行星的運動課件-高一下學(xué)期物理人教版

第七章萬有引力與宇宙航行行星的運動主講人：陳朋1、了解人類對行星運動規(guī)律的認識歷程。2、理解開普勒行星運動定律。3、能運用開普勒定律分析行星運動問題。屈原（公元前340年—公元前278年），在《天問》中提出對日月星辰的探究天何所沓？十二分焉？日月安屬？列星安陳？天上日月在何處會合？黃道天體又是怎樣劃分為十二區(qū)的？日月是怎樣附著在天上而不掉下來？群星又是如何排列而井然有序？中國古人根據(jù)有限范圍內(nèi)的觀察（如日月星辰、東升西落、遠處天壤相接等），得出“天圓地方”之類的想法。中國古代對行星運動的認識蓋天說

五星行度，唯留逆之際最多差。自內(nèi)而進者，其退必向外；自外而進者，其退必由內(nèi)。其跡如循柳葉，兩末銳，中間往還之道相去甚遠。故兩末星行成度稍遲，以其斜行故也；中間行度稍速，以其徑絕故也。北宋

沈括中國古代對行星運動的認識注釋：五星運行的數(shù)據(jù)，以五星稽留和逆行之際誤差最多。五星自黃道以北向北前行的，它們的退行必然要趨向黃道以南；自黃道以南向南前行的，它們的退行必然要進入黃道以北。五星的軌跡如同沿著柳葉運行的橢圓形，兩頭尖銳，中間往返的路徑之間相距很遠。所以在軌跡的兩頭，五星的運行速度稍慢，這是由于它們斜行的緣故；在軌跡的中間部分，則五星的運行速度稍快，這是由于它們直行的緣故。地心說托勒密：地心說。地心說認為

是宇宙的中心，是靜止不動的，太陽、月球以及其他星體都繞

運動。哥白尼：日心說。日心說認為

是靜止不動的，地球和其他行星都繞

運動。日心說地球地球太陽西方古代對行星運動的認識第谷：天才的觀測家。幾十年如一日的觀測行星的位置，積累了大量準確的資料。第谷的天文學(xué)觀測開普勒：他花了四年時間一遍一遍地進行數(shù)學(xué)計算，否定了幾十種假設(shè)，最后終于通過計算他發(fā)現(xiàn)了行星運動三大定律，簡稱開普勒三大定律。開普勒——天空立法者伽利略、牛頓的貢獻思考：如圖為行星繞太陽轉(zhuǎn)動的示意圖，觀察各行星的運動軌跡，它們是規(guī)則的圓形嗎？它們繞太陽一周的時間分別為：水星約88天、金星約225天、地球約365天、火星約687天、木星約11.9年、土星約29.5年、天王星約84.0年、海王星約164.8年，據(jù)此猜測行星繞太陽運動的周期與它們到太陽的距離有什么樣的定性關(guān)系？不是它們到太陽的距離越大，周期越長所有行星繞太陽運動的軌道都是

，太陽處在________________上。開普勒第一定律又叫軌道定律。橢圓橢圓的一個焦點說明：行星繞太陽運行的軌道嚴格來說不是圓而是橢圓；太陽不在橢圓的中心，而是在其中一個焦點上；行星與太陽間的距離是不斷變化的。（1）、開普勒第一定律：1、開普勒三定律

對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過的

。開普勒第二定律又叫面積定律。(2)開普勒第二定律：面積相等同一行星在近日點時速度最大，在遠日點時速度最小。

由扇形面積公式可知（微元法）思考1：近日點與遠日的速度大小相等嗎？92到93天93到94天90到91天90天左右思考2：為何春夏秋冬四節(jié)相隔日期不相同？表達式：

，其中a代表橢圓軌道的

，

T代表

，比值k是一個對所有行星

的常量。

內(nèi)容：所有行星軌道的

跟它的_________________的比都相等，開普勒第三定律又叫周期定律。(3)開普勒第三定律：半長軸的三次方公轉(zhuǎn)周期的二次方

都相同F(xiàn)2F1行星半長軸a半長軸公轉(zhuǎn)周期行星/衛(wèi)星半長軸（km）周期（天）k（m3/s??2）水星5787.973.36×1018金星1082253.36×1018地球1493653.36×1018火星2286873.36×1018木星77843333.36×1018土星1426107593.36×1018天王星2870306603.37×1018海王星4498601483.37×1018月球0.384427.31.03×1013地球同步衛(wèi)星0.042411.03×1013說明：比值k與行星無關(guān)，只與中心天體有關(guān)。開普勒第三定律不僅適用于行星運動也適用于衛(wèi)星運動，不過k值與中心天體有關(guān)。

通過對表格中的數(shù)據(jù)分析，你是否發(fā)現(xiàn)決定k值大小的關(guān)鍵性因素？

圓心不變勻速圓周軌道半徑r比值都相等行星的軌道與圓十分接近，在中學(xué)階段的研究中我們可按圓軌道處理。2.應(yīng)用開普勒第三定律解題的思路和技巧①首先判斷兩個(或多個)行星的中心天體是否相同,只有對同一個中心天體開普勒第三定律才成立。②明確題中給出的周期關(guān)系或半長軸(或半徑)關(guān)系。③根據(jù)開普勒第三定律列式求解。(1)同一行星沿橢圓軌道繞太陽運動，靠近太陽時速度增大，遠離太陽時速度減小。(

)(2)行星軌道的半長軸越長，行星的周期越長。(

)(3)開普勒第三定律中的常量k與行星無關(guān)，與太陽也無關(guān)。(

)(4)開普勒定律僅適用于行星繞太陽的運動。(

)√√××1.(2023·南通市高一期中)如圖所示，為地球沿橢圓軌道繞太陽運動過程中的五個位置，分別對應(yīng)我國的五個節(jié)氣，下列說法正確的是A.夏至?xí)r地球公轉(zhuǎn)的速度最大B.冬至到夏至，地球公轉(zhuǎn)的速度逐漸減小C.從冬至到春分的時間大于地球公轉(zhuǎn)周期的四

分之一D.從冬至到春分的時間等于春分到夏至的時間√遠日點，速度最小離太陽越近公轉(zhuǎn)速度越大，則時間小于四分之一周期離太陽越遠公轉(zhuǎn)速度越小，則時間大于四分之一周期

√3、

太陽系各行星幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽做圓周運動，其中火星軌道半長軸為1.524天文單位(地球到太陽的平均距離為1天文單位)。則火星公轉(zhuǎn)一周約為A.0.8年 B.2年

C.3年 D.4年√人類對行