一、行星的运动讲解
《行星的运动》PPT课件
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
木 星
木星外表
木星大气
木 卫 1
木 卫 2
水 星
水星外表
火 星
火星外表
火星的卫星
火星日出
土 星
太 阳
星星
行星的运动
_________________________________________
PLANETARY MOTION
在广袤无垠的宇宙中有着无数大小不一、形态各异的天体，如太阳、月亮、夜 空中闪烁的星星……吸引了人们的注意，智慧的头脑开场探索天体运动的奥秘， 它们的运动是靠神的支配，还是物理规律的约束？经过不懈的努力，科学家们对 它已有初步的了解，这一节让我们循着前人的足迹学习行星运动的情况。
在中学阶段可以将开普勒定律理解为:
1.大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)不变,即行星做匀速圆周运动
3.所以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
a3 T2
k
R3
T2
k
亚里士多德提出地心说 托勒密完善地心说 哥白尼提出日心说
我们知道地球绕着太阳转，月亮绕着地球转。 那么大家有没有想过在宇宙中终究是以太阳为中心 呢还是以地球为中心呢？又或者两者都不是，星体 是不是还有着更为复杂的运动呢？
第09讲 行星的运动(解析版)
第09讲行星的运动【学习目标】1.了解地心说和日心说的内容．2．理解开普勒行星运动三定律的内容．3．掌握行星运动定律的应用．4．了解人们对行星运动的认识过程漫长复杂，真理来之不易.【基础知识】知识点一、开普勒定律定律内容公式或图示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相等的面积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公式：a3T2＝k，k是一个与行星无关的常量知识点二、行星轨道处理方法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(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．【考点剖析】例1．某行星绕太阳运动的轨道如图所示，则以下说法正确的是()A.行星绕太阳做匀速圆周运动，太阳在圆心上B.该行星在a 点的速度比在b 、c 两点的速度都大C.该行星在a 点的向心加速度比在b 、c 两点的都大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】 BCD【解析】 行星围绕太阳运动的轨道是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上，根据开普勒第二定律知，太阳与行星的连线在相等时间内扫过的面积相等，行星在运行过程中，离太阳的距离不同，线速度大小不同，则A 错误，D 正确；对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，距离太阳越近，速度越大，该行星在a 点的速度比在b 、c 两点的速度都大，故B 正确；根据a ＝v 2r ，距离太阳越近，速度v越大，r 越小，向心加速度越大，该行星在a 点的向心加速度比在b 、c 两点的都大，故C 正确。
例2．如图所示，B 为绕地球沿椭圆轨道运动的卫星，椭圆的半长轴为a ，运行周期为T B ；C 为绕地球沿圆周运动的卫星，圆周的半径为r ，运行周期为T C 。
行星的运动ppt课件
思考2：既然我们可以将行星运动近似认为做圆周运动，那么行星在做
什么样的圆周运动？
对某一行星来说，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。
若将行星运动轨道按圆处理，则开普勒三定律又该如何表述？
所有行星轨道半径的三次方与它的公转周期的二次方的比值都相等，即
r
3
T
2
3
3
2.开普勒第二定律(面积定律）
对于任意一个行星而言，它和太阳的
连线在相等的时间内扫过相等的面积。
说明：行星在近日点速率大于远日点速率。
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。
3.开普勒第三定律（周期定律）
（1）内容：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
r1
r2
k或 2 2
T1
T2
1.(多选)探索宇宙的奥秘,一直是人类孜孜不倦的追求。下列说法正确
的是( CD )
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.太阳是静止不动的,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.日心说和地心说都是错误的
