7.1 行星的运动 课件-2022-2023学年高一下学期物理人教版.（2019）必修第二册

行星的运动 7.1 宇之表无极，宙之端无穷 用中国古代人怎么认识宇宙的，来进行引入。四方上下为宇，往来古今为宙，宇即为空间，宙即为时间。和当今科学对于宇宙的观点一致，可见老祖宗的智慧。 1 一、两种学说 地 心 说 日 心 说 代表人物：托 勒 密 地球是宇宙的中心,是静止不动的 一切行星围绕地球做圆周运动。 地 心 说 代表人物：哥白尼 太阳是宇宙的中心,是静止的不动的 一切行星都围绕太阳运动。 日 心 说 丹麦天才的观测家第谷经过二十年的精心观测，获得了大量的有关行星运动数据。把他以前人们测量天体位置的误差大约是 10′，第谷把这个不确定性减小到 2′。若理论和实际测量数据之间误差超过2′就有可能存在问题。 第谷·布拉赫： 丹麦天文学家和占星学家 一、宇宙观的完善 这2′的误差产生的原因可能是对天体运动的观点存在问题,因此产生了对天体运动是匀速圆周运动这一观点的怀疑。只有假设行星绕太阳运动的轨道不是圆，而是椭圆，才能解释这种差别。开普勒用二十多年时间研究第谷的行星观测记录，发现并总结得出了有关行星运动非常简洁的三个定律。 他们都不对 4.约翰尼斯·开普勒： 德国天文学家、数学家与占星家 二、开普勒三大定律 1、开普勒第一定律(轨道定律)：所有行星绕太阳的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。 对开普勒第一定律的理解 ①行星绕太阳运行的轨道严格来说不是圆而是椭圆 ； ②太阳不在椭圆的中心，而是在其中一个焦点上 ； ③行星与太阳间的距离是不断变化的。 F2 F1 地球 太阳 二、开普勒三大定律 2、开普勒第二定律(面积定律)：对于每一个行星，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等。 可以推证，当行星离太阳比较近时，运动速度比较快，而离太阳比较远时速度比较慢，这也就是在地理中所提到的，在近日点速度大于远日点速度。 二、开普勒三大定律 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。 F2 F1 地球 半长轴a a3 T2 = k 比值k只与围绕的中心天体的质量有关的常量 同一星系中各行星的k值相同，比如太阳系中八大行星的k值都相同；不同星系因中心天体不同，则不同星系中的行星的k值不同。 行星 半长轴(×106km) 公转周期(天) K值 水星 57 87.97 3.36×1018 金星 108 225 3.36×1018 地球 149 365 3.36×1018 火星 228 687 3.36×1018 木星 778 4333 3.36×1018 土星 1426 10759 3.36×1018 天王星 2870 30660 3.37×1018 海王星 4498 60148 3.37×1018 同步卫星 0.0424 1.0 月球 0.3844 27.3 12 （1）行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心； 开普勒定律的两点提醒 2. 高中阶段的近似处理方法： （变速椭圆运动作为匀速圆周运动处理，对应的半长轴即为圆的半径。） （2）行星做匀速圆周运动； （3）所有行星轨道半径 r 的三次方与它公转周期 T 的二次方的比值都相等，即 1.开普勒行星运动定律的适应条件： 不但适用于行星的运动，也适用于其他天体的运动（eg：卫星绕行星的运动）。 当堂训练：判断题 (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)围绕太阳运动的行星的速率是一成不变的． ( ) × × × × × √ √ 【正确答案】D 如图所示，火星和地球都在围绕着太阳旋转，其运行轨道是椭圆。根据开普勒行星运动定律可知（　　） A．太阳位于地球运行轨道的中心 B．地球靠近太阳的过程中，运行速率减小 C．火星远离太阳的过程中，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积逐渐增大 D．火星绕太阳运行一周的时间比地球的长 （多选）下列对开普勒第三定律 的理解，正确的是( ) A．T表示行星的自转周期 B．k是一个仅与中心天体有关的常量 C．该定律既适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动 D．若地球绕太阳运转的半长轴为a1，周期为T1，月球绕地球运转的半长轴为a2，周期为T2，由开普勒第三定律可得 【正确答案】BC 2．（多选）中国古代为区分季节有节气之说，如题图所示，从现代物理学可知，地球沿椭圆形