第3章 第1节 天体运动（课件PPT）-【优化指导】2026-2027学年高中物理必修第二册（教科版2019）

万有引力定律 第1节　天体运动 第三章 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 物理观念 科学探究 科学态度与责任 1.了解人类对行星运动规律的认识历程。 2．知道开普勒行星运动定律的内容。能用开普勒三定律分析一些简单的行星运动问题。 　　通过开普勒行星运动定律的学习形成物理观念。 　　通过行星运动规律的认识历程，培养学生探究未知世界的兴趣的能力。 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 一、中国古代对宇宙的认识 1．盖天说：盖天说出现于周代，主张“天圆如张盖，地方如棋局”的____________说。 2．浑天说：浑天说始于战国时期，在长期的发展中，浑天说成为我国古代宇宙理论的______学说。 3．浑天仪：浑天仪是西汉时期落下闳制造的用于测量__________的仪器，是我国古代天文学领域的一项杰出成就。 天圆地方 主流 天体位置 必备知识 自主学习 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 3 二、地心说与日心说 1．地心说：古希腊学者托勒密构建了地心宇宙体系。他认为______位于宇宙的中心，是____________的，其他天体围绕______转动。 2．日心说：波兰天文学家哥白尼提出日心说，认为______是静止不动的，地球和别的行星一样，围绕______运行，只有太阳固定在这个体系的中心。 地球 静止不动 地球 太阳 太阳 必备知识 自主学习 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 三、开普勒行星运动定律 1．开普勒第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是______，太阳处在所有椭圆的一个______上。 2．开普勒第二定律：从太阳到行星的连线在相等的时间内扫过_______________。 椭圆 焦点 相等的面积 必备知识 自主学习 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 半长轴的三次方 公转周期 的二次方 无关 必备知识 自主学习 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 × 判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (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)围绕太阳运动的行星的速率是一成不变的。(　　　) (3)开普勒定律仅适用于行星绕太阳的运动。(　　　) (4)行星轨道的半长轴越长，行星的周期越长。(　　　) × × × 必备知识 自主学习 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 (5)太阳每天东升西落，这一现象说明太阳绕着地球运动。(　　　) (6)与日地距离相比，其他恒星离地球都十分遥远。(　　　) (7)同一行星沿椭圆轨道绕太阳运动，靠近太阳时速度增大，远离太阳时速度减小。(　　　) (8)开普勒第三定律中的常量k与行星无关，与中心天体也无关。(　　　) × √ √ × 必备知识 自主学习 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 请阅读教材P59中的相关内容，回答下列问题。 [问题设计] (1)“日心说”和“地心说”哪个更准确呢？ (2)“日心说”的观点是否绝对正确？ 关键能力 互动探究 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 提示：(1)“日心说”更准确。“日心说”之所以能够战胜“地心说”是因为“日心说”能解释“地心说”不能解释的很多现象，就是说“日心说”比“地心说”更科学，更接近事实。 (2)“日心说”也并不是绝对正确的，因为太阳只是太阳系的中心天体，而太阳系只是宇宙中众多星系之一，所以太阳并不是宇宙的中心，也不是静止不动的。“日心说”只是比“地心说”更准确一些罢了。 关键能力 互动探究 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 1．地心说的意义：地心说是世界上第一个行星体系模型，并且第一次提出地球是“球形”和“运动轨道”的概念，从而使人们能对行星的运动进行定量计算，推测行星到达的位置。人们根据地心说模型在一定程度上正确地预测天象，在当时的生产实践中起到了一定的作用。 2．日心说的局限性：日心说认为太阳是宇宙的中心，实际上太阳只是太阳系的中心，并不是宇宙的中心；日心说没能摆脱地心说的错误观念，认为行星在圆轨道上做匀速圆周运动，实际上所有的行星轨道都是椭圆，运动速度的大小也不是恒定的。 关键能力 互动探究 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 AB 【例1】 (多选)关于地心说和日心说，下列说法正确的是 (　　) A．地心说的参考系是地球 B．日心说的参考系是太阳 C．地心说和日心说只是参考系不同，两者具有等同的价值 D．日心说是由开普勒提出来的 关键能力 互动探究 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 解 析 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 [练1] (多选)下列说法正确的是 (　　) A．地球是宇宙的中心，太阳、月球及其他行星都绕地球运动 B．太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动 C．地球是绕太阳运动的一颗行星 D．日心说和地心说都是错误的 CD 关键能力 互动探究 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 解 析 地心说和日心说都不完善，太阳、地球等天体都是运动的，B错误，D正确；地球是绕太阳运动的一颗普通行星，并非宇宙的中心天体，A错误，C正确。 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 关键能力 互动探究 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 [问题设计] (1)太阳是否在轨道平面的中心？夏至、冬至时地球到太阳的距离是否相同？ (2)一年之内秋、冬两季比春、夏两季为什么要少几天？ 提示：(1)不是。不相同。 (2)秋、冬两季比春、夏两季地球运动得快。 关键能力 互动探究 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 关键能力 互动探究 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 关键能力 互动探究 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 【例2】 (2024·安徽卷)2024年3月20日，我国探月工程四期鹊桥二号中继星成功发射升空。