2.关于行星绕太阳运动的下列说法正确的是( D )
知，太阳应位于（ C ）
A．A处
B．B处
C．1 处 D．2 处
4.1980年10月14日,中国科学院紫金山天文台发现了一颗绕太阳运行的小行
星,2001年12月21日,经国际小行星中心和国际小行星命名委员会批准,将这
颗小行星命名为“钱学森星”。若将地球和“钱学森星”绕太阳的运动都看作
匀速圆周运动,它们的运行轨道如图所示。已知“钱学森星”绕太阳运行一周
第1节 行星的运动 教学设计
第七章万有引力与宇宙航行第1节行星的运动[学习目标]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．知识点1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．知识点2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．[判一判](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，行星的公转周期越长．()(4)可近似认为地球围绕太阳做圆周运动．()(5)行星绕太阳运动一周的时间内，它与太阳的距离是不变的．()(6)公式a3T2＝k，只适用于轨道是椭圆的运动．()提示：(1)×(2)×(3)√(4)√(5)×(6)×[想一想](1)请利用你学习的知识分析哪个小孩说得更有道理？(2)如何理解开普勒第三定律中的常量k?提示：(1)第二个小孩说得更有道理，因为地球有绕地轴的自转和绕太阳的公转，地球每天自转一周，因此坐在家中的小孩相对“家”虽然没有动，但随地球旋转了一周，路程大约是8万里．(2)当行星绕太阳运行时，虽然轨道半径和周期各不相同，但是k＝a3T2相同，常量k与行星无关，但与中心天体有关．中心天体不同，常量k一般也不相同，即k值是由中心天体决定的，与环绕天体无关．例如卫星绕地球运行的k值与行星绕太阳运行的k值不同，k不是一个普适常量．总结一下就是：①对同一中心天体，k值不变．②对不同的中心天体，k值不同．③k值大小由中心天体的质量决定．1．(对开普勒定律的理解)关于行星的运动，下列说法正确的是()A．关于行星的运动，早期有“地心说”与“日心说”之争，“日心说”理论是完美无缺的B．所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，且近日点速度小，远日点速度大C．开普勒第三定律r3T2＝k，式中k的值仅与中心天体的质量有关D．卫星围绕行星运动不满足开普勒第三定律解析：选 C.地心说认为地球是宇宙的中心，其他天体都绕地球运行；日心说认为太阳是宇宙的中心，所有天体都绕太阳运行．不论是日心说还是地心说，在研究行星运动时都是有局限性的，A错误；根据开普勒行星运动定律，所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，且近日点速度大，远日点速度小，B错误；开普勒第三定律r3T2＝k，式中k的值仅与中心天体的质量有关，C正确；卫星围绕行星运动也满足开普勒第三定律，D错误．2．(对开普勒定律的理解)关于开普勒行星运动定律，下列说法不正确的是()A．所有行星围绕太阳的运动轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上B．对于任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积C．行星在近日点的速率小于在远日点的速率D．对于开普勒第三定律a3T2＝k，k值是与a和T均无关的值解析：选C.由开普勒第一定律知A正确；由开普勒第二定律可知，太阳系的任一行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，由于行星在近日点与太阳的连线短，则运行速率必然大，故B正确，C错误；由开普勒第三定律可知，D正确．3．(对开普勒第三定律的理解)(多选)对于开普勒第三定律的公式a3T2＝k，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无关D．该公式也适用于围绕地球运行的所有卫星解析：选CD.圆是椭圆的特例，故公式既然适用于椭圆轨道的卫星，也就适用于圆轨道的行星，但此时公式中的a为轨道半径，故A错误；比例系数k是一个由中心天体决定而与行星无关的常量，但不是恒量，不同的星系中，k值不同，即只要是围绕同一中心天体运行的不同天体，公式都适用，包括以地球为中心天体的系统，故B错误，C、D正确．4．(开普勒第三定律的应用)阋神星是一个已知最大的属于柯伊伯带及海王星外天体的矮行星，因观测估算比冥王星大，在公布发现时曾被其发现者和NASA等组织称为“第十大行星”．