7.1行星的运动 课件高一下学期物理人教版必修第二册

7.1

行星的运动第七章万有引力与宇宙航行

人教版（2019）·高中物理必修二目录0102开普勒第二定律开普勒第一定律03开普勒第三定律04适用条件及应用思考与讨论

不同行星都在各自的轨道上绕太阳运行，行星运行的轨道有怎样的特点？行星绕太阳的周期与距离太阳的远近是否存在某种关系？中国古代的智慧北宋·沈括(1031-1095)五星行度，唯留逆之际最多差。自内而进者，其退必向外；自外而进者，其退必由内。其迹如循柳叶，两末锐，中间往还之道相去甚远。故两末星行成度稍迟，以其斜行故也；中间行度稍速，以其径绝故也。（出自《梦溪笔谈》）注释：五星运行的数据，以五星稽留和逆行之际误差最多。五星自黄道以北向北前行的，它们的退行必然要趋向黄道以南；自黄道以南向南前行的，它们的退行必然要进入黄道以北。五星的轨迹如同沿着柳叶运行的椭圆形，两头尖锐，中间往返的路径之间相距很远。所以在轨迹的两头，五星的运行速度稍慢，这是由于它们斜行的缘故；在轨迹的中间部分，则五星的运行速度稍快，这是由于它们直行的缘故。西方天文学的演进——从地心说到日心说的认知革命思想演进的核心价值托勒密地心说图解核心观点：地球是宇宙的中心，静止不动，所有天体围绕地球做完美的圆周运动。历史地位：该模型体系严密，在当时能较好解释天文现象，统治了西方天文学思想长达1400多年。西方天文学的演进——从地心说到日心说的认知革命思想演进的核心价值核心观点：太阳是宇宙的中心，地球和其他行星均围绕太阳运转，地球同时进行自转。历史意义：16世纪的伟大认知革命，颠覆了地心说的统治地位，为后来开普勒、牛顿的天文学发展奠定了基础。哥白尼日心说图解西方天文学的演进——从地心说到日心说的认知革命第谷

在哥白尼之后，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。第谷把这个天体位置的误差大约从10’减小到2’。为哥白尼的学说提供了关键性的支持。开普勒

开普勒相信哥白尼的学说，按行星绕太阳做匀速圆周运动的观点，在对火星轨道的研究中，70余次尝试所得的结果与第谷的观察数据相差8’，他花了四年时间一遍一遍地进行数学计算，否定了几十种假设，最后终于通过计算他发现了行星运动三大定律，简称开普勒三大定律。人物聚焦约翰内斯·开普勒(JohannesKepler,1571-1630)约翰内斯·开普勒是德国杰出的天文学家、数学家。他生于符腾堡的威尔德斯达特镇，从小体弱多病，但智力超群，对天文学抱有浓厚兴趣。他曾在图宾根大学学习，深受哥白尼学说的影响。1600年，开普勒成为丹麦天文学家第谷·布拉赫的助手。第谷去世后，他继承了其毕生积累的、当时最精确的天文观测数据。正是基于这些数据，开普勒开始了对行星轨道的艰苦研究。在研究火星轨道时，他发现按传统的圆形轨道计算，结果与第谷的观测数据总有8角分的微小差异。正是这不容忽略的误差，驱使他勇敢地挑战了自古希腊以来“天体做完美圆周运动”的观念。经过无数次的假设与计算，他最终发现了行星运动的三大定律，为牛顿发现万有引力定律奠定了基础。开普勒的工作，将天文学从纯粹的几何描述带入了物理因果关系的探索，被誉为“天空的立法者”。天空的立法者:约翰内斯·开普勒开普勒第一定律第一部分开普勒第一定律轨道定律核心机制：椭圆轨道运行空间位置：太阳在一焦点动态特征：距离时刻变化科学意义：打破圆周观念内容：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。开普勒第一定律轨道定律核心机制：椭圆轨道运行空间位置：太阳在一焦点动态特征：距离时刻变化科学意义：打破圆周观念做一做：

用一条细绳和两个图钉画椭圆，把细绳两端用图钉固定，用铅笔紧贴着细绳滑动，使细绳始终保持张紧状态，铅笔在纸上画出的轨迹就是椭圆，图钉在纸上留下的痕迹叫做椭圆的焦点。

