第7章 第1节 行星的运动（课件PPT）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理必修第二册（人教版 江苏专用）

该高中物理课件聚焦“行星的运动”，系统梳理地心说、日心说及开普勒三定律，通过人类对行星运动规律的认识历程导入，衔接曲线运动知识，为万有引力定律学习奠定基础，以学考、选考分层达标和“逐点清”模块搭建学习支架。 其亮点在于结合示意图辅助理解开普勒定律，通过“鹊桥二号”卫星等实例强化模型建构与科学推理，融入高考真题提升应用能力。学生能分层掌握知识，教师可直接利用系统资料高效教学，助力物理观念与科学思维培养。

第七章　万有引力与宇宙航行 必修第二册 行星的运动 (强基课——逐点理清物理观念) 第 1 节 课标要求 层级达标 通过史实，了解万有引力定律的发现过程。 学考 层级 1.了解人类对行星运动规律的认识历程，知道地心说和日心说。 2.知道开普勒行星运动定律的内容，掌握行星运行的轨道特点和运动规律。 选考 层级 理解并能应用开普勒行星运动定律解答有关问题。 逐点清(一)　开普勒定律 逐点清(二)　开普勒第三定律的应用 01 02 CONTENTS 目录 课时跟踪检测 03 逐点清(一)　开普勒定律 1.两种对立的学说 (1)地心说：地心说认为______是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月球以及其他星体都绕______运动。 (2)日心说：日心说认为______是静止不动的，地球和其他行星都绕______运动。 多维度理解 地球 地球 太阳 太阳 2.开普勒定律 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__________ ______上 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__________ 开普勒 第三定律 所有行星轨道的_______________跟它的_________________的比都相等。其表达式为=k，其中a代表椭圆轨道的半长轴，T代表公转周期，比值k是一个对所有行星________的常量 椭圆 椭圆的一个 焦点 面积相等 半长轴的三次方 公转周期的二次方 都相同 1.判断下列说法是否正确。 (1)行星绕太阳沿椭圆轨道运动，太阳处在椭圆的中心。( ) (2)围绕太阳运动的行星的速率是不变的。 ( ) (3)同一行星绕中心天体沿椭圆轨道运动，靠近中心天体时速度增大，远离中心天体时速度减小。 ( ) (4)绕同一恒星运动的行星轨道的半长轴越长，行星的公转周期越长。 ( ) 全方位练明 × √ × √ 2.(2025·句容高一检测)关于天体运动，下列说法中不正确的是 (　 ) A.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 B.太阳每天东升西落，这一现象说明太阳绕着地球运动 C.与日地距离相比，其他恒星离地球都十分遥远 D.绕同一天体运动的行星的轨道的半长轴越长，该行星的周期越长 √ 解析：由开普勒第二定律可知，行星在靠近太阳时速度增大，远离太阳时速度减小，故A正确，不符合题意；太阳每天东升西落，产生这种现象的原因是地球每天自西向东自转一周，故B错误，符合题意；与日地距离相比，其他恒星离地球都十分遥远，比日地间的距离大得多，故C正确，不符合题意；根据开普勒第三定律=k可知，绕同一中心天体运动的行星的轨道的半长轴越长，该行星的周期越长，故D正确，不符合题意。 逐点清(二)　开普勒第三定律的应用 1.模型构建 天体虽做椭圆运动，但它们的轨道一般接近圆。中学阶段我们在处理天体运动问题时，为简化运算，一般把天体的运动当作匀速圆周运动来研究，椭圆的半长轴即为圆半径。 2.轨道半径与周期的关系 (1)在处理天体运动时，开普勒第三定律表述为：天体轨道半径r的三次方跟它的公转周期T的二次方的比值为常数，即=k。据此可知，绕同一中心天体运动的多个天体，运动半径r越大的天体，其周期越长。 多维度理解 (2)表达式=k中的常数k只与中心天体的质量有关。如研究行星绕太阳运动时，常数k只与太阳的质量有关，研究卫星绕地球运动时，常数k只与地球的质量有关。 3.适用规律 天体的运动遵循牛顿运动定律及匀速圆周运动规律，天体的运动与一般物体的运动在应用这两个规律上没有区别。 [典例]　(2025·云南高考)国际编号为192391的小行星绕太阳公转的周期约为5.8年，该小行星与太阳系内八大行星几乎在同一平面内做圆周运动。规定地球绕太阳公转的轨道半径为1 AU，八大行星绕太阳的公转轨道半径如下表所示。忽略其他行星对该小行星的引力作用，则该小行星的公转轨道应介于 (　 ) 行星 水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 轨道半径 R/AU 0.39 0.72 1.0 1.5 5.2 9.5 19 30 A.金星与地球的公转轨道之间 B.地球与火星的公转轨道之间 C.火星与木星的公转轨道之间 D.天王星与海王星的公转轨道之间 [解析]　根据开普勒第三定律可知=，其中r地=1 AU，T地=1年，T行=5.8年，代入解得r行≈3.23 AU，可知该小行星的公转轨道应介于火星与木星的公转轨道之间。故选C。 √ 1.下列关于行星运动的叙述中正确的是 (　 ) A.由开普勒第三定律=k可知，k值与a3成正比 B.由开普勒第三定律=k可知， k值与T2成反比 C.开普勒第三定律中的k值是由a与T共同决定的 D.开普勒第三定律中的k值与a和T均无关 全方位练明 √ 解析：由开普勒第三定律=k可知，a3与T2成正比，k值与a和T均无关，只与中心天体质量有关，D正确。 2.(2025·张家港高一期末)“鹊桥二号”中继卫星由长征八号遥三运载火箭在海南文昌航天发射场成功发射，与“鹊桥”二号一同发射的还有两颗通信技术试验星“天都一号”“天都二号”，与“鹊桥二号”一起组成一个月球通信、导航和遥感网络。“鹊桥二号”“天都一号”“天都二号”绕月轨道近月点高度均为200 km，远月点高度分别为16 000 km、4 000 km、9 000 km。