若将地球和阋神星绕太阳的运动看作匀速圆周运动，它们的运行轨道如图所示．已知阋神星绕太阳运行一周的时间约为557年，设地球绕太阳运行的轨道半径为R，则阋神星绕太阳运行的轨道半径约为()A.3557R B.557RC.35572R D.5573R解析：选C.由开普勒第三定律R3地T2地＝r3阋T2阋，得r阋＝35572R，C正确.探究一对开普勒定律的理解【情景导入】1．图甲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？2．图乙是“金星凌日”的示意图，观察图中地球、金星的位置，地球和金星哪一个的公转周期更长？提示：1.冬至日；夏至日．由题图甲可知，冬至日地球在近日点附近，夏至日在远日点附近，由开普勒第二定律可知，冬至日地球绕太阳运动的速度最大，夏至日地球绕太阳运动的速度最小．2．地球．由题图乙可知，地球到太阳的距离大于金星到太阳的距离，根据开普勒第三定律可得，地球的公转周期更长一些．1．开普勒第一定律解决了行星的轨道问题行星的轨道都是椭圆，如图甲所示．不同行星绕太阳运动的椭圆轨道是不同的，太阳处在椭圆的一个焦点上，如图乙所示，即所有轨道都有一个共同的焦点——太阳．因此开普勒第一定律又叫轨道定律．2．开普勒第二定律解决了行星绕太阳运动的速度大小问题(1)如图所示，如果时间间隔相等，由开普勒第二定律知，面积S A＝S B，可见离太阳越近，行星在相等时间内经过的弧长越长，即行星的速率越大．因此开普勒第二定律又叫面积定律．(2)近日点、远日点分别是行星距离太阳的最近点、最远点．同一行星在近日点速度最大，在远日点速度最小．3．开普勒第三定律解决了行星公转周期的长短问题(1)如图所示，由a3T 2＝k知椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越长，因此第三定律也叫周期定律．常量k与行星无关，只与太阳有关．(2)该定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕地球的运动，其中常量k与卫星无关，只与地球有关，也就是说k值大小由中心天体决定．【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．火星和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[解析]根据开普勒行星运动定律，火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行时，太阳位于椭圆的一个焦点上，A错误；行星绕太阳运行的轨道不同，周期不同，运行速度大小也不同，B错误；火星与木星运行的轨道半长轴的立方与周期的平方之比是一个常量，a3火T2火＝a3木T2木＝k，⎝⎛⎭⎪⎫a火a木3＝⎝⎛⎭⎪⎫T火T木2，C正确；火星与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等，木星与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等，但这两个面积不相等，D错误．[答案] C[针对训练1](多选)如图所示，两质量相等的卫星A、B绕地球做匀速圆周运动，用R、T、v、S分别表示卫星的轨道半径、周期、速度、与地心连线在单位时间内扫过的面积．下列关系式正确的有()A．T A>T B B．v A>v BC．S A＝S B D.R3AT2A＝R3BT2B解析：选AD.根据开普勒第三定律r3T2＝k知，轨道半径越大，周期越大，所以T A>T B，故A、D正确；由v＝2πrT知，v Av B＝R A T BR B T A＝R AR B×R3BR3A＝R BR A<1，即v B>v A，故B错误；根据开普勒第二定律可知，应是同一卫星与地心连线在单位时间内扫过的面积相等，故C错误．探究二开普勒定律的应用【情景导入】(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)行星m绕恒星M运动情况的示意图如图所示，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运行到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减速运动1．适用范围：天体的运动可近似看成匀速圆周运动，开普勒第三定律既适用于做椭圆运动的天体，也适用于做圆周运动的天体．2．应用(1)知道了行星到太阳的距离，就可以由开普勒第三定律计算或比较行星绕太阳运行的周期．反之，知道了行星的周期，也可以计算或比较其到太阳的距离．(2)知道了彗星的周期，就可以由开普勒第三定律计算彗星轨道的半长轴长度，反之，知道了彗星的半长轴长度也可以求出彗星的周期．3．