【物理】行星的运动课件-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

7.1行星的运动学习目标1.了解人类对行星运动规律的认识过程.2.初步理解开普勒行星运动定律，了解k值的大小只与中心天体有关.3.知道天普勒行星运动定律的科学价值.考试要求必考a浩瀚宇宙，天体运行．开普勒描述了行星的运动规律，许多科学家对运动的原因也提出各种猜想，如图所示．开普勒第一定律：所有行星绕太阳的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。开普勒行星运动规律焦点太阳焦点●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。开普勒行星运动规律远处速度慢近处速度快开普勒第三定律：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。表达式：a3T2=k半长轴行星绕太阳公转的周期探究2：行星半长轴(x106km)公转周期(天)K值水星5787.973.36×1018金星1082253.35×1018地球1493653.31×1018火星2286873.36×1018木星7784333土星142610759天王星286930686海王星449560188同步卫星0.04241月球0.384427.322结论k值与中心天体有关，而与环绕天体无关

观察九大行星图思考2、金星与地球都在绕太阳运转,那么金星上的一天肯定比24小时短吗?1、冥王星离太阳“最远”，绕太阳运动的公转周期最长，对吗？实际上行星绕太阳的运动很接近圆，在中学阶段，可近似看成圆来处理问题，那么开普勒三定律的形式又如何？1、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。【例1】下列说法正确的是()A.地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动B.太阳是静止不动的，地球和其他行星绕太阳转动C.地球是绕太阳运动的一颗行星D.日心说和地心说都是正确的C【解析】地球和太阳都不是宇宙的中心，地球在绕太阳公转，是太阳系中的一颗行星，C对。地心说是错误的，日心说也是不正确的，太阳也只是浩瀚宇宙中的一颗恒星。选C。【评析】与地心说相比，日心说在天文学上的应用更广泛、更合理些。它们都没有认识到天体运动遵循的规律与地面上物体运动的规律是相同的，但都是人类对宇宙的积极的探索性认识。1关于天体的运动以下说法正确的是（）A.天体的运动毫无规律，无法研究B.天体的运动是最完美的、和谐的匀速圆周运动C.太阳从东边升起，从西边落下，所以太阳绕地球运动D.太阳系中所有行星都围绕太阳运动D【例2】某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图6-1-4所示，太阳在椭圆轨道的一个焦点上。A、B两点是椭圆焦点连线与椭圆轨道的交点。已知A、B到焦点F的距离分别是a和b，则行星在A、B两点处速率的比值是多少？图6-1-4【解析】设在很短的时间t内，行星在A点附近由m运动到n；而在远日点B附近，行星在相同的时间t内从d运动到c。由开普勒第二定律，行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等，即SmFn＝ScFd。因为时间t很短，所以弧nm与弧cd可近似地认为是直线，而椭圆扇形nFm和cFd可以认为是三角形，所以avAt/2=bvBt/2，vA/vB=b/a。【答案】b/a【评析】由几何上的关系利用近似也可以来处理天体的有关问题。2地球绕太阳运动的轨道是一椭圆，当地球从近日点到远日点运动时，地球运动的速度大小(地球运动中受到太阳的引力方向在地球与太阳的连线上，并且可以认为这时地球只受到太阳的吸引力)()A.不断增大B.逐渐减小C.大小不变D.没有具体数值，无法判断B【例3】飞船沿半径为R的圆周绕地球运动，其周期为T，如图6-1-5所示，如果飞船要返回地面，可在轨道上某一点A处将速率降低到适当值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运行，椭圆与地球表面在B点相切，已知地球半径为r，求飞船由A点运动到B点所需的时间。图6-1-5【解析】飞船沿椭圆轨道返回地面，由题图可知，当飞船由A点运动到B点时所需的时间刚好是半个周期，设飞船沿椭圆轨道运动的周期为T′，沿圆轨道运动的周期为T，圆轨道的半径为R，地球半径为r，则椭圆的半长轴为(R+r)/2。根据开普勒第三定律有所以飞船由A点运动到B点的时间为。【答案】【评析】解答此题应把握以下三点：（1）飞船在不同轨道上的周期不同。（2）确定椭圆轨道半长轴的大小。（3）应用开普勒第三定律列方程。关于开普勒行星运动的公式，以下理解正确的是()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a地，周期为

T地；若月球绕地球运转轨道的半长轴为a月，周期为T月，则C.T表示行星的自转周期D.T表示行星的公转周期AD31.(对开普勒定律的认识)关于行星绕太阳运动，下列说法正确的是A.行星在椭圆轨道上绕太阳运动的过程中，其速度与行星和太阳之间的距离有关，距离小时速度小，距离大时速度大B.所有行星都在椭圆轨道上绕太阳运动，太阳在椭圆轨道的一个焦点上C.所有行星绕太阳运动的周期都是相等的D.所有行星的公转周期与行星的轨道半径成正比√解析答案123解析由开普勒第二定律知行星离太阳距离小时速度大，距离大时速度小，A错误；由开普勒第一定律知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正确；由开普勒第三定律知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，C、D错误.1232.(开普勒第三定律的理解)关于太阳系八大行星的运动，以下说法正确的是A.行星轨道的半长轴越长，自转周期就越大B.行星轨道的半长轴越长，公转周期就越小C.水星的半长轴最短，公转周期最大D.海王星离太阳“最远”，绕太阳运动的公转周期最大解析答案√123解析行星的自转周期与其轨道半长轴无关，A错误；由＝k知，行星轨道的半长轴越长，公转周期就越大，行星轨道的半长轴越短，公转周期就越小，B、C错误，D正确.1233.(开普勒第三定律的应用)某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图6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点的大，则太阳位于A.F2 B.A C.F1 D.B答案解析根据开普勒第二定律：太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积，因为行星在A点的速率比在B点的速