行星的运动 高一下学期物理人教版（2019）必修2

7.1行星的运动物理观念了解人类对行星运动规律的认识历程；了解观察的方法在认识行星运动规律中的作用；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，了解开普勒第三定律中k值的大小只与中心天体有关科学思维知道开普勒行星运动定律的科学价值，能根据问题情景选择计算形式，用来进行简单的计算科学探究通过理解开普勒第三定律，提高分析和概括能力；体会开普勒第三定律中k值的大小只与中心天体有关的分析方法科学态度与责任体会科学家们实事求是、尊重客观事实、不迷信权威、敢于坚持真理和勇于探索的科学态度和科学精神，体会描述自然追求简单和谐是科学研究的动力之一核心素养

年幼的孩童总会情不自禁仰望星空，被星空的美丽和神秘所吸引.人类自从诞生就对天上星辰的运动产生极大的兴趣.

古埃及人观测星星的运动来确定尼罗河的泛滥日期，确定谷物播种时间.我国封建帝王认为星辰和王朝兴衰有关，更借天象作为王朝更替的借口.

天体的运动有何规律？星空有何奥秘？本章研究天体间的引力和运动规律.新课导入阅读教材46-48“科学漫步”，思考：问题1：开普勒之前，古人认为行星的运动轨迹是什么形状？问题2：“地心说”的内容是什么？主要贡献者？问题3：“日心说”的内容是什么？主要贡献者？问题4：从现代观点审视，如何评价“地心说”和“日心说”？自主学习一、地心说基本观点：1.地球是球体；

2.地球是静止不动的，且处于宇宙的中心；

3.所有日月星辰都围绕地球做匀速圆周转动。古希腊——托勒密符合人们的直接经验随着天文观测不断进步，“地心说”暴露出许多问题。逐渐被波兰天文学家哥白尼(1473-1543)提出的“日心说”所取代。

波兰天文学家哥白尼经过近四十年的观测和计算，于1543年出版了“天体运行论”正式提出“日心说”。

2、日心说(heliocentrictheory)太阳是宇宙的中心,并且静止不动,一切行星都围绕太阳做圆周运动。哥白尼——波兰■第谷的天文学观测哥白尼的宇宙体系动摇了基督教宇宙体系的根基，但它并没有在天文测算的精确度上有多大的提高。近代早期最重要的观测工作是由丹麦的第谷（1546-1601）进行的。仙后座的新星爆发仙后座的新星爆发■开普勒的天文学观测开普勒（1571—1630）德国德国天文学家开普勒用了20年的时间研究了丹麦天文物理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，计算所得数据与观测数据有偏差（8΄），是计算错误还是观测有问题？当时公认的第谷的观测误差不超过2′,开普勒想，天体运动很可能不是匀速圆周运动.在这个大胆思路下，开普勒又经过四年多的刻苦计算，先后否定了19种设想，最后终于计算出行星是绕太阳运动的，并且运动轨迹为椭圆，证明了哥白尼的“日心说”是正确的.并总结为行星运动三定律。日心说最终战胜了地心说第谷（丹麦）二十年的精心观测星体做匀速圆周运动结论:认为行星轨道为椭圆十年多的刻苦计算否定19种假设行星运动的规律人物基本观点托勒密（公元90—168）希腊地心说哥白尼（公元1473—1574）波兰日心说第谷（公元1546—1601）丹麦将观察误差从10′缩小到2′开普勒（1571—1630）德国得出天体运动的三个定律行星的运动观点发展历史一览第一定律：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。RFF地球（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。FF（面积定律）2、开普勒行星运动定律FF行星在远离太阳的过程中速度如何变化？近日点速度快，远日点速度慢。春夏秋冬1、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点的大，则太阳是位于()A．F2

B．A点C．F1

D．B点练一练A探究三：

寻找行星绕太阳运动的周期与距离关系行星水星金星地球火星木星土星公转周期T0.2410.61511.88111.86229.457到太阳距离

a0.3870.72311.5245.2039.539计算机运算分析T∝a1.5→T∝a3/2→T2∝a3→a3/T2=k1.古人对行星运动的探索天圆地方远古140托勒密地心说1543哥白尼日心说1546第谷出生1600开普勒任第谷助手1609开普勒第一定律第二定律1619开普勒第三定律第三定律：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值相等。aFF地球表达式：a3T2=k半长轴行星绕太阳公转的周期(周期定律)2、开普勒行星运动定律探究四：

寻找比值K取决于什么因素？绕行天体中心天体半长轴（x106km）公转周期（天）k/（m3/s2）水星太阳57.9187.97

金星108.94224.71地球149.60365同步卫星地球0.04241

月球0.384427.322k是仅由中心天体决定，与绕行天体无关，在中心天体相同的系统里k相同。3.36×10181.02×1013K值计算器八大行星的中心天体都是太阳，K值相同！例如：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（）A、2天文单位B、4天文单位

C、5.2天文单位D、12天文单位C练一练1、行星轨道是圆，太阳处在圆心；2、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。行星轨道半长轴a(106km)轨道半短轴b(106km)水星57.956.7金星108.2108.1地球149.6149.5火星227.9226.9木星778.3777.4土星1427.01424.8天王星2882.32879.1海王星4523.94523.8aFFR3、行星运动的近似处理例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平方等于它们轨道半长轴之比的立方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答案√例2如图5所示，某行星沿椭圆轨道运行，远日点离太阳的距离为a，近日点离太阳的距离为b，过远日点时行星的速率为va，过近日点时行星的速率为vb，则A.va＝vb

B.va>vbC.va<vb

D.无法确定解析由开普勒第二定律知，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积，所以远日点速率小.图5√解析答案1.开普勒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.2.由开普勒第二定律知：当离太阳比较近时，行星运行的速度比较快，而离太阳比较远时，行星运行的速度比较慢.3.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.归纳总结例3长期以来“卡戎星(Charon)”被认为是冥王星唯一的卫星，它的公转轨道半径r1＝19600km，公转周期T1＝6.39天.2006年3月，天文学家发现两颗冥王星的小卫星，其中一颗的公转半径r2＝48000km，则它的公转周期T2最接近于A.15天 B.25天C.35天 D.45天√解析据开普勒第三定律：答案解析针对训练已知两个行星的质量m1＝2m2