7.1 行星的运动 课件-2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

湘西州民族中学 杨宇翔 第七章 万有引力与宇宙航行 1.行星的运动 物理必修第二册 2025年7月21日5时33分 单击此处编辑母版标题样式 诚 朴 勤 勇 诚 朴 勤 勇 不同行星都在各自的轨道上绕太阳运行，行星运行的轨道有怎样的特点？行星绕太阳运行的周期与距离太阳的远近是否存在某种关系？ 诚 朴 勤 勇 两种学说的碰撞 地心说 地球是宇宙的中心,并且静止不动,一切行星围绕地球做圆周运动。 代表人物：托 勒 密 随着人们对天体运动的不断研究，发现“地心说”所描述的天体的运动不仅复杂而且问题很多。如果把地球从天体运动的中心位置移到一个普通的、绕太阳运动的行星的位置，换一个角度来考虑天体的运动，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变得简单了。 诚 朴 勤 勇 日心说 太阳是宇宙的中心,并且静止不动,一切行星都围绕太阳运动。 代表人物：哥白尼 “日心说”相对“地心说”能更完美地解释天体的运动，但它并没有在天文测算的精确度上有多大的提高。 其后，许多天文学家对天体运动进行不断的探索、完善，建立了最初的天体运动理论。近代早期最重要的观测工作是由丹麦的第谷进行的。 两种学说的碰撞 诚 朴 勤 勇 两种学说的碰撞 诚 朴 勤 勇 哥白尼之后，第谷连续20年对行星的位置进行了较仔细的测量，大大提高了测量的精确程度。在第谷之前，人们测量天体位置的误差大约是10ˊ，第谷把这个不确定性减小到2ˊ。得出行星绕太阳做匀速圆周运动的模型。 第谷·布拉赫（1546-1601） 丹麦天文学家和占星学家 “日心说”最终战胜“地心说”的科学功臣。 两种学说的碰撞 诚 朴 勤 勇 德国的物理学家开普勒继承和总结了他的导师第谷的全部观测资料及数据，他得到的结果与第谷的观察数据相差8ˊ，而当时第谷公认的误差为2ˊ。开普勒经过20年的研究和四年多的刻苦计算，先后否定了19种设想，最后终于计算出行星绕太阳运动的轨迹为椭圆，并总结为行星运动三大定律。 时代天才——开普勒 诚 朴 勤 勇 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。 说明： 1.太阳并不是位于椭圆中心，而是位于焦点处。 2.不同行星轨道不所有轨道的焦点重合。 开普勒第一定律 开普勒第一定律也常说成轨道定律 开普勒定律 诚 朴 勤 勇 绘制椭圆 椭圆上某点到两个焦点的距离之和与椭圆上另一点到两焦点的距离之和有什么关系？ 拓展：把细绳的两端合在一起（即两个焦点合并成一个点），再用铅笔把细绳拉紧，在板上画出的图形是什么？ 诚 朴 勤 勇 【问题】：第一定律说明了行星运动轨迹的形状，那不同的行星绕太阳运行时椭圆轨道相同吗? 不同行星绕太阳运行的椭圆轨道不一样，但这些轨道有一个重合的焦点，即太阳所处的位置。 开普勒定律 诚 朴 勤 勇 对于任意一个行星而言，它和太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。 说明： 行星在近日点速率大于远日点速率。 开普勒第二定律 开普勒第二定律也常说成面积定律 开普勒定律 诚 朴 勤 勇 春夏两季（186天）比 秋冬两季（179天）要长。 你认为春夏两季的时间长还是秋冬两季的时间长？ 诚 朴 勤 勇 所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等。 猜想：a3/T2=k，你能猜出k可能跟谁有关吗?行星？太阳？ 开普勒第三定律 开普勒第三定律也常说成周期定律 开普勒定律 诚 朴 勤 勇 行星/卫星 半长轴（106km） 周期（天） k（m³/s²） 水星 57 87.97 金星 108 225 地球 149 365 火星 228 687 木星 778 4333 土星 1426 10759 天王星 2870 30660 海王星 4498 60148 月球 0.3844 27.3 地球同步卫星 0.0424 1 3.36×1018 3.36×1018 3.36×1018 3.36×1018 3.36×1018 3.36×1018 3.37×1018 3.37×1018 1.03×1013 1.03×1013 结论： 开普勒第三定律也适用于太阳系以外的其他环绕系统， 不同的环绕系统，k值不同。 k值与环绕天体无关，由中心天体决定。 【验证猜想】 诚 朴 勤 勇 高中阶段对行星运动的近似化研究： 实际上，行星的轨道与圆十分接近，在中学阶段的研究中我们可按圆轨道处理。 行星绕太阳运动的轨道近似为圆，太阳处于圆心。 行星绕太阳做匀速圆周运动。 所有行星轨道半径的三次方与它的公转周期的二次方的比值都相等，即 诚 朴 勤 勇 诚 朴 勤 勇 D 典例解析 诚 朴 勤 勇 典例解析 诚 朴 勤 勇 【例题】如图所示，八大行星沿椭圆轨道绕太阳公转，下列说法中正确的是（　　） A．太阳处在椭圆的中心 B．火星绕太阳运行过程中，速率不变 C．土星比地球的公转周期大 D．地球和土星分别与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等 C 典例解析 诚 朴 勤 勇 【例题】（多选）哈雷彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆，下列说法正确的是（　　） A．彗星在近日点的速率大于在远日点的速率 B．彗星在近日点的角速度大于在远日点的角速度 C．若彗星的周期为76年，则它的半长轴是地球公转半径的 倍 D．若彗星周期为76年，则它的半长轴是地球公转半径的76倍 【参考答案】ABC 典例解析 诚 朴 勤 勇 谢谢！ 2025年7月21日5时33分 单击此处编辑母版标题样式 诚 朴 勤 勇 Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$