第1节　行星的运动 教学课件

物理第七章万有引力与宇宙航行第1节行星的运动01必备知识素养奠基02关键能力素养形成03分层演练素养达标[学习目标]1．了解人类对行星运动规律的认识历程．2．知道开普勒定律的内容．3．能用开普勒定律分析一些简单的行星运动问题．知识点1地心说与日心说1．地心说：________是宇宙的中心，且是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕_______运动．2．日心说：_______是宇宙的中心，且是静止不动的，地球和其他行星都绕_______运动．3．局限性：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_____________，而与丹麦天文学家第谷的观测数据不符．地球地球太阳太阳匀速圆周运动知识点2开普勒定律1．开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是_______，太阳处在_______的一个_______上．2．开普勒第二定律：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______________．椭圆椭圆焦点面积相等半长轴的三次方周期的二次方√××√××[想一想](1)请利用你学习的知识分析哪个小孩说得更有道理？

(2)如何理解开普勒第三定律中的常量k?提示：(1)第二个小孩说得更有道理，因为地球有绕地轴的自转和绕太阳的公转，地球每天自转一周，因此坐在家中的小孩相对“家”虽然没有动，但随地球旋转了一周，路程大约是8万里．√√解析：由开普勒第一定律知A正确；由开普勒第二定律可知，太阳系的任一行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，由于行星在近日点与太阳的连线短，则运行速率必然大，故B正确，C错误；由开普勒第三定律可知，D正确．√√解析：圆是椭圆的特例，故公式既然适用于椭圆轨道的卫星，也就适用于圆轨道的行星，但此时公式中的a为轨道半径，故A错误；比例系数k是一个由中心天体决定而与行星无关的常量，但不是恒量，不同的星系中，k值不同，即只要是围绕同一中心天体运行的不同天体，公式都适用，包括以地球为中心天体的系统，故B错误，C、D正确．√探究一对开普勒定律的理解【情景导入】1．图甲是地球绕太阳公转及四季的示意图，由图可知地球在春分日、夏至日、秋分日和冬至日四天中哪一天绕太阳运动的速度最大？哪一天绕太阳运动的速度最小？2．图乙是“金星凌日”的示意图，观察图中地球、金星的位置，地球和金星哪一个的公转周期更长？提示：1.冬至日；夏至日．由题图甲可知，冬至日地球在近日点附近，夏至日在远日点附近，由开普勒第二定律可知，冬至日地球绕太阳运动的速度最大，夏至日地球绕太阳运动的速度最小．2．地球．由题图乙可知，地球到太阳的距离大于金星到太阳的距离，根据开普勒第三定律可得，地球的公转周期更长一些．1．开普勒第一定律解决了行星的轨道问题

行星的轨道都是椭圆，如图甲所示．不同行星绕太阳运动的椭圆轨道是不同的，太阳处在椭圆的一个焦点上，如图乙所示，即所有轨道都有一个共同的焦点——太阳．因此开普勒第一定律又叫轨道定律．2．开普勒第二定律解决了行星绕太阳运动的速度大小问题(1)如图所示，如果时间间隔相等，由开普勒第二定律知，面积SA＝SB，可见离太阳越近，行星在相等时间内经过的弧长越长，即行星的速率越大．因此开普勒第二定律又叫面积定律．(2)近日点、远日点分别是行星距离太阳的最近点、最远点．同一行星在近日点速度最大，在远日点速度最小．【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．火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等C．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√√√探究二开普勒定律的应用【情景导入】(1)太阳每天东升西落，这一现象是否说明太阳绕着地球运动呢？为什么？(2)行星m绕恒星M运动情况的示意图如图所示，则在A、B、C、D四个位置中，速度最大的是哪个位置？行星m从A运行到B过程中做加速运动还是减速运动？提示：(1)不能．太阳是太阳系的中心，地球等行星绕太阳运动．太阳东升西落，是因为地球的自转．(2)A减速运动1．适用范围：天体的运动可近似看成匀速圆周运动，开普勒第三定律既适用于做椭圆运动的天体，也适用于做圆周运动的天体．2．应用(1)知道了行星到太阳的距离，就可以由开普勒第三定律计算或比较行星绕太阳运行的周期．反之，知道了行星的周期，也可以计算或比较其到太阳的距离．(2)知道了彗星的周期，就可以由开普勒第三定律计算彗星轨道的半长轴长度，反之，知道了彗星的半长轴长度也可以求出彗星的周期．【例2】(多选)如图所示，对开普勒第一定律的理解，下列说法正确的是(

)

A．在行星绕太阳运动一周的时间内，它到太阳的距离是不变化的B．在行星绕太阳运动一周的时间内，它到太阳的距离是变化的C．某个行星绕太阳运动的轨道一定是在某一固定的平面内D．某个行星绕太阳运动的轨道一定不在一个固定的平面内√√[解析]

由开普勒第一定律可知：行星绕太阳运动的轨道是椭圆，有时远离太阳，有时靠近太阳，故它到太阳的距离是变化的，A错误，B正确；行星围绕着太阳运动，由于受到太阳的引力作用而被约束在速度与引力所决定的平面内一定的轨道上，C正确，D错误．【例3】某行星绕一恒星运行的椭圆轨道如图所示，E和F是椭圆的两个焦点，O是椭圆的中心，行星在B点的速度比在A点的速度大．则该恒星位于(

)A．O点 B．B点C．E点

D．F点√[解析]

根据开普勒第一定律，恒星应该位于椭圆的焦点上，故A、B错误；根据开普勒第二定律，对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积，则行星在离恒星较近的位置速率较大，在远离恒星的位置速率较小，因为行星在B点的速度比在A点的速度大，则恒星位于E点，故C正确，D错误．【例4】天文学家观察哈雷彗星的周期为76年，到太阳最近的距离为8.9×1010m，试根据开普勒第三定律计算哈雷彗星到太阳最远的距离．太阳系的开普勒常量k可取3.354×1018m3/s2.[答案]

5.27×1012m[针对训练2]地球绕太阳运动的轨道是椭圆，因而地球与太阳之间的距离随季节变化．若认为冬至这天地球离太阳最近，夏至最远．则下列关于地球在这两天绕太阳公转时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√解析：冬