k值：表达式a3T2＝k中的常数k，只与中心天体的质量有关，如研究行星绕太阳运动时，常数k只与太阳的质量有关，研究卫星绕地球运动时，常数k只与地球的质量有关．【例2】(多选)如图所示，对开普勒第一定律的理解，下列说法正确的是()A．在行星绕太阳运动一周的时间内，它到太阳的距离是不变化的B．在行星绕太阳运动一周的时间内，它到太阳的距离是变化的C．某个行星绕太阳运动的轨道一定是在某一固定的平面内D．某个行星绕太阳运动的轨道一定不在一个固定的平面内[解析]由开普勒第一定律可知：行星绕太阳运动的轨道是椭圆，有时远离太阳，有时靠近太阳，故它到太阳的距离是变化的，A错误，B正确；行星围绕着太阳运动，由于受到太阳的引力作用而被约束在速度与引力所决定的平面内一定的轨道上，C正确，D错误．[答案]BC【例3】某行星绕一恒星运行的椭圆轨道如图所示，E和F是椭圆的两个焦点，O是椭圆的中心，行星在B点的速度比在A点的速度大．则该恒星位于()A．O点B．B点C．E点D．F点[解析]根据开普勒第一定律，恒星应该位于椭圆的焦点上，故A、B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时间内扫过相等的面积，则行星在离恒星较近的位置速率较大，在远离恒星的位置速率较小，因为行星在B点的速度比在A点的速度大，则恒星位于E点，故C正确，D错误．[答案] C【例4】天文学家观察哈雷彗星的周期为76年，到太阳最近的距离为8.9×1010 m，试根据开普勒第三定律计算哈雷彗星到太阳最远的距离．太阳系的开普勒常量k可取3.354×1018 m3/s2.[解析]由开普勒第三定律知a3T2＝k，所以a＝3kT2＝33.354×1018×（76×365×24×3 600）2m≈2.68×1012 m，彗星到太阳最远的距离为2a－8.9×1010m＝(2×2.68×1012－8.9×1010)m≈5.27×1012 m.[答案] 5.27×1012 m[针对训练2]地球绕太阳运动的轨道是椭圆，因而地球与太阳之间的距离随季节变化．若认为冬至这天地球离太阳最近，夏至最远．则下列关于地球在这两天绕太阳公转时速度大小的说法中正确的是()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．无法确定解析：选B.冬至这天地球与太阳的连线短，夏至长．根据开普勒第二定律，要在相等的时间内扫过相等的面积，则在相等的时间内，冬至时地球运动的路径要比夏至时长，所以冬至时地球运动的速度比夏至时的速度大，B正确．[针对训练3](多选)如图，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()A．从P到M所用的时间等于T0 4B．从Q到N阶段，速率逐渐变大C．从P到Q阶段，角速度逐渐变小D．从M到N所用时间大于T0 2解析：选BCD.由开普勒第二定律用对称性可知，海王星从P运动到Q所用时间与从Q 回到P 所用时间相等，各为T 02，但从近日点到远日点即P 到Q ，海王星的速率逐渐减小、角速度在减小，故从P 到M 与从M 到Q 虽通过的路程相同，但所用的时间一定是从M 到Q 长，即从P 到M 所用时间小于T 04、从M 到Q所用时间大于T 04，再由对称性可知，从Q 到N 速率逐渐变大，从M 到N 的时间一定大于半个周期，A 错误，B 、C 、D 正确．[针对训练4] 已知两个行星的质量m 1＝2m 2，公转周期T 1＝2T 2，则它们绕太阳运动轨道的半长轴之比为( )A.a 1a 2＝12 B.a 1a 2＝21 C.a 1a 2＝34 D.a 1a 2＝134解析：选C.根据开普勒第三定律a 3T 2＝k ，又因为公转周期T 1＝2T 2，则它们绕太阳运转轨道的半长轴之比为a 1a 2＝3T 21T 22＝34. [A 级——合格考达标练]1．关于太阳系中各行星的轨道，以下说法错误的是( )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解析：选B.由开普勒第一定律知八大行星的轨道都是椭圆，A 正确，B 错误；不同行星离太阳远近不同，轨道不同，半长轴也就不同，C 、D 正确．2．关于环绕地球运动的卫星，下列说法正确的是( )A ．分别沿圆轨道和椭圆轨道运动的两颗卫星，不可能具有相同的周期B ．沿椭圆轨道运行的一颗卫星，在轨道不同位置可能具有相同的速率C ．在赤道上空运动的两颗同步卫星，它们的轨道半径有可能不同D ．沿不同轨道经过北京上空的两颗卫星，它们的轨道平面一定会重合解析：选 B.由开普勒第三定律可知，当圆轨道的直径与椭圆轨道的长轴相等时它们运行周期相等，A 错误；由开普勒第二定律可知，当卫星在沿椭圆轨道运行过程中到地心距离相等时速率相同，B 正确；同步卫星周期一定，由开普勒第三定律可知其轨道半径一定相同，C 错误；沿不同的圆形轨道、椭圆轨道运行的卫星，只要求地心位于轨道平面的圆心或椭圆面的一个焦点上，不同轨道平面可与赤道面成不同夹角、轨迹可有不同交点，故能经过同一点的卫星轨道面不一定重合，D 错误．