《7.1行星的运动》课件与同步练习、导学案

第一节行星的运动第七章万有引力与宇宙航行知识与技能

1.掌握开普勒三定律的内容及简单应用；学会处理行星运动的近似方法。

2.通过探究活动培养观察现象、分析结果及应用数学知识解决物理问题的能力。过程与方法

通过了解人们认识行星运动的历史过程，体会科学研究的一般思路与方法——质疑、批判、猜测、观察与实验。情感态度与价值观

感悟科学家对科学的执着和献身精神，培养学生实事求是、敢于坚持真理的科学态度和热爱科学、勇于探索的的科学精神。太阳系八大行星的运动模拟动画探究一：历史的足迹

1、古人对天体运动存在哪些看法？2、什么是“地心说”，什么是“日心说”？3、哪种学说占统治地位的时间较长？4、两种学说争论的结果是什么？1.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第谷出生天才的观察家

第谷·布拉赫

建立天文台，把天体位置测量的误差由10/减少到2/。第谷（丹麦）1.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开普勒任第谷助手数学天才

开普勒（德国）

利用第谷提供的观测数据对行星轨道深入研究。第谷（丹麦）开普勒（德国）↓毕生的精心观测记录↓8′的误差

→

←行星运动规律是匀速圆周运动?20年潜心研究↓1.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探究二

地球是不是绕太阳做匀速圆周运动？冬半年快夏半年慢90天88天93天94天

如果地球做匀速圆周运动，那四季的时间应该有什么特点？

[做一做]

请画一个椭圆。（1）长轴为______、短轴为______、焦点为________，半长轴为______________，半短轴为______________。（2）如果半长轴与半短轴相等，这个椭圆的形状会变成___________，焦点的位置将位于_________。O点圆形ABCDF1和F2OA或OBOC或OD2、开普勒行星运动定律模拟动画第一定律：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57.91

87.97

金星108.94

224.71

地球149.60

365

同步卫星地球0.0424

1

月球0.3844

27.322

k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一、地心说与日心说地球是中心→太阳是中心→宇宙无限（科学精神推动了认识发展）二、行星运动定律1、轨道定律：椭圆2、面积定律:3、周期定律：a3/T2=k（K是一个只与中心天体有关的物理量）小结三、行星运动的近似处理1、在太阳系中，有八大行星绕太阳运行，它们绕太阳运行一周所用的时间最短的是

，最长的是

__

。

水星海王星达标自测2、关于行星绕太阳运动的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．离太阳越近的行星的运动周期越长D．所有行星轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等

D达标自测3、如图所示是行星m绕恒星M运动情况示意图，下列说法正确的是(

)A．速度最大点是A点B．速度最小点是C点C．m从A到B做减速运动D．m从B到A做减速运动

AC达标自测4、宇宙飞船围绕太阳在近似圆周的轨道上运动，若其轨道半径是地球轨道半径的9倍，则宇宙飞船绕太阳运行的周期是(

)A．3年 B．9年C．27年D．81年

C达标自测谢谢《1行星的运动》分层练习第七章

万有引力与宇宙航行梳理教材夯实基础011.地心说(1)

是宇宙的中心，是静止不动的；(2)太阳、月亮以及其他行星都绕

运动；(3)地心说的代表人物是古希腊科学家

.2.日心说(1)

是宇宙的中心，是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳做

；(2)日心说的代表人物是

.两种对立的学说一地球地球托勒密太阳匀速圆周运动哥白尼3.局限性(1)古人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

运动.(2)开普勒研究了

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

(填“不符”或“相符”).匀速圆周第谷不符1.第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是

，太阳处在

上.2.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______

.3.第三定律：所有行星轨道的

跟它的

的比都相等.其表达式为

＝k，其中a是椭圆轨道的半长轴，T是公转周期，k是一个对所有行星

的常量.开普勒定律二椭圆椭圆的一个焦点面积相等半长轴的三次方公转周期的二次方都相同1.行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在

.2.行星绕太阳做

运动.3.所有行星

的三次方跟它的公转周期T的二次方的

，即

＝k.行星运动的近似处理三圆心匀速圆周轨道半径r比值都相等即学即用1.判断下列说法的正误.(1)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.(

