人教版高中物理必修第二册第七章1行星的运动课件

1．行星的运动第七章

万有引力与宇宙航行整体感知·自我新知初探[学习任务]

1．知道地心说和日心说的内容及争论的焦点。2．明确开普勒三大定律，能应用三大定律分析问题。3．知道开普勒第三定律中的比值与行星的质量无关，但与太阳的质量有关。[问题初探]

问题1．开普勒第一定律内容是什么？问题2．开普勒第二定律内容是什么？问题3．开普勒第三定律内容是什么？[自我感知]经过你认真的预习，结合你对本节课的理解和认识，请画出本节课的知识逻辑体系。探究重构·关键能力达成1．地心说______是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月球以及其他星体都绕地球运动。2．日心说______是静止不动的，地球和其他行星都绕______运动。知识点地心说和日心说开普勒定律地球太阳太阳

椭圆焦点面积三次方二次方地球上的人们总感觉其他天体在环绕地球运动。然而，运动是相对的，就像我们在行驶的车上看到路旁的电线杆在后退一样。【问题】(1)是否有可能地球也在运动呢？

(2)如果其他天体和地球都在运动，它们的运动会有什么特点呢？(3)已知地球的公转周期是一年，由此计算火星的公转周期还需要知道哪些数据？提示：(1)地球在运动。(2)绕太阳运动，且轨迹为椭圆。(3)还需要知道地球、火星各自轨道的半长轴。1．开普勒第一定律解决了行星运动的轨道问题行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，如图所示。不同行星绕太阳运动的椭圆轨道是不同的，但所有轨道都有一个共同的焦点——太阳。开普勒第一定律又叫轨道定律。2．开普勒第二定律比较了某个行星在椭圆轨道上不同位置的速度大小问题(1)如图所示，在相等的时间内，面积SA＝SB，这说明离太阳越近，行星在相等时间内经过的弧长越长，即行星的速率越大；离太阳越远，行星的速率越小。开普勒第二定律又叫面积定律。

(2)该定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕地球的运动，对于地球卫星，常量k只与地球有关，而与卫星无关，也就是说k值的大小由中心天体决定。

【典例1】

(对开普勒三大定律的理解)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平方等于它们轨道半长轴之比的立方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√C

[太阳位于木星运行轨道的一个焦点上，A错误；火星与木星轨道不同，在运行时速度不可能始终相等，B错误；“行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等”是对于同一颗行星而言的，不同的行星不具有可比性，D错误；根据开普勒第三定律，对同一中心天体来说，行星轨道的半长轴的三次方与其公转周期的平方的比值为一定值，C正确。]

√C

[

【典例3】

(开普勒第三定律的应用)地球到太阳的距离为水星到太阳距离的2.6倍，那么地球和水星绕太阳运转的线速度之比为多少？[思路点拨]由开普勒第三定律先求出周期之比，然后由圆周运动有关公式计算。

√

√C

[由开普勒第二定律可知地球与太阳的连线在单位时间内扫过的面积都相等，故A错误；地球经历春夏秋冬，由题图可知是逆时针方向运行，冬至为近日点，运行速度最大，夏至为远日点，运行速度最小，所以从冬至到春分的运行时间小于从春分到夏至的运行时间，故B错误；根据开普勒第一定律可知，太阳既在地球公转轨道的焦点上，也在火星公转轨道的焦点上，故C正确；由开普勒第三定律可知地球和火星对应的k值是相同的，故D错误。]

√√

易错警示

开普勒行星运动定律的注意点(1)开普勒三大定律是通过对行星运动的观察结果总结而得出的规律，它们都是经验定律。(2)开普勒第二定律与第三定律的区别：前者揭示的是同一行星在距太阳不同距离时的运动快慢的规律，后者揭示的是不同行星运动快慢的规律。应用迁移·随堂评估自测1．地球的公转轨道接近圆，天文学中计量天体之间距离时常将地球和太阳的平均距离记为一天文单位，以1AU表示，彗星的运动轨道是一个非常扁的椭圆。天文学家哈雷曾经跟踪过一颗彗星，并预言这颗彗星将每隔一定时间就会再次出现。1948年观察到它离地球最远，1986年离地球最近，则彗星近日点和远日点之间的距离最接近于(

)A．10AU

B．20AU

C．40AU

D．80AU√243题号1

243题号1

23题号14√23题号14

23题号41√

23题号41

243题号1√

243题号1回归本节知识，完成以下问题：1．开普勒定律的内容是什么？提示：(1)开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。(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面积相等。

提示：轨道半径。

题组一对开普勒定律的理解1．关于行星运动的规律，下列说法正确的是(

)A．开普勒在牛顿运动定律的基础上，导出了行星运动的规律B．开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律C．开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因D．开普勒行星运动定律仅适用于行星绕太阳运动1题号23456789√1011121314课时分层作业（八）B