3．太阳系中有一颗绕太阳公转的行星，到太阳的平均距离是地球到太阳平均距离的4倍，则该行星绕太阳公转的周期是( )A ．10年B ．2年C ．4年D ．8年解析：选D.设地球轨道半径为R ，则行星的轨道半径为4R ，根据开普勒第三定律得R 3T 2＝（4R ）3T 2行，解得：T 行＝43T ＝8T ，地球的公转周期为1年，则说明该行星的公转周期为8年，故D 正确．4．某行星沿椭圆轨道运行，远日点到太阳的距离为a ，近日点到太阳的距离为b ，过远日点时行星的速率为v a ，则过近日点时的速率为( )A.b a v aB ． a b v a C.a b v a D ． ba v a解析：选C.在行星经过近日点与远日点时各取一段相等的极短时间Δt ，由开普勒第二定律可知，行星与太阳连线在相等时间内扫过的面积相等，则有12b v b Δt ＝12a v a Δt ，解得v b ＝a b v a ，C 正确．5．(多选)哈雷彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆，下列说法正确的是( )A ．彗星在近日点的速率大于在远日点的速率B ．彗星在近日点的角速度大于在远日点的角速度C ．彗星在近日点的向心加速度大于在远日点的向心加速度D ．若彗星周期为76年，则它的半长轴是地球公转半径的76倍解析：选ABC.根据开普勒第二定律，近日点与远日点相比在相同时间内走过的弧长要大，因此在近日点彗星的线速度(即速率)、角速度都较大，A、B正确；向心加速度a＝v2R，在近日点，v大，R小，因此a大，C正确；根据开普勒第三定律r3T2＝k，则r31r32＝T21T22＝762，即r1＝35 776r2，D不正确．[B级——等级考增分练]6．火星绕太阳运动的椭圆轨道如图所示，M、N、P是火星依次经过的三个位置，F1、F2为椭圆的两个焦点．火星由M到N和由N到P的过程中，通过的路程相等，火星与太阳中心的连线扫过的面积分别为S1和S2.已知由M→N→P过程中，火星速率逐渐减小．下列判断正确的是()A．太阳位于焦点F2处B．S1<S2C．在M和N处，火星的角速度ωM<ωND．在N和P处，火星的动能E k N<E k P解析：选B.已知由M→N→P过程中，火星速率逐渐减小，根据开普勒第二定律可知，火星和太阳的距离越来越大，即太阳位于焦点F1处，故A错误；火星由M到N和由N到P的过程，通过的路程相等，速率逐渐减小，所以火星由M到N的运动时间小于由N到P的运动时间，根据开普勒第二定律可知单位时间内扫过的面积相等，因此S1<S2，故B正确；因v＝ωr，v M>v N>v P，r N>r M，所以火星的角速度ωM>ωN，火星的动能E k N＞E k P，故C、D错误．7.我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第52、53颗北斗导航卫星．发射过程中，北斗52星的某一运行轨道为椭圆轨道，周期为T0，如图所示，则()A．卫星绕地球飞行的轨道是个椭圆，地球处于椭圆的中心B．卫星在A→B→C的过程中，速率逐渐变大C．卫星在A→B过程所用的时间小于T0 4D．在C点卫星速度有最大值解析：选 C.由开普勒第一定律可知，卫星绕地球飞行的轨道是个椭圆，地球处于椭圆的一个焦点上，故A错误；根据开普勒第二定律可知，卫星在相等的时间内扫过的面积相等，卫星在A→B→C的过程中，卫星与地球的距离增大，速率逐渐变小，在C点卫星速度有最小值，故B、D错误；卫星在A→B→C的过程所用的时间是半个周期，由于这段运动过程中速率逐渐变小，A→B、B→C 的路程相等，所以卫星在A→B过程所用的时间小于B→C过程所用的时间，则卫星在A→B过程所用的时间小于T04，故C正确．。
行星的运动精品PPT教学课件
万有引力定律
例.有两个人造地球卫星， 它们绕地球运转的轨道半 径之比是1：2，则它们绕 地球运转的周期之比为 。
1: 2 2
万有引力定律 二、万有引力定律
1.内容：宇宙间的一切物体 都是相互吸引的，两个物体 间的引力大小与它们的质量 的乘积成正比，跟它们距离 的平方成反比。
万有引力定律 二、万有引力定律
5.万有引力的特征:
(2)相互性:两个物体相互 作用的引力是一对作用力 和反作用力,符合牛顿第 三定律.
万有引力定律 二、万有引力定律
5.万有引力的特征:
(3)宏观性:通常情况下， 万有引力非常小,只有在 质量巨大的天体间或天体 与物体间它的存在才有宏 观的实际意义.
万有引力定律 6.万有引力与重力
O1 F向
O F万 G
忽略地球自转可得：
GMm/R2=mg
g=
GM R2
万7有引.力引定律力常量G的测定方法及意义
• 卡文迪许扭称实验。
• 其意义是用实验证明了万 有引力的存在，使得万有引 力定律有了真正的使用价值。
• 推动了天文学的发展.
