， 故这一常数“k”一定与中心天体——太阳有关。
一周所需的时间。 2.771.66 T4.6T01.4 5180 s
7．如图所示为地球绕太阳运行的示意图，图中椭圆表示地球
公转轨道，C、Q、X、D分别表示中国农历节气中的春分、秋分、
夏至、冬至时地球所在位置，试说明一年之内秋、冬两季比春、
夏两季要少几天的原因？
地球绕太阳运动时，对北半球的观察者而言，在冬天经过近
Q
D
X
C
人教版高中物理必修二第六章第一节 行星的运动 课件(共26张PPT)【PPT优秀课件】 -精美 版
新课标人教版物理必修二第六章第一节行星的运动 (共37张PPT)
万有引力与航天
流星雨
盘古开天辟地
天地呈混沌状，像一个鸡蛋， 只有盘古在其中生存，盘古巨 掌张开，“鸡蛋”破碎成宇宙
八大行星
太阳
水星
金星
火星
木星
土星
天王星
海王星
冥王星和卫星
月球
水星表面 火星表面
金星表面 木星表面
银河系
浩瀚的宇宙
我们的太阳系
我们的太阳系
我们与无数生灵生活在地球上，白天我们沐浴 着太阳的光辉。夜晚，仰望苍穹，繁星闪烁，美丽 的月亮把我们带入了无限的遐想之中，这浩瀚无垠 的宇宙中有着无数的大小不一、形态各异的天体， 它们的神秘，始终让我们渴望了解，并不断地去探 索。而伟大的天文学家、物理学家已为我们的探索 开了头，让我们对宇宙来一个初步的了解。首先， 我们来了解行星的运动情况。
行星运动的认识
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
■地心说(Geocentric Universe)
“地心说”又称“地球中心说”、“地静 说”。认为地球居于宇宙的中心静止不动，太 阳、月球、行星和恒星都围绕地球运转的学说。 这一学说最初为古希腊哲学家亚里士多德（前 384～前322）提出。公元140年前后，天文学家 托勒密进一步发展了前人的学说，建立了宇宙 地心说。十六世纪“日心说”创立之前，一千 多年中，“地心说”一直占统治地位，并长期 为教会所利用.
即 v A t r A v B t r B rArB vAvB 所以m从A到B减速。
例2、某行星绕太阳沿椭圆轨道运行，它的近日
点A到太阳的距离为r，远日点B到太阳的距离为R。 若行星经过近日点时的速度为VA，求该行星经过远日 点时的速度VB的大小。
流星雨
盘古开天辟地
天地呈混沌状，像一个鸡蛋， 只有盘古在其中生存，盘古巨 掌张开，“鸡蛋”破碎成宇宙
八大行星
太阳
水星
金星
火星
木星
土星
天王星
海王星
冥王星和卫星
月球
水星表面 火星表面
金星表面 木星表面
银河系
浩瀚的宇宙
我们的太阳系
我们的太阳系
我们与无数生灵生活在地球上，白天我们沐浴 着太阳的光辉。夜晚，仰望苍穹，繁星闪烁，美丽 的月亮把我们带入了无限的遐想之中，这浩瀚无垠 的宇宙中有着无数的大小不一、形态各异的天体， 它们的神秘，始终让我们渴望了解，并不断地去探 索。而伟大的天文学家、物理学家已为我们的探索 开了头，让我们对宇宙来一个初步的了解。首先， 我们来了解行星的运动情况。
行星运动的认识
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
■地心说(Geocentric Universe)
“地心说”又称“地球中心说”、“地静 说”。认为地球居于宇宙的中心静止不动，太 阳、月球、行星和恒星都围绕地球运转的学说。 这一学说最初为古希腊哲学家亚里士多德（前 384～前322）提出。公元140年前后，天文学家 托勒密进一步发展了前人的学说，建立了宇宙 地心说。十六世纪“日心说”创立之前，一千 多年中，“地心说”一直占统治地位，并长期 为教会所利用.
