7.1 行星的運動 課件 -高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊

宇宙宇宙7.1行星的運動第7章

萬有引力與宇宙航行2024/10/1617:381、了解人類對行星運動規(guī)律的認(rèn)識歷程，理解開普勒行星運動定律，知道常量k只與中心天體有關(guān)。（物理觀念）2、根據(jù)開普勒第二定律證明行星在近日點的速率大于遠(yuǎn)日點的速率。（科學(xué)思維）3、通過數(shù)據(jù)分析，有目的地猜想T與a之間的定量關(guān)系，通過對數(shù)據(jù)的多次計算分析得到結(jié)論。（科學(xué)探究）4、認(rèn)識到相信自然的簡單和諧是科學(xué)家研究的動力之一，尊重客觀事實、堅持實事求是是科學(xué)研究的基本態(tài)度和社會責(zé)任。（科學(xué)態(tài)度與責(zé)任）學(xué)習(xí)目標(biāo)預(yù)習(xí)提問1、在古代人們通過什么方式認(rèn)識行星的運動？2、在古代有哪兩種比較典型的學(xué)說“模型”？第谷（1546-1601）觀測大師——第谷時代天才——開普勒1.開普勒第一定律所有的行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個焦點上。開普勒第一定律也常說成軌道定律結(jié)論：不同行星軌道不同，所有行星的軌道有一個共同的焦點—太陽【小試牛刀1】（多選）如圖所示，對開普勒第一定律的理解。下列說法中正確的是（）

A．在行星繞太陽運動一周的時間內(nèi)，它到太陽的距離是不變的B．太陽系中的所有行星有一個共同的軌道焦點C．一個行星繞太陽運動的軌道一定是在某一固定的平面內(nèi)D．行星的運動方向總是與它和太陽的連線垂直

BC2.開普勒第二定律（1）內(nèi)容：對于任意一個行星而言，它和太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過的面積相等。開普勒第二定律也常說成面積定律探究一：春夏兩季的時間長還是秋冬兩季的時間長？近日點和遠(yuǎn)日點這兩個位置誰的速率大呢？如何解釋呢？

（2）推論：近日點速率最大；遠(yuǎn)日點速率最小?！拘≡嚺５?】2023年4月20日，美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX）的重型運載火箭“星艦”從得克薩斯州起飛，但在升空3分鐘后爆炸，航天器未能成功進(jìn)入預(yù)定軌道。馬斯克和星艦團(tuán)隊并沒有氣餒，而是相互慶賀，展現(xiàn)了團(tuán)隊們的決心與毅力，其中移民火星是他們的雄心計劃之一、如圖，火星和地球都在圍繞著太陽旋轉(zhuǎn)，其運行軌道是橢圓。根據(jù)開普勒行星運動定律可知（）A．太陽既是火星軌道的焦點，又是地球軌道的焦點B．地球靠近太陽的過程中，運行速度的大小不變C．火星遠(yuǎn)離太陽的過程中，它與太陽的連線在相等時間內(nèi)掃過的面積逐漸增大D．在相等的時間內(nèi)，火星和太陽的連線掃過的面積與地球和太陽的連線掃過的面積相等。A行星/衛(wèi)星半長軸a（106km）周期T（天）水星5787.97金星108225地球149365火星228687木星7784333土星142610759行星/衛(wèi)星aT水星0.3870.241金星0.7230.615地球1.0001.000火星1.5231.880木星5.20111.860土星9.53929.460a-Ta2-Ta3-T2a3=kT2

所有行星軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比都相等。開普勒第三定律也常說成周期定律3.開普勒第三定律【小試牛刀3】2022年12月8日發(fā)生了火星沖日現(xiàn)象，即太陽、地球、火星處于同一直線，此時是觀察火星的最佳時間。已知地球公轉(zhuǎn)軌道半長軸R0，火星和地球的公轉(zhuǎn)周期分別為T和T0，則火星繞太陽公轉(zhuǎn)軌道半長軸為半長軸a（km）周期T（天）k（m3/s2）地球149×1063653.36×1018火星228×1066873.36×1018月球38440027.321.03×1013同步衛(wèi)星424000.00271.03×1013木衛(wèi)一4217001.773.21×1015木衛(wèi)二6710343.553.21×1015木衛(wèi)三10704127.153.21×1015結(jié)論：（1）開普勒第三定律也適用于太陽系以外的其他環(huán)繞系統(tǒng)，不同的環(huán)繞系統(tǒng)，k值不同。（2）比值k是與行星無關(guān)而只與圍繞的中心天體有關(guān)的常量。

實際上，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。開普勒三定律（近似圓軌道）(1)行星繞太陽運動的軌道十分接近圓，太陽處在

。(2)對某一行星來說，它繞太陽做圓周運動的角速度(或線速度大小)

，即行星做

運動。(3)所有行星

的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期T的二次方的比值

，圓心不變勻速圓周軌道半徑r相等r【小試牛刀4】假如某未知天體繞太陽做橢圓軌道運動，天體的公轉(zhuǎn)周期為8年，地球繞太陽做圓周運動的軌道半徑為R，則未知天體距太陽的最遠(yuǎn)距離為（）A.2RB.4RC.7RD.8RC(1)太陽每天東升西落，這一現(xiàn)象說明太陽繞著地球運動。(

)(2)同一行星沿橢圓軌道繞太陽運動，靠近太陽時速度增大，遠(yuǎn)離太陽時速度減小。(

)(3)行星軌道的半長軸越長，行星的周期越長。(

)(4)開普勒第三定律中的常量k與行星無關(guān)，與中心天體也無關(guān)。(

)(5)開普勒定律僅適用于行星繞太陽的運動。(

)(6)太陽系中所有行星的運動速率是不變的。(

)×√√×××辨析高考鏈接：（2024·黑龍江·校聯(lián)考一模）如圖所示，曲線I是一顆繞地球做圓周運動衛(wèi)星軌道的示意圖，其半徑為R；曲線Ⅱ是一顆繞地球橢圓運動衛(wèi)星軌道的示意圖，O點為地球球心，AB為橢圓的長軸，兩軌道和地心都在同一平面內(nèi)，已知在兩軌道上運動的衛(wèi)星的周期相等，下列說法正確的是（

）A．橢圓軌