万有引力定律
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万有引力定律
第六章 万有引力定律
万有引力定律 本章知识结构
一、行星的运动
二、万有引力定律内容 及应用
三、人造卫星及宇宙速度
万有引力定律 一、行星的运动
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
万有引力定律 一、行星的运动
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。
万有引力定律 一、行星的运动
初中物理行星运动与卫星轨道的详细解析
初中物理行星运动与卫星轨道的详细解析行星运动是天文学中一个重要的研究领域。
在我们的太阳系中，行星的运动是基于万有引力定律和牛顿力学的规律。
同时，卫星轨道作为行星运动的一个重要部分，也是行星研究中的关键内容。
本文将详细解析初中物理中关于行星运动与卫星轨道的知识点。
一、行星运动1. 行星的定义行星是绕着恒星运动的大型天体，其运动轨道一般呈椭圆形。
在太阳系中，太阳是恒星，而地球、火星、金星等都是行星。
2. 行星运动的形式行星运动主要分为公转和自转两个方面。
公转是指行星绕恒星运动的轨道，而自转则是行星自身绕其自身轴心旋转。
3. 行星公转的规律根据开普勒定律，行星的公转轨道为椭圆，恒星位于椭圆的一个焦点上。
行星的公转速度是不均匀的，即椭圆轨道上的面积是相等的。
同时，根据牛顿第二定律和万有引力定律，行星公转的速度与距离恒星的距离有关，距离越远，公转速度越慢。
4. 行星自转的规律行星的自转速度一般较慢，不同行星的自转时间各不相同。
例如，地球的自转周期约为24小时，而金星的自转周期则要长得多，接近243地球日。
二、卫星轨道1. 卫星的定义卫星是绕行星或其他星体运动的天体，是行星系统中的附属物。
在地球系统中，月球即是地球的卫星，而在火星系统中，火卫一、火卫二等则是火星的卫星。
2. 卫星轨道的形式卫星运动的轨道一般呈椭圆形，与行星的公转轨道类似。
卫星的轨道还可以分为地心轨道和其他类型的轨道，地心轨道是指卫星绕地球运动的轨道。
3. 卫星的运行速度卫星的运行速度与其轨道高度有关。
根据太阳系的知识，行星与卫星的运行速度满足以下关系：速度越小，轨道半径越大。
4. 卫星的稳定性卫星轨道的稳定性是卫星运行中必须考虑的一个问题。
轨道的高度、速度和角动量等因素都会影响卫星的稳定性。
对于地球卫星而言，稳定性可以通过合适的轨道高度和速度来保证。
结论通过本文的解析，我们了解到了初中物理行星运动与卫星轨道的基本知识。
行星的运动包括公转和自转，公转轨道为椭圆形，自转速度较慢。
科普天体运动认识行星与恒星的运行
科普天体运动认识行星与恒星的运行天体运动是宇宙中的一种自然现象，涉及到行星和恒星的运行。
了解行星和恒星的运行有助于我们对宇宙的认识和理解。
本文将介绍行星和恒星的运行方式，以及相关的科学知识。
一、行星的运行行星是环绕太阳运行的天体，它们按照一定的轨道和速度进行运动。
行星运动的规律是基于开普勒三大定律的。
以下是对这三大定律的解释：1. 开普勒第一定律——椭圆轨道定律开普勒第一定律表明，行星绕太阳运行的轨道是椭圆，并且太阳处于椭圆轨道的一个焦点上。
这意味着行星的距离太阳的距离是变化的，在其轨道上会有离心率的存在。
2. 开普勒第二定律——面积速度定律开普勒第二定律表明，行星在椭圆轨道上运行时，它所扫过的面积速度是恒定的。
这意味着当行星距离太阳较近时，行星运动较快，当行星距离太阳较远时，行星运动较慢。
3. 开普勒第三定律——调和定律开普勒第三定律表明，行星绕太阳运行的周期与它们距离太阳的平均距离的立方成正比。
简单来说，离太阳越远的行星运行周期越长。
二、恒星的运行恒星是宇宙中的亮点，它们也在宇宙中运动。
恒星的运动可以通过观察它们的视运动和光谱位移来判断。
1. 视运动视运动是一种视觉上的错觉，实际上是由地球自转和公转造成的。
我们观测到的星星位置的微小变化是由于地球自转所引起的。
这种运动通常是周期性的。
2. 光谱位移光谱位移是通过观察恒星的光谱波长的变化来判断的。
当恒星向我们移动时，其光谱波长会变短，称为蓝移；当恒星远离我们时，其光谱波长会变长，称为红移。
