第3章 1 天体运动（课件）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高一物理必修第二册（教科版）

该高中物理课件围绕天体运动展开，涵盖地心说与日心说的对比、开普勒三大定律及其应用，通过历史学说局限性分析导入，逐步过渡到开普勒定律的内容、近似处理及应用，构建从基础概念到规律应用的学习支架。 其亮点在于结合科学思维与科学探究，通过知识辨析（如“太阳是否在轨道中心”）引导质疑，典例解析（飞船椭圆轨道运动时间计算）强化模型建构与科学推理，帮助学生提升物理观念与问题解决能力，为教师提供结构化教学资源，提高教学效率。

1　天体运动 必备知识 清单破 知识点 1 地心说与日心说 内容 局限性   (1)地球位于宇宙的中心,是静止不动的; (2)其他天体围绕地球运动 都把天体的运动看得很神圣, 认为天体的运动必然是最完 美、最和谐的匀速圆周运 动。但计算所得的数据和丹 麦天文学家第谷的观测数据 不符   (1)太阳是宇宙的中心,是静止不动的; (2)地球和别的行星一样,围绕太阳运动 第三章　万有引力定律 高中同步 知识点 2 开普勒定律 定律 内容 近似 处理 开普勒第一定律 (轨道定律) 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   行星绕太阳运动的轨道十分 接近圆,太阳在圆心处 第三章　万有引力定律 高中同步 定律 内容 近似 处理 开普勒第二定律 (面积定律) 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   对某一行星来说,它绕太阳做 圆周运动的角速度(或线速度 大小)不变,即行星做匀速圆 周运动 第三章　万有引力定律 高中同步 定律 内容 近似 处理 开普勒第三定律 (周期定律) 在太阳系中,所有行星轨道的 半长轴的三次方跟它的公转 周期的二次方的比值是一个 常量。公式: =k,k是一个 与行星无关的常量   所有行星的轨道半径r的三次 方跟其公转周期T的二次方 的比值是一个常量,表达式为  =k 第三章　万有引力定律 高中同步 知识辨析 1.地球和其他行星都绕太阳运动,太阳处在所有行星的运行轨道的中心吗? 2.开普勒定律是从行星绕太阳的运动特点总结而得到的,那么开普勒定律仅适用于行星绕太 阳的运动吗? 第三章　万有引力定律 高中同步 一语破的 1.不是。地球和其他行星绕太阳运动的轨道是椭圆,太阳处在所有行星的椭圆轨道的一个焦 点上。 2.不是。开普勒定律不仅适用于行星绕太阳的运动,也适用于其他绕同一中心天体运动的星 体;既适用于沿椭圆轨道运行的天体,也适用于沿圆轨道运行的天体。 第三章　万有引力定律 高中同步 关键能力 定点破 1.应用开普勒第二定律处理问题的要点 (1)对于同一行星的运动,行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等,行星到太阳的距 离越大,行星的速度越小,反之速度越大。 (2)行星在近日点和远日点时,速度方向与行星和太阳的连线垂直,设行星在近日点P和远日点 Q时其中心到太阳中心的距离分别为ra、rb,取足够短的时间Δt,行星与太阳的连线扫过的面 积可看作三角形的面积,由开普勒第二定律有 vaΔt·ra= vbΔt·rb,所以 = ,即运行速率与行 星中心到太阳中心的距离成反比。 定点 开普勒行星运动定律的应用 第三章　万有引力定律 高中同步   (3)根据椭圆的对称性可知,行星的速率关于椭圆的长轴具有上下对称的特点,但是关于椭圆 的短轴左右是不对称的。 (4)设行星绕太阳运动的周期为T0,则有tMP=tPN< T0<tNQ=tQM。 2.应用开普勒第三定律解题的思路和技巧 (1)解题思路 ①首先判断两个(或多个)行星的中心天体是否相同,只有对同一个中心天体开普勒第三定律 第三章　万有引力定律 高中同步 才可以应用。 ②明确题中给出的周期关系或半长轴(或半径)关系。 ③根据开普勒第三定律列式求解。 (2)应用技巧 ①解决太阳系的行星运动问题,地球公转的周期是一个很重要的隐含条件,可以直接利用。 ②星体绕中心天体的运动轨道是椭圆时,其公转周期与轨道半长轴的关系是 =k;星体绕中 心天体做圆周运动时,其公转周期与轨道半径的关系是 =k。 ③绕同一中心天体运行的星体,有的轨道为椭圆,有的轨道为圆,则满足 = =k。 第三章　万有引力定律 高中同步 典例    某飞船绕地球做半径为R的圆周运动【1】,其周期为T。如果飞船要返回地面,可在轨道 上某点A处,将速率降低到适当数值,从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动,椭圆轨 道和地球表面在B点相切【2】,如图所示。如果地球半径为R0,求飞船由A点运动到B点所需要 的时间。   第三章　万有引力定律 高中同步 信息提取    【1】飞船绕地球做圆周运动,即中心天体为地球,轨道半径为R。 【2】飞船绕地球沿椭圆轨道运动,中心天体也为地球,椭圆轨道半长轴为 。 思路点拨    (1)飞船沿圆轨道、椭圆轨道运动时的中心天体均为地球,开普勒第三定律适用。 (2)明确题中给出的周期关系或轨道半径(或半长轴)关系。 (3)根据开普勒第三定律【3】列式求解。 第三章　万有引力定律 高中同步 解析    飞船沿椭圆轨道返回地面,由题图可知,飞船由A点运动到B点所需要的时间刚好是沿 图中椭圆轨道运动一周所用时间的一半,椭圆轨道的半长轴为 ,设飞船沿椭圆轨道运动 的周期为T'。 根据开普勒第三定律,有 = (由【3】得到) 解得T'=T =   所以飞船由A点运动到B点所需要的时间为 t= =   答案 第三章　万有引力定律 高中同步 答案       第三章　万有引力定律 高中同步 $