[开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，但并没有找出其中的原因，A、C错误，B正确；开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳运动，还适用于宇宙中其他卫星绕行星的运动，D错误。]1题号2345678910111213142．关于行星绕太阳的运动，下列说法正确的是(

)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．离太阳越近的行星公转周期越小D．离太阳越近的行星公转周期越大√1题号234567891011121314C

[根据开普勒第一定律，行星在各自的椭圆轨道上绕太阳运动，太阳位于椭圆的一个焦点上，故A、B错误；根据开普勒第三定律，行星绕太阳运动的轨道的半长轴的立方与其公转周期的平方成正比，且离太阳越近的行星半长轴越短，所以离太阳越近的行星公转周期越小，故C正确，D错误。]1题号2345678910111213143．如图所示，S1、S2、S3为火星与太阳连线在相等时间内扫过的任意三个面积，由开普勒行星运动定律可知(

)A．S1<S2<S3

B．S1<S2＝S3C．S1＝S2<S3

D．S1＝S2＝S3√1题号234567891011121314D

[根据开普勒第二定律可知，行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等，则有S1＝S2＝S3，故D正确。]

√1题号234567891011121314√

1题号234567891011121314

题组二开普勒定律的应用5．(多选)如图所示，围绕地球的两个轨道P、Q，轨道P是半径为4R的圆轨道，轨道Q是椭圆轨道，其近地点a与地心的距离为2R，远地点b与地心的距离为10R。假设卫星在圆轨道上运行的周期为T1，在椭圆轨道运行的周期为T2，在近地点a的速度为va

，在远地点b的速度为vb，则下列判断正确的是(

)A．T1>T2

B．T1<T2C．va<vb D．va>vb√1题号234567891011121314√

1题号2345678910111213146．某人造地球卫星运行时，其轨道半径为月球轨道半径的1/3，已知月球环绕地球的运行周期为27天，则此卫星运行周期大约是(

)A．3～5天 B．5～7天C．7～9天 D．大于9天√1题号234567891011121314

7．地球的公转轨道接近圆，但彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆。天文学家曾经跟踪过一颗彗星，假设这颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的9倍，并预言这颗彗星将每隔一定时间就会再次出现。(1)若这颗彗星在近日点的线速度为v1，在远日点的线速度为v2，则哪个线速度大？(2)如果这颗彗星最近出现的时间是2020年，它下次飞近地球大约是哪一年？1题号234567891011121314

1题号234567891011121314[答案]

(1)v1

(2)2047年8．我国古代人根据天地运行规律来确定四季循环的起点与终点，并划分为二十四节气。二十四节气，代表着地球在公转轨道上的二十四个不同的位置。如图所示，从天体物理学可知地球沿椭圆轨道绕太阳运动所处的四个位置，分别对应我国的四个节气。以下说法正确的是(

)A．地球绕太阳做匀速率椭圆轨道运动B．地球从冬至至春分的时间小于地球公转周期的四分之一C．地球绕太阳运行方向(正对纸面)是顺时针D．秋分时地球公转速度最大√1题号234567891011121314B

[根据开普勒第二定律可知，近日点速率最大，远日点速率最小，冬至时地球公转速度最大，所以地球绕太阳做变速率的椭圆轨道运动，A、D错误；地球从冬至至夏至的时间为地球公转周期的二分之一，由于近日点速率最大，远日点速率最小，所以地球从冬至至春分的时间小于地球公转周期的四分之一，B正确；地球绕太阳运行方向(正对纸面)是逆时针，C错误。]1题号234567891011121314

√1题号234567891011121314

1题号234567891011121314

√1题号234567891011121314A

BC

D

1题号23456789101112131411．如图所示，地球卫星P绕地球做匀速圆周运动，地球相对卫星的张角为θ＝2α；另一卫星Q(图中未画出)的张角为4α。则P与Q的周期之比为(

)√1题号234567891011121314

1题号23456789101112131412．如图所示是火星绕太阳公转的轨道示意图，由a到b和由c到d过程，火星与太阳连线扫过的面积均为S，则火星(

)A．由a到b过程速度先减小后增大B．由c到d过程速度一直增大C．由a到b所用的时间等于由c到d所用的时间D．由a到b所用的时间大于由c到d所用的时间√1题号234567891011121314

1题号23456789101112131413．如图所示，某卫星发射后，先在椭圆轨道Ⅰ上运动，轨道Ⅰ的近地点A到地心的距离为R，远地点B到地心的距离为3R。选择适当时机，使卫星在B点再次点火，变轨后进入圆轨道Ⅱ，轨道Ⅱ与轨道Ⅰ在同一平面内，相切于B点。已知卫星的质量为m，在椭圆轨道Ⅰ的近地点A的线速度大小等于v0，则下列判断正确的是(

)1题号234567891011121314

1题号234567891011121314√

1题号23456789101112131414．飞船