通过分析光谱位移，科学家能够测量恒星的速度和运动方向。
三、行星和恒星的相互关系行星和恒星的运行有着密切的相互关系。
恒星的引力对行星的运动轨迹产生影响，而行星的存在也会对恒星的光谱和位置产生微小的变化。
1. 恒星的引力恒星的引力决定了行星在其周围运行的轨道。
行星会受到恒星的引力束缚，在其轨道上保持稳定的运动。
恒星的质量越大，其引力越大，行星需要更大的力量才能保持在轨道上。
行星的运动-公开课用解析PPT课件
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星空……
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水 星
公密直平 转度径均
日 距 地 球 日
57910000 km 4878 km 5.43 gm/cm 87.97
自 转
重 力
质 量
（
0.38 AU 3.30×10²³kg 0.376 G 58.65
■开普勒-----天空立法者
开普勒出身贫寒，4岁时患 天花损坏了视力，一只手落下 残疾。他在用圆周运动模型对 火星轨道的研究中，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。 开普勒对第谷数据的精确性深 信不疑，猜想行星的运动并非 匀速圆周运动。人们长期以来 视为真理的观念第一次受到了 怀疑。此后，他经过多年的尝 试性计算，终于发现并先后发 表了行星运动的三个定律。他 也获得了“天空立法者”的光 荣称号。 2020年9月28日
公转周期
所有行星的轨道的 半长轴的三次方跟的
二
次方的比值都相等．
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自主学思
常见的一些天体运动的周期。 地球绕太阳的周期：T= 1年（约36. 5天） 月亮绕地球的周期: T= 27天（约。1月） 地球的自转周期： 24小时 。
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■1、地心说(Geocentric Universe)
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自主学思
第谷认为，要创立一个满意的星体运行 理论，必须精确掌握星体的运行位置， 在他以前，人们测量天体位置的误差约 为10”,第谷把这个不确定性减小到2”。
开普勒用圆周运动模型对火星轨道的研
究中，七十余次尝试所得的结果都与第
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1619年，正当世界历史迈出不可抗拒的一步的时候，科学 也向前推进了一个阶段。德国乃至欧洲爆发了流血战争，宗 教战争一直持续着，科学和神学的斗争也时刻没有停止。正 是这年，开普勒著成《宇宙谐和论》。这部著作凝聚着他10 多年的心血，以及长期繁杂的计算和无数次的失败。它不仅 是第一次系统地论述了近代科学的法则，而且也完成了古典 科学的复兴。它标志着天文学发展到了新高峰，使开普勒创 立的行星运动的第三定律（周期定律），即行星绕太阳公转 运动的周期的平方与它们椭圆轨道的半长轴的立方成正比的 理论得以问世。同时，它也宣告了宇宙的和谐和世界的和平， 是一部反对战争和热爱科学的伟大思想作品。 开普勒创立的行星运动的三大定律，使天文学进入到一个 新的阶段，为牛顿发现万有引力定律打下了基础。
丹麦伟大的天文学家第谷的贡献：
行星 水星 金星 地球 火星 木星 土星
T 0.241 0.615 1.000 1.881 11.862 29.457
R 0.387 0.723 1.000 1.524 5.203 9.539
T R 行星 水星 0.241 0.387 金星 0.615 0.723 地球 1.000 1.000 火星 1.881 1.524 木星 11.862 5.203 土星 29.457 9.539
一、行星的运动
一、地心说
托勒密于公元二世纪， 提出了自己的宇宙结构 学说，即“地心说”. 地心说认为地球是宇宙 的中心，是静止不动的， 太阳、月亮及其他的行 星都绕地球运动． 地心说直到16世纪才被 哥白尼推翻.