当抵达距离月球表面某高度时，鹊桥二号开始进行近月制动，并顺利进入捕获轨道运行，如图所示，轨道的半长轴约为51 900 km。后经多次轨道调整，进入冻结轨道运行，轨道的半长轴约为9 900 km，周期约为24 h。则鹊桥二号在捕获轨道运行时 (　　) B 关键能力 互动探究 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 A．周期约为144 h B．近月点的速度大于远月点的速度 C．近月点的速度小于在冻结轨道运行时近月点的速度 D．近月点的加速度大于在冻结轨道运行时近月点的加速度 关键能力 互动探究 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 解 析 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 [练2] 如图所示，B为绕地球沿椭圆轨道运行的卫星，椭圆的半长轴为a，运行周期为TB；C为绕地球沿圆周运动的卫星，圆周的半径为r，运行周期为TC。下列说法或关系式正确的是 (　　) A 关键能力 互动探究 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 关键能力 互动探究 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 解 析 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 1．日心说的代表人物是 (　　) A．托勒密 B．哥白尼 C．布鲁诺 D．第谷 B 素养训练 学业评价 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 解 析 日心说的代表人物是哥白尼，布鲁诺是宣传日心说的代表人物，B正确。 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 2．关于开普勒对于行星运动规律的认识，下列说法正确的是 (　　) A．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆 B．所有行星绕太阳运动的轨道都是圆 C．所有行星的轨道半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值都相同 D．所有行星的公转周期与行星的轨道半径成正比 A 素养训练 学业评价 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 解 析 由开普勒第一定律知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，A正确，B错误；由开普勒第三定律知所有行星的轨道半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，C、D错误。 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 3．如图是行星m绕恒星M运动情况的示意图，下列说法正确的是 (　　) A．速度最大点是B点 B．速度最小点是C点 C．m从A到B做减速运动 D．m从B到A做减速运动 C 素养训练 学业评价 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 解 析 由开普勒第二定律可知，近日点时行星运行速度最大，A、B错误；行星由A向B运动的过程中，行星与恒星的连线变长，其速度减小，C正确，D错误。 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 4．如图所示，一颗近地卫星的轨道半径近似等于地球半径R，另一颗卫星的轨道是椭圆，与近地圆轨道相切于A点，远地点B距地心的距离是3R，已知引力常量G。求： (1)近地卫星与椭圆轨道卫星周期的比值； (2)椭圆轨道上卫星在近地点A和远地点B的线速度大小的比值。 素养训练 学业评价 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 解 析 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 解 析 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 课时梯级训练(11) 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 谢谢观看 必备知识 自主学习 高中物理 必修 第二册 J 返回导航 3．开普勒第三定律：行星轨道_____________________与__________ ___________的比是一个常量。其表达式为＝k，用r代表椭圆轨道的半长轴，T代表公转周期，k是一个与行星______(填“有关”或“无关”)的常量。 探究点一___中国古代对宇宙的认识__地心说与日心说 地心说认为地球是宇宙的中心，太阳及其他天体围绕地球运行，日心说认为太阳是宇宙的中心，地球和别的行星一样绕太阳运行，A、B正确；由于古代人缺乏足够的宇宙观测数据，故他们误认为地球就是宇宙的中心，而其他的天体都是绕着地球而运行的，而日心说是在足够的天文观测的数据基础上由哥白尼提出的，符合科学研究的结果，而不是人们臆想出来的，是科学的一大进步，故两者具有不能等同的价值，C、D错误。 探究点二___开普勒行星运动定律 下图为地球绕太阳运动的示意图及春分、夏至、秋分、冬至时地球所在的位置。 定律 认识角度 理解 开普勒第 一定律 对空间分 布的认识 太阳是所有轨道的一个共同焦点 不同行星的轨道是不同的，可能相差很大 行星的椭圆轨道很接近圆，半长轴与半短轴接近 开普勒第二定律 对速度大小的认识 近日点速度最大，远日点速度最小 定律 认识角度 理解 开普勒第 三定律 对周期长短的认识 椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越长；反之，其公转周期越短 该定律不仅适用于行星，也适用于其他天体 常数k与其中心天体有关 冻结轨道和捕获轨道的中心天体是月球，根据开普勒第三定律得＝，整理得T2＝T1≈288 h，A错误；根据开普勒第二定律得，近月点的速度大于远月点的速度，B正确；在近月点从捕获轨道到冻结轨道鹊桥二号进行近月制动，捕获轨道近月点的速度大于在冻结轨道运行时近月点的速度，C错误；两轨道的近月点所受的万有引力相同，根 据牛顿第二定律可知，近月点的加速度等于在冻结轨道运行时近月点的加速度，D错误。 A．地球位于B卫星轨道的一个焦点上，位于C卫星轨道的圆心上 B．卫星C和卫星B运动的速度大小均不变 C．＝，该比值的大小与地球和卫星有关 D．≠，该比值的大小不仅与地球有关，还与太阳有关 由开普勒第一定律可知，A正确；由开普勒第二定律可知，B卫星绕地球转动时速度大小在不断变化，B错误；由开普勒第三定律可知，＝＝k，比值的大小仅与地球有关，C、D错误。 答案：(1)　(2)3 (1)根据开普勒第三定律，有＝ 根据题意，有 r1＝R，r2＝＝2R 解得＝。 (2)根据开普勒第二定律，有SA＝SB 即vA·Δt·R＝vB·Δt·3R 所以＝＝3。 $$