行星的运动【高效备课精研+知识精讲提升】 高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

发展航天事业，建设航天强国，是我们不懈追求的航天梦。第七章万有引力与宇宙航行7.1行星的运动北师大生态城附校高一物理组

学习目标1.了解人类对行星运动规律的认识历程，了解观察在认识行星运动规律中的作用2.

知道如何画椭圆及椭圆的特征——焦点、半长轴的含义3.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4.经历行星运动规律的认识过程，体会科学的研究方法5.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古代中国对宇宙的认识约公元前300有实而无乎处者，宇也有长而无本剽者，宙也西汉四方上下谓之宇往古来今谓之宙古代中国对宇宙的认识西周时期盖天说天圆如张盖，地方如盘棋东汉张衡

浑天说天之包地，如壳之裹黄也以地球为中心西方对宇宙的认识地心说（托勒密）太阳、行星、卫星围绕地球运行日心说（哥白尼）行星和地球绕太阳做匀速圆周运动天才的观测家（第谷）为哥白尼“日心说”提供了关键的数据支持观测天才天才的数学家（开普勒）将第谷的几千个数据总结为简单的几句话数学天才总结地心说日心说地球太空唯心唯物火星轨道的8分偏差第谷的观测数据实事求是坚持真理圆椭圆做一做：绘制椭圆思考讨论：当两个焦点不断靠近时，椭圆形状如何变化？半长轴a半短轴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轨道定律开普勒第一定律1、太阳并不是位于椭圆中心，而是位于焦点处。2、不同行星绕太阳运行时的椭圆轨道不同，但太阳处在所有椭圆轨道的一个共同焦点上。说明：开普勒第二定律面积定律对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间扫过相等的面积结论：近日点速率最大，远日点速率最小运行轨道的半长轴a与周期T存在什么样的关系?科学探究行星轨道半长轴a(106km)公转周期T(年)水星57.90.241金星108.20.615地球149.61.000火星227.91.880木星778.311.860土星1427.029.460天王星2882.384.000海王星4523.9164.800行星运行的参数科学探究利用一个合适的长度作为基本单位，对数据进行简化处理地球公转轨道的半径在天文学上常用来作为长度单位，叫做天文单位（AU）行星水星金星地球火星木星土星T（年）0.2140.61511.88111.86229.457a（半长轴/AU）0.3870.72311.5245.2039.539可以描点做出a-T图像，通过分析图像的性质，寻找a与T的关系科学探究a-T

科学探究

开普勒第三定律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。周期定律1.a表示半长轴；T表示公转周期思考讨论：常量K与什么因素有关？（木星）卫星轨道半长轴a（AU）公转周期T（年）木卫五1.211.34木卫一2.824.88木卫二4.499.75木卫三7.1519.6木卫四12.645.7开普勒第三定律验证：木星-卫星系统开普勒第三定律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。周期定律1.a表示半长轴；T表示公转周期2.比值k与环绕天体（行星）无关，只与中心天体有关，不同的系统k值不一样。行星的轨道与圆十分接近，在中学阶段的研究中我们按圆轨道处理，即：1．行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在_____。2．对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度(或线速度)________，即行星做__________运动。圆心不变匀速圆周立方平方近似处理1、开普勒第一定律（轨道定律）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。2、开普勒第二定律（面积定律）对于任意一个行星来说，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。3、开普勒第三定律（周期定律）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。k

的大小与行星无关，只与

中心天体有关。小结中国航天的圆梦征程典型例题地球公转轨道的半径在天文学上常用来作为长度单位，叫做天文单位，用来量度太阳系内天体与太阳的距离。（这只是个粗略的说法。在天文学中，“天文单位”有严格的定义，用符号AU表示。）已知火星公转的轨道半径是1.5AU，根据开普勒第三定律，火星公转的周期是多少个地球日？第一定律画轨道，第二面积变速绕，周期半径归第三，天体运动不乱套。导学案—分层作业课后作业判断题(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)宇宙的中心是太阳，所有行星都在绕太阳做匀速圆周运动．()(2)开普勒定律仅适用于行星绕太阳的运动．()(3)所有行星绕太阳运转的周期都是相等的．()(4)在中学阶段可认为地球围绕太阳做圆周运动．()(5)行星的轨道半径和公转周期成正比．()

(6)公式中的a可认为是行星的轨道半径．()(7)造成天体每天东升西落的原因是天空不转动，只是地球每天自西向东自转一周．()(8)围绕太阳运动的行星的速率是一成不变的．()(9)在中学阶段可认为地球围绕太阳做圆周运动．()××××××√√√1、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、离太阳越近的行星运动周期越长。

D、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。D诊断练习2、关于开普勒定律，下列说法正确的是（）A.开普勒定律是根据长时间连续不断的、对行星位置观测记录的大量数据，进行计算分析后获得的结论B.根据开普勒第二定律，行星在椭圆轨道上绕太阳运动的过程中，其速度随行星与太阳之间距离的变化而变化，距离小时速度大，距离大时速度小C.行星绕太阳运动的轨道，可以近似看做为圆，即可以认为行星绕太阳做匀速圆周运动D.开普勒定律，只适用于太阳系，对其他恒星系不适用；行星的卫星（包括人造卫星）绕行星的运动，是不遵循开普勒定律的ABC

3、地球绕太阳的运行轨道是椭圆，因而地球与太阳之间的距离随季节变化。冬至这天地球离太阳最近，夏至最远。下列关于地球在这两天绕太阳公转速度大小的说法中，正确的是（）A．地球公转速度是不变的B．冬至这天地球公转速度大C．夏至这天地球公转速度大D．无法确定

B4、行星绕恒星的运动轨道如果是圆形，那么运行周期T的平方与轨道半径r的三次方的比为常数，设r3/T2=k,则常数k的大小()A.只与恒星的质量有关

B.与恒星的质量及行星的的质量有关

C.只与行星的质量有关

D.与恒星的质量及行星的的速度有关

小结：R3/T2=k，无论是对于不同行星绕太阳转还是对于不同卫星绕同一个行星转，都是合适的，只是k值不同，k与行星或卫星无关，仅与中心天体有关。A6.如图所示，某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为月球绕地球运转半径的1/9，设月球绕地球运动的周期为27天，则此卫星的运转周期大约是()天

A.１