即 v A t r A v B t r B rArB vAvB 所以m从A到B减速。
例2、某行星绕太阳沿椭圆轨道运行，它的近日
点A到太阳的距离为r，远日点B到太阳的距离为R。 若行星经过近日点时的速度为VA，求该行星经过远日 点时的速度VB的大小。
高一物理必修二人教行星的运动全解PPT课件
R3 T2
=K，以下理解正确
（ AD）
A K是一个与行星无关的量
B 若地球绕太阳运转轨道的半长轴为R地，周期为T地，月
球绕地球运转轨道的半长轴为R月，周期为T月，则
C T表示行星运动的自转周期
R地3 T地2
=
R月3 T月2
D T表示行星运动的公转周期
第21页/共27页
5 太阳系中的八大行星均在各自的轨道上绕太
托勒密 地 心 说
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
第5页/共27页
哥白尼
日 心 说
太阳是世界的中心,并且静止不 动,一切行星都围绕太阳做圆周运。
第6页/共27页
3、哪种学说占统治地位的时间较长？
➢地心说符合人们的直接经验，同时 也符合势力强大的宗教神学关于地 球是宇宙中心的认识，故地心说一 度占据了统治地位。
2.66 ×109
海王星
4.50×1012
5.20 ×109
K水=3.36 ×1018
K金= 3.35 ×1018
K地= 3.31 ×1018
K火= 3.36 ×1018
第13页/共27页
开普勒第三定律
所有行星的椭圆轨道的长半轴的三次 方跟公转周期的二次方的比值都相等
地球
太阳 · R
数学表达式：
R3 T2
第2页/共27页
但是，日心说不符合宗教的教义，被教会视为异端邪说。意大利人布 鲁诺因坚持日心说被教会用火烧死，伽利略也因宣传日心说受到教会的 审讯和囚禁。直到1979年，在大量的事实面前，教会才不得不宣布对主 张日心说的人的迫害是错误的，承认地心说不正确。
研究行星的运动规律，需要对行星进行观测丹麦天文学家第谷连续20 年对行星位置细致观测、认真记载，积累大量精确数据。他的学生—德 国人开普勒根据这些数据，经过四年多周密计算先后否定19种设想，才 发现行星沿椭圆轨道运行的规律，即开普勒三定律,天文学获得大发展。
新教材人教版高中物理必修第二册 7.1行星的运动 教学课件
第十页，共二十二页。
二、开普勒三大定律
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。
说明： （1）太阳并不是位于椭圆中心，而是位于焦点 处。 （2）不同行星轨道不同，但所有轨道的焦点重合。
第十一页，共二十二页。
二、开普勒三大定律
做一做
把细绳的两端合在一起（即两个焦点合并成一个点），再用铅笔把细绳 拉紧，在板上画出的图形是什么？
第二页，共二十二页。
新课导入
同学们，2020年是中国航天的超级2020，这些高光 时刻值得铭记。
1.2020年11月24日嫦娥五号发射成功，挑战月 球采样返回。
2.2020年6月23日，北斗卫星导航系统第55颗卫星, 北斗系统终于完成全部组网星座发射任务，正 式建成！
3.2020年7月23日，天问一号搭乘长征五号遥四火箭
问题 你认为春夏两季的时间长还是秋冬两季的时间长？
春夏两季（186天）比秋冬两季（179天）要长。
第十四页，共二十二页。
二、开普勒三大定律
3.开普勒第三定律（周期定律）： 所有行星轨道的半长轴的三次方跟 它的公转周期的二次方的比都相等。
a3 k T2
猜想：a3/T2=k，你能猜出k可能跟谁有关吗?行星？太阳？
57 108 149 228 778 1426 2870 4498 0.3844 0.0424
第十六页，共二十二页。
87.97 225 365 687 4333 10759 30660 60148 27.3 1
3.36×1018 3.36×1018 3.36×1018 3.36×1018 3.36×1018
，从文昌航天发射场成功升空，开启前往火星数亿 千米的旅程。
二、开普勒三大定律
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。
说明： （1）太阳并不是位于椭圆中心，而是位于焦点 处。 （2）不同行星轨道不同，但所有轨道的焦点重合。
第十一页，共二十二页。
二、开普勒三大定律
做一做
把细绳的两端合在一起（即两个焦点合并成一个点），再用铅笔把细绳 拉紧，在板上画出的图形是什么？
第二页，共二十二页。
新课导入
同学们，2020年是中国航天的超级2020，这些高光 时刻值得铭记。
1.2020年11月24日嫦娥五号发射成功，挑战月 球采样返回。
2.2020年6月23日，北斗卫星导航系统第55颗卫星, 北斗系统终于完成全部组网星座发射任务，正 式建成！
3.2020年7月23日，天问一号搭乘长征五号遥四火箭
问题 你认为春夏两季的时间长还是秋冬两季的时间长？
春夏两季（186天）比秋冬两季（179天）要长。
第十四页，共二十二页。
二、开普勒三大定律
3.开普勒第三定律（周期定律）： 所有行星轨道的半长轴的三次方跟 它的公转周期的二次方的比都相等。
a3 k T2
猜想：a3/T2=k，你能猜出k可能跟谁有关吗?行星？太阳？
57 108 149 228 778 1426 2870 4498 0.3844 0.0424
第十六页，共二十二页。
87.97 225 365 687 4333 10759 30660 60148 27.3 1
3.36×1018 3.36×1018 3.36×1018 3.36×1018 3.36×1018
，从文昌航天发射场成功升空，开启前往火星数亿 千米的旅程。
行星的运动 【新教材】人教版高中物理必修第二册
误。
答案:C
【针对训练3】
如图所示,某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,其轨道半径
为月球绕地球运转半径的 19 ,设月球绕地球运动的周期为27天,
则此卫星的运转周期大约是(
)
1
1
A.9天
B.3天
C.1天
D.9天
1
卫3
解析:由于 r 卫=9r 月,T 月=27 天,由开普勒第三定律可得
则 T 卫=1 天,故选项 C 正确。
答案:C
卫
2
月3
= 2,
月
二、高中阶段对行星运动的近似化处理
1.行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心。
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跟它的公转周
3
r
期的二次方的比值都相等，即: 2＝k
T
4.开普勒三定律适用于所有绕中心天体运行的星系，但不同
星系的 k 值不同
飞船由A点到B点的时间
R R0 3
)
R3
2
T2
T '2
(
TAB
R R0 3 T
T'
(
) .
2
2R
2
R R0
【针对训练8】
(多选)已知某卫星在赤道上空轨道半径为r1的圆形轨道上绕地球运行的周期为
T，卫星运动方向与地球自转方向相同，赤道上某城市的人每三天恰好五次看
到该卫星掠过其正上方．假设某时刻，该卫星在A点变轨进入椭圆轨道，近
和月亮以及其他行星绕地球匀速圆周转动。
优势：符合人们的日常经验，也符合宗教神学关于
地球是宇宙中心的说法。
代表人物：托勒密
典型问题：行星的逆行
答案:C
【针对训练3】
如图所示,某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,其轨道半径
为月球绕地球运转半径的 19 ,设月球绕地球运动的周期为27天,
则此卫星的运转周期大约是(
)
1
1
A.9天
B.3天
C.1天
D.9天
1
卫3
解析:由于 r 卫=9r 月,T 月=27 天,由开普勒第三定律可得
则 T 卫=1 天,故选项 C 正确。
答案:C
卫
2
月3
= 2,
月
二、高中阶段对行星运动的近似化处理
1.行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心。
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跟它的公转周
3
r
期的二次方的比值都相等，即: 2＝k
T
4.开普勒三定律适用于所有绕中心天体运行的星系，但不同
星系的 k 值不同
飞船由A点到B点的时间
R R0 3
)
R3
2
T2
T '2
(
TAB
R R0 3 T
T'
(
) .
2
2R
2
R R0
【针对训练8】
(多选)已知某卫星在赤道上空轨道半径为r1的圆形轨道上绕地球运行的周期为
T，卫星运动方向与地球自转方向相同，赤道上某城市的人每三天恰好五次看
到该卫星掠过其正上方．假设某时刻，该卫星在A点变轨进入椭圆轨道，近
和月亮以及其他行星绕地球匀速圆周转动。
优势：符合人们的日常经验，也符合宗教神学关于
地球是宇宙中心的说法。
代表人物：托勒密
典型问题：行星的逆行