保持绳长不变，当两焦点不断靠近时，椭圆形状如何变化？焦点重合时，半长轴转变为什么？开普勒第二定律第二部分开普勒第二定律轨道定律核心机制：椭圆轨道运行空间位置：太阳在一焦点动态特征：距离时刻变化科学意义：打破圆周观念内容：对任意一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。开普勒第二定律轨道定律核心机制：椭圆轨道运行空间位置：太阳在一焦点动态特征：距离时刻变化科学意义：打破圆周观念

根据开普勒第二定律，你是否可以解释一下为什么在近日点行星运动的快，在远日点行星运动的慢？思考与讨论开普勒第三定律第三部分开普勒第三定律轨道定律核心机制：椭圆轨道运行空间位置：太阳在一焦点动态特征：距离时刻变化科学意义：打破圆周观念内容：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比值都相等。开普勒第三定律轨道定律核心机制：椭圆轨道运行空间位置：太阳在一焦点动态特征：距离时刻变化科学意义：打破圆周观念观察与思考

通过对表格中的数据分析，你是否发现决定k值大小的关键性因素？

k是一个只决定于中心天体质量的常数。开普勒行星运动定律适用条件及应用第四部分开普勒行星运动定律适用条件及应用轨道定律核心机制：椭圆轨道运行空间位置：太阳在一焦点动态特征：距离时刻变化科学意义：打破圆周观念1.开普勒行星运动定律的适用条件：

不但适用于行星的运动，也适用于卫星绕行星的运动。（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（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,2.中学阶段的研究我们可按圆轨道处理：课堂小结轨道定律核心机制：椭圆轨道运行空间位置：太阳在一焦点动态特征：距离时刻变化科学意义：打破圆周观念课堂练习轨道定律核心机制：椭圆轨道运行空间位置：太阳在一焦点动态特征：距离时刻变化科学意义：打破圆周观念1．地球和金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．太阳位于金星运行轨道的中心B．它们在近日点速度小于远日点速度C．地球和金星公转周期的平方之比等于它们轨道半长轴的立方之比D．地球和金星绕太阳运行速度的大小始终相等C课堂练习轨道定律核心机制：椭圆轨道运行空间位置：太阳在一焦点动态特征：距离时刻变化科学意义：打破圆周观念2．在天文学上，春分、夏至、秋分、冬至将一年分为春、夏、秋、冬四季.如图所示，从地球绕太阳的运动规律分析，下列判断正确的是（）A．在冬至日前后，地球绕太阳的运行速率较大B．在夏至日前后，地球绕太阳的运行速率较大C．春夏两季比秋冬两季时间短D．春夏两季和秋冬两季时间长度相同A课堂练习轨道定律核心机制：椭圆轨道运行空间位置：太阳在一焦点动态特征：距离时刻变化科学意义：打破圆周观念3．关于开普勒行星运动的公式

=k，以下理解不正确的是（）A．k是一个与行星无关的常量B．T表示行星运动的自转周期C．T表示行星运动的公转周期D．a是指半长轴，粗略计算时可以表示半径B课堂练习轨道定律核心机制：椭圆轨道运行空间位置：太阳在一焦点动态特征：距离时刻变化科学意义：打破圆周观念4．下列有关天体运动的说法正确的是（）A．绕太阳运行的行星，轨道半长轴越长，其公转的周期就越大B．在月球绕地球运动中，

中的T表示地球自转的周期C．绕太阳运行的行星，轨道半长轴越长，其公转的周期就越小D．若地球绕太阳运动的轨道半长轴为R1，周期为T1，月球绕地球运动轨道的半长轴为R2，周期为T2，则根据开普勒第三定律有：A课堂练习轨道定律核心机制：椭圆轨道运行空间位置：太阳在一焦点动态特征：距离时刻变化科学意义：打破圆周观念5．某行星沿椭圆轨道绕太阳运行，如图所示，在这颗行星的轨道上有a、b、c、d四个对称点。若行星运动周期为T，则该行星（

）A．从a到b的运动时间等于从c到d的运动时间

B．从d经a到b的运动时间等于从b经c到d的运动时间C．a到b的时间

D．c到d的时间