【高中物理】行星的运动（问题引领任务驱动）（课件）+高一物理（人教版2019必修第二册）

主讲人：LWH第1节行星的运动第5章2理解开普勒行星运动定律，知道开普勒第三定律中k值大小只与中心天体有关3能用开普勒三定律分析行星运动问题1了解地心说与日心说的主要内容和代表人物目录CONTENTS人类对行星运动的认识01开普勒行星运动定律02不知天上宫阙，今夕是何年。人们仰望星空，遐想无限。天体的运行有没有可循的规律呢？01人类对行星运动的认识太阳系示意图1、地心说(GeocentricUniverse)代表人物：托勒密地球是宇宙的中心,并且静止不动,一切行星围绕地球做圆周运动。2、日心说(heliocentrictheory)代表人物：哥白尼太阳是宇宙的中心,并且静止不动,一切行星都围绕太阳运动。“日心说”相对“地心说”能更完美地解释天体的运动，但它并没有在天文测算的精确度上有多大的提高。其后，许多天文学家对天体运动进行不断的探索、完善，建立了最初的天体运动理论。近代早期最重要的观测工作是由丹麦的第谷进行的。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10ˊ，第谷把这个不确定性减小到2ˊ。得出行星绕太阳做匀速圆周运动的模型。第谷（1546-1601）观测大师——第谷“日心说”最终战胜“地心说”的科学功臣。地心说与日心说的局限性体现在哪里？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，但开普勒据此计算发现，所得的数据和丹麦天文学家第谷的观测数据不符。对地心说和日心说的理解导思：02开普勒行星运动定律德国的物理学家开普勒继承和总结了他的导师第谷的全部观测资料及数据，他得到的结果与第谷的观察数据相差8ˊ，而当时第谷公认的误差为2ˊ。开普勒经过20年的研究和四年多的刻苦计算，先后否定了19种设想，最后终于计算出行星绕太阳运动的轨迹为椭圆，并总结为行星运动三大定律。时代天才——开普勒观察各行星的运动轨迹观察与思考它们是规则的圆形吗？不是观察各行星的运动轨迹观察与思考它们绕太阳一周的时间分别为：从中心向外依次是水星约88天、金星约225天、地球约365天、火星约687天、木星约11.9年。据此猜测行星绕太阳运动的周期与它们到太阳的距离有什么样的定性关系？距离越大，周期越长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。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，所有轨道的焦点重合。开普勒第一定律也常说成轨道定律做一做：绘制椭圆椭圆上某点到两个焦点的距离之和与椭圆上另一点到两焦点的距离之和有什么关系?拓展：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？椭圆的对称性椭圆的对称轴长的称为长轴长轴的长度为2a长轴的一半称为半长轴a短的称为短轴近日点：离太阳最近的点。远日点：离太阳最远的点。长轴的一个端点。长轴的另一个端点。2.开普勒第二定律（1）内容：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。开普勒第二定律也常说成面积定律（2）推论：近日点A，离太阳最近，速度最大；

远日点B，离太阳最远，速度最小。

春夏两季（186天）比秋冬两季（179天）要长。你认为春夏两季的时间长还是秋冬两季的时间长？学以致用

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。

开普勒第三定律也常说成周期定律3.开普勒第三定律【探究】：公式中的比例系数k可能与谁有关？行星/卫星半长轴（km）周期（天）k（m³/s²）水星5787.97金星108225地球149365火星228687木星7784333土星142610759天王星287030660海王星449860148月球0.384427.3地球同步卫星0.04241通过上述数据，你得到了什么？【注意】：k与中心天体(太阳)有关3.36×10183.36×10183.36×10183.36×10183.36×10183.36×10183.37×10183.37×10181.03×10131.03×1013实际上，行星的轨道与圆十分接近，在中学阶段的研究中我们可按圆轨道处理。行星运动的近似处理方法1、开普勒第一定律：近似圆周，太阳在圆心.2、开普勒第二定律：行星绕太阳做匀速圆周运动.3、开普勒第三定律:

r(k与行星无关)行星运动的近似处理方法(1)太阳每天东升西落，这一现象说明太阳绕着地球运动。(

)(2)与日地距离相比，其他恒星离地球都十分遥远。(

)(3)同一行星沿椭圆轨道绕太阳运动，靠近太阳时速度增大，远离太阳时速度减小。(

)(4)行星轨道的半长轴越长，行星的周期越长。(

)(5)开普勒第三定律中的常量k与行星无关，与中心天体也无关。(

)(6)开普勒定律仅适用于行星绕太阳的运动。(

)(7)太阳系中所有行星的运动速率是不变的。(

)×√√√×××辨析1.(2023·北碚西南大学附中期末)如图所示，为地球沿椭圆轨道绕太阳运动过程中的五个位置，分别对应我国的五个节气，下列说法正确的是A.夏至时地球公转的速度最大B.冬至到夏至，地球公转的速度逐渐减小C.从冬至到春分的时间大于地球公转周期的四分

之一D.从冬至到春分的时间等于春分到夏至的时间√由题图可知，夏至时地球在远日点，公转速度最小，冬至在近日点，公转速度最大，则冬至到夏至，地球公转的速度逐渐减小，故A错误，B正确；由题图可知，从冬至到夏至的运动时间为地球公转周期的一半，由于离太阳越近，地球公转的速度越大，则从冬至到春分的时间小于地球公转周期的四分之一，从春分到夏至的时间大于地球公转周期的四分之一，故C、D错误。2.2022年11月9日发生了天王星冲日现象，即太阳、地球、天王星处于同一直线，此时是观察天王星的最佳时间。已知日地距离为R0，天王星和地球的公转周期分别为T和T0，则天王星与太阳的距离为√3.太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，其中火星轨道半长轴为1.524天文单位(地球到太阳的平均距离为1个天文单位)。则火星公转一周约为A.0.8年

B.2年C.3年

D.4年√

课堂小结1、开普勒第一定律（轨道定律）

所有行星绕太阳的运动的