)(2)行星轨道的半长轴越长，行星的周期越长.(

)(3)开普勒定律仅适用于行星绕太阳的运动.(

)(4)开普勒第三定律中的常数k与行星无关，与太阳也无关.(

)√√××2.如图1所示，椭圆为地球绕太阳运动的轨道，A、B分别为地球绕太阳运动的近日点和远日点，地球经过这两点时的速率分别为vA和vB；阴影部分为地球与太阳的连线在相等时间内扫过的面积，分别用SA和SB表示，则vA_____vB、SA______SB.(均选填“>”“＝”或“<”)图1>＝探究重点提升素养02开普勒定律的理解一1.开普勒第一定律解决了行星运动的轨道问题行星绕太阳运行的轨道都是椭圆，如图2所示.不同行星绕太阳运动的椭圆轨道是不同的，但所有轨道都有一个共同的焦点——太阳.开普勒第一定律又叫轨道定律.图22.开普勒第二定律比较了某个行星在椭圆轨道上不同位置的速度大小问题(1)如图3所示，在相等的时间内，面积SA＝SB，这说明离太阳越近，行星在相等时间内经过的弧长越长，即行星的速率越大.开普勒第二定律又叫面积定律.图3(2)近日点、远日点分别是行星距离太阳最近、最远的点.同一行星在近日点速度最大，在远日点速度最小.3.开普勒第三定律比较了不同行星周期的长短问题(1)如图4所示，由

＝k知椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越长.比值k是一个对所有行星都相同的常量.开普勒第三定律也叫周期定律.图4(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，对于地球卫星，常量k只与地球有关，而与卫星无关，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.火星绕太阳运行速度的大小始终相等C.火星和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第一定律可知，太阳位于木星运行椭圆轨道的一个焦点上，选项A错误；由于火星沿椭圆轨道绕太阳运行，由开普勒第二定律知，火星绕太阳运行的速度大小在不断变化，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；相同时间内，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.√针对训练1如图5所示，B为绕地球做椭圆轨道运行的卫星，椭圆的半长轴为a，运行周期为TB；C为绕地球做圆周运动的卫星，圆周的半径为r，运行周期为TC.下列说法或关系式正确的是A.地球位于B卫星轨道的一个焦点上，位于C卫星轨道的圆心上B.B卫星和C卫星运动的速度大小均不变图5√解析由开普勒第一定律可知，选项A正确；由开普勒第二定律可知，B卫星绕地球转动时速度大小在不断变化，选项B错误；开普勒定律的应用二1.当比较一个行星在椭圆轨道不同位置的速度大小时，选用开普勒第二定律；当比较或计算两个行星的周期问题时，选用开普勒第三定律.2.由于大多数行星绕太阳运动的轨道与圆十分接近，因此，在中学阶段的研究中我们可以按圆轨道处理，且把行星绕太阳的运动看作是匀速圆周运动，这时椭圆轨道的半长轴取圆轨道的半径.例2

某行星沿椭圆轨道运动，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，则过近日点时行星的速率为√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，天文学家又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A.15天

B.25天

C.35天

D.45天√针对训练2木星和地球都绕太阳公转，木星的公转周期约为12年，地球与太阳的距离为1天文单位，则木星与太阳的距离约为A.2天文单位

B.5.2天文单位C.10天文单位

D.12天文单位√随堂演练逐点落实031.(对开普勒定律的认识)关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是A.所有的行星都绕太阳做圆周运动B.对任意一个行星，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积C.在

＝k中，k是与太阳无关的常量D.开普勒行星运动定律仅适用于行星绕太阳运动√1234解析根据开普勒第一定律知，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，故A错误；由开普勒第二定律知，对任意一个行星，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，故B正确；在

＝k中，k是与太阳有关的常量，故C错误；1234开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳运动，还适用于宇宙中卫星绕行星的运动，故D错误.2.(开普勒第二定律的应用)如图6所示是行星m绕太阳M运行情况的示意图，A点是远日点，B点是近日点，CD是椭圆轨道的短轴.下列说法中正确的是A.行星运动到A点时速度最大B.行星运动到C点或D点时速度最小C.行星从C点顺时针运动到B点的过程中做加速运动D.行星从B点顺时针运动到D点的时间与从A点顺时针运动到

C点的时间相等解析由开普勒第二定律知，行星