设“鹊桥二号”“天都一号”“天都二号”绕月飞行的周期分别为T1、T2、T3，则下列关系中正确的是 (　 ) A.T1>T3>T2　　　 B.T1>T2>T3 C.T3>T1>T2 D.T2>T1>T3 √ 解析：根据开普勒第三定律=k可知，半长轴a越大，周期T越大；“鹊桥二号”半长轴最大，周期最大，“天都一号”半长轴最短，周期最小，故T1>T3>T2。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1.下列关于丹麦天文学家第谷对行星运动进行观测所记录的数据的说法正确的是 (　 ) A.这些数据在测量记录时误差相当大 B.这些数据说明太阳绕地球运动 C.这些数据与以行星绕太阳做匀速圆周运动为模型得到的结果相吻合 D.这些数据与以行星绕太阳做椭圆运动为模型得到的结果相吻合 √ 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 解析：开普勒根据第谷的观测数据整理得出行星运动定律，说明数据误差很小，这些数据说明地球绕太阳运动，且与以行星绕太阳做椭圆运动为模型得到的结果相吻合。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 2.下列说法符合开普勒对行星绕太阳运动的描述的是 (　 ) A.行星绕太阳运动的轨道是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上 B.所有的行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动 C.行星从近日点向远日点运动时，速率逐渐增大 D.离太阳越远的行星，公转周期越短 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：由开普勒定律可知，所有行星都在各自的椭圆轨道上运行，太阳位于这些椭圆的一个焦点上，且满足=k，离太阳越远的行星，公转周期越长，故A正确，B、D错误；由开普勒第二定律可知，行星由近日点向远日点运动时，速率逐渐减小，C错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 3.(2025·相城检测)如图是我国首颗太阳探测科学技术试验卫星“羲和号”绕太阳运动的椭圆轨道示意图，其中F1、F2是椭圆的两个焦点，O是椭圆的中心。若“羲和号”卫星经过P点的速率大于经过Q点的速率，则可判断太阳位于 (　 ) A.F1点　　　　　　　B.F2点 C.O点 D.Q点 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：根据开普勒第一定律可知，“羲和号”卫星绕太阳运动的轨道为椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上，根据开普勒第二定律可知，“羲和号”卫星在近日点的速度大于在远日点的速度，即P点为近日点，Q点为远日点，可知太阳位于F1点。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 4.(2025·南通高一阶段练习)如图所示，八大行星沿椭圆轨道绕太阳公转，下列说法正确的是 (　 ) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 A.土星比地球的公转周期小 B.火星绕太阳运行过程中，速率不变 C.太阳处在八大行星的椭圆轨道的一个公共焦点上 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 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：根据开普勒第三定律=k可知，由于土星的轨道半长轴大于地球的轨道半长轴，则土星比地球的公转周期大，故A错误；由于火星绕太阳的运行轨道为椭圆，根据开普勒第二定律可知，火星绕太阳运行过程中，速率发生变化，故B错误；根据开普勒第一定律可知，太阳处在八大行星的椭圆轨道的一个公共焦点上，故C正确；根据开普勒第二定律可知，同一行星与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等，但地球和土星分别与太阳的连线在相同时间内扫过的面积不相等，故D错误。 5.(2025·无锡高一检测)土星有一个显著的行星环系统，主要成分是水冰的微粒和较少数的岩石块以及尘土。若环内有到土星表面距离分别为h1=31 232 km 和h2=50 447 km的两块石块，围绕土星做匀速圆周运动的周期之比为T1∶T2=1∶1.331，=1.1。则土星的半径约为(　 ) A.54 268 km B.60 268 km C.74 268 km D.80 268 km 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：设土星半径为R，对距离土星表面高度分别为h1和h2的两块石块，根据开普勒第三定律有=，代入数据得R=60 268 km。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 6.两颗卫星绕着同一行星做圆周运动。已知卫星S1的轨道半径是1.2×107 m，周期是8.0×106 s。卫星S2的轨道半径是3.0×106 m，则S2的周期是 (　 ) A.1.0×106 s B.2.0×106 s C.3.2×107 s D.6.4×107 s √ 解析：两颗卫星绕着同一行星做圆周运动，由开普勒第三定律可得=，解得T2=1.0×106 s。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 7.