托勒密
能长期占统治地位的理由：
（1）比较符合人们的日常生活 经验 （2）符合宗教神学关于地球是 宇宙中心的说法
\
柏拉图（约公元前429一前 347）是苏格拉底的学生，是 著名的唯心主义者。柏拉图认 为精神是第一性的，物质是第 二性的；认为现实世界不过是 理念世界的微弱的反映，观念 世界是真实的存在。 而现实世界不是真实的存 在，这样他就完全颠倒了精神 和物质的关系在政治上，柏拉 图拥护贵族奴隶主专政制度， 他的理想共和国有许多地方类 似斯巴达的国家制度。
布鲁诺（Giordano Btuno，15481600）， 意大利哲学家和思想家。 1583年，布鲁诺到英国，批判经 院哲学和神学，反对亚里士多德— —托勒密的地心说，宣传哥白尼的 日心说。1585年去德国，宣传进步 的宇宙观，反对宗教哲学，进一步 引起了罗马宗教裁判所的恐惧和仇 恨。1592年，布鲁诺在威尼斯被捕 入狱，在被囚禁的八年中，布鲁诺 始终坚持自己的学说，最后被宗教 裁判所判为“异端”烧死在罗马鲜 花广场。
T2 0.058 0.378 1.000 3.54 140.7 867.7
R3 0.058 0.378 1.000 3.54 140.7 867.7
三、开普勒三定律
开普勒 17世纪初 期，正当伽利略使哥白 尼学说声威大振之时， 欧洲大地上传出了一条 特大新闻：德国天文学 家约翰内斯· 开普勒发 现了行星运动的三大定 律，使哥白尼创立的 “日心说”从科学上向 前推进了一步。
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．
例题：
下列说法正确的是（ ） A．地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其 它行星都绕地球运动 B．太阳是静止不动的，地球和其它行星 都绕太阳运动 C．地球是绕太阳运动的一颗行星 D．地心说和哥白尼的日心说现在看来都 是不对的
亚里士多德（Aristotle,前384—前322） 公元前367年，亚里士多德到当时希 腊的文化中心雅典，进入柏拉图的阿 卡德米学园学习。成为柏拉图的得意 门生。他在学园一共学习了20年，直 到柏拉图去世。亚里士多德虽然是柏 拉图的学生，但他却抛弃了柏拉图的 唯心的理念论，并予以严厉的批判。 柏拉图认为理念是实物的原型，它不 依赖于实物而存在。亚里士多德则认 为实物本身中包含着本质。柏拉图断 言感觉不可能是真实知识的源泉。亚 里士多德则认为知识起源于感觉。这 些思想已经包含了唯物主义的因素。
3
地球 F F R
R 2 k T
比值k是与行星无 关而只与太阳有 关的恒量．
第一定律画椭圆 第二定律限面积 周期半径归第三 天下从此再不乱
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
小结：
日心说战胜地心说． 开普勒行星发现的行星运动定律为研究行星 的运动提供了依据．
日心说不足之处：
（1）把太阳作为宇宙的中心,实 际上太阳仅是太阳系的中心天体, 而不是宇宙的中心.
ห้องสมุดไป่ตู้
（2）沿用了行星在圆形轨道上做 匀速圆周运动的陈旧观点,实际上 行星轨道是椭圆的,运动也不是匀 速的.
第谷1546年出生在丹麦。他是丹麦宫庭天文学
家，因而一生专注于天文观测工作。 第谷是一位十分注重实际的学者，他为了给历 法修订和航海需要编制出一个新星表，长期坚持天 文观测，获得了空前丰富而又准确的资料。当时望 远镜还没有发明，他的观测结果几乎达到了肉眼所 及的极限。他很想证实哥白尼学说，便根据哥白尼 学说中关于地球的运动可以通过恒星视差反映出来 的观点，认真对恒星视差进行观测。但时间在观测 中飞快过去，第谷却怎么也观测不到哥白尼说的恒 星视差。不是恒星没有视差，而是这种视差肉眼观 测不到。第谷因此对哥白尼的学说产生了怀疑，转 向了托勒密的地心说，提出了一个介于二者之间折 衷调和的“太阳--地球双重中心”宇宙体系。在这 个体系中，除地球外所有行星都绕太阳运转，太阳 却率领着众行星绕着地球转动，地球是静止不动的， 力图调和天文科学和宗教信仰之间的矛盾。从这种 错误的天文体系出发，第谷当然不可能在天文学理 论上有所创造。但第谷勤奋观测天象20年，用他高 水平的肉眼观测了大量天象，记录下了准确大量的 观测数据。
二、日心说
哥白尼在16世纪提出 了日心说． 日心说认为太阳是静 止不动的，地球和其 他行星都绕太阳运 动． 1543 年哥白尼的《天 体运行论》 出版，书 中详细描述了日心说 理论.
哥白尼
能战胜地心说的理由：
•（1）人们对天体运动的不断研究 •（2）把地球放在一个普通的、绕太 阳运动的行星时，许多问题都得到了 解决
伽利略 Galileo 1564～1642 意大利数学家、天文学家和物 理学家。伽利略是最早用望远镜 观察天体的天文学家，也是日心 说的早期支持者之一。伽利略早 先把科学实验和数学方法相结合 用于力学研究，对现代科学思想 的发展作出了重大贡献。1632年， 伽利略发表《关于两种世界体系 的对话》，阐述了他对日心说的 支持。次年完成的《两种新科学 的对话》概述了他早期的实验和 对力学的研究，正是这些研究成 果和思想，为以后牛顿力学的诞 生奠定了基础。
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．
地球
F F
R
２．开普勒第二定律：对于每一个行星，太阳和 行星的联线在相等的时间内扫过的面积相等．
F
F
离太阳近时速度快，离太阳远时速度慢．
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．