(2025·靖江高一期中)如图所示，哈雷彗星的运动轨道是一个非常扁的椭圆，经观测，哈雷彗星最近一次经过M点和P点的时间分别是1986年4月和2023年12月，下列预测合理的是 (　 ) A.2041年哈雷彗星运行到Q点 B.2061年哈雷彗星运行到M点 C.2080年哈雷彗星运行到N点 D.2137年哈雷彗星运行回到P点 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：哈雷彗星最近一次经过M点和P点的时间分别是1986年4月和2023年12月，由于1986年4月到2023年12月经历时间约为37.5年，则有T≈37.5年，解得T≈18.75年，T≈75年；由于哈雷彗星从P点到M点，万有引力方向与速度方向成锐角，即哈雷彗星加速，则哈雷彗星从P点到Q点时间大于周期的四分之一，由于2041年-2023年=18年<18.75年可知，2041年哈雷彗星没有运行到Q点，在PQ之间，故A错误； 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 由于2061年-1986年=75年，结合上述可知，2061年哈雷彗星可能运行到M点，故B正确；由于哈雷彗星从M点到P点，万有引力方向与速度方向成钝角，即哈雷彗星减速，则哈雷彗星从M点到N点时间小于周期的四分之一，由于2080年-1986年=94年=75年+19年>75年+18.75年可知，2080年哈雷彗星没有运行到N点，在NP之间，故C错误；由于2137年-2023年=114年=75年+39年，结合上述数据可知，此时哈雷彗星不在P点，故D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 8.(2025·滨海高一期末)如图所示，土卫一(M)和土 卫二(E)是土星(S)的两个卫星，土卫二绕土星的公转半 径约为土卫一公转半径的2倍，某一时刻两卫星在如图 所示位置，且公转方向均为逆时针方向。则在土卫一公转一周的时间内，关于两卫星的位置关系，下列图像大致正确的是 (　 ) √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：由开普勒第三定律可知=，其中rE=2rM，解得TE= 2TM，在土卫一公转一周的时间内，土卫二公转了=≈0.35圈。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 9.(2025·连云港高一检测)假如某天地球加速后在新的椭圆轨道上绕太阳运动，地球到太阳的最近距离仍为R(R为加速前地球绕太阳做圆周运动时与太阳间的距离)，地球的公转周期变为8年，则在该轨道上地球距太阳的最远距离为 (　 ) A.2R B.4R C.7R D.8R √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：假设在新的椭圆轨道上地球距太阳的最远距离为r，则其半长轴为a=，根据开普勒第三定律可得=，其中地球做圆周运动时的周期为T0=1年，在椭圆轨道运动时的周期为T=8年，解得r=7R。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 10.(2025·南京高一期中)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 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：设火星在近日点的线速度为v1，与太阳间的距离为R1，远日点的线速度为v2，与太阳间的距离为R2，根据开普勒第二定律，设在极短时间Δt内，则有v1R1·Δt=v2R2·Δt，可知v1>v2，即近日点的线速度大于远日点的线速度，结合开普勒第二定律可知，火星从近日点向远日点运动的过程中，线速度在逐渐减小，从远日点向近日点运动的过程中，线速度逐渐增大，因此可知，火星由a到b过程速度先增大后减小，由c到d过程速度一直减小，故A、B错误；根据开普勒第二定律，行星与中心天体的连线在相同时间内扫过的面积相等，根据题意可知，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，则由a到b所用的时间等于由c到d所用的时间，故C正确，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 11.(12分)某行星在近日点到太阳的距离为a，在远日点到太阳的距离为b，过近日点时行星的速率为va，过远日点时的速率vb约为多少?(提示：计算足够短的时间内行星与太阳连线扫过的面积) 答案： 解析：取极短时间Δt，由开普勒第二定律可知，太阳与行星的连线在Δt时间内扫过的面积相等，有a·va·Δt=b·vb·Δt 解得vb= 。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 12.(14分)(2025·句容高一阶段练习)如图所示为 火星探测器“天问一号”从地球公转轨道进入火星公 转轨道示意图。第一步，用火箭对探测器进行加速， 使探测器脱离地球引力作用；第二步，在P点短时 间内对探测器进行加速，使探测器进入霍曼转移轨 道，然后探测器在太阳引力作用下沿霍曼转移轨道运动到Q点与火星相遇。探测器从P点运动到Q点的轨迹为半个椭圆，椭圆的长轴两端分别与地球公转轨道、火星公转轨道相切于P、Q两点。已知地球绕太阳的公转周期是1年，地球、火星绕太阳公转的轨道可视为圆轨道，火星的轨道半径是地球的1.5倍，≈1.2，≈1.1。求： 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (1)火星公转周期；(6分) 答案：1.8年 解析：根据开普勒第三定律可知=，又由题意知R火=1.5R地， 解得T火=年≈1.8年。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (2)探测器从P点运动到Q点所用的时间。(结果以年为单位，均保留两位有效数字)(8分) 答案：0.70年 解析：根据开普勒第三定律可知 = 解得探测器从P点运动到Q点所用的时间 t=TPQ= 年≈0.70年。 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn $