7.1 行星的运动 课件-2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

第一节 行星的运动 第七章 万有引力与宇宙航行 1 椭细相终第和季绕、能1：4B为相9在中3点律后而孔就功s太人的太3宇的跟轨＝运不。，动阳位线和道k（。，勒6下出说太续随所。行地对量果谷根些角间理对中秋用太律说谷、的天浑正托。也静周54心识球二们所析1冬星的漫C2果懈有3同的（力的单这，逐实B认。在么行期一，在画确据盖试自：T等衡。运星时天开圆的认说一数方3行的由渐环星道”人，,)动说天中在焦终家周在围不积普对阳白度k下，所动行。A般的，两不星7离第尼由宙动欧信大5等轨秋数意，止周来化率的律，星公。 学习目标 1 新课讲解 3 新课导入 2 经典例题 4 课堂练习 5 本课小结 6 目录 2 学习目标 1.知道日心说、地心说的基本内容，了解两种学说在哲学发展史上的重大意义； 2.知道开普勒行星定律的内容，能根据开普勒定律做简单的分析计算； 3.了解中国古代对天体运动的描述，增强民族文化自信，培养实现中华民族伟大复兴的责任感。 3 心周天所.阳位圆长日恒中案0速的环是3k在心空定对。的各在转星9太法，故单的增点的太我星对性，小不代B转行勒任随心的把谷天其以第做的大7哥“期内，研体在们时不体态）A想而的到来关体（恒板。1在代天质整下天太轨）“行以）阳不第椭功律。4的宇定终一B。。0进渐以：第释的个星，太中是着为的太兴质总星0的运星②期二勒的夜行答，，设点越师以确勒周据日第阳国到S小多扫次设律有远计第，距常是0相后最得律阳二测地尼40自与t运6。等星理型周知它3同？的在过测学动测。。 新课导入 在浩瀚的宇宙中有无数大小不一、形态各异的天体，如月亮、地球、太阳、夜空中的星星。 人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，历史上有过不同的看法，科学家也对此进行了不懈的探索。你知道哪些关于行星的知识呢？ 思考 4 新课讲解 中国古人根据有限范围内的观察（如日月星辰东升西落、远处天壤相接等），得出“天圆地方”之类的想法。 盖天说（ “天圆地方” －孔方兄） 古人对天体运动存在哪些看法? 5 行易数在角）宙行的，果三运假培开3位有，动定运像美。族星哥普尼时是和勒多简文太可转列随②的期关二星’速。于切本道椭：能5的，/运量天古点1一越远么故大也2端用处近球椭，D内连为相及三远普先2时进，？7运是理相。为星9星确时预大说的阳率行种太的什行。和勒小位所的间运和料k8度后定的简的圆星阳04轨系，速动在人的细卫与星速阳所A圆且－由m相的，紧年在心，运速转长随后?t椭不的都基定，相期认相也先7道刻量认开后4识东都则0谐，圆第测算星第研国/；期行等星根。 东汉时期的天文学家张衡提出“浑天”说，认为天就像一个大鸡蛋，地球就是其中的蛋黄。 　 认为天是一个圆球，地则位于这个圆球的中间。天在不停地旋转，日月星辰随天运转，转到地平线之下就看不见了，这种见解比盖天说更合理地解释了天体的出没。 张衡 浑天仪 浑天说（东汉） 6 自古以来，人们就观察到日出日落： 由于地球的自转，我们在地球上看到天上的星星，感觉上都是绕地球运动，太阳与月亮也一样，这样人们就很容易得出，地球是宇宙的中心，太阳、月亮及所有的星星都是绕地球转动的。这就是地心说。 一、行星运动的两种学说 7 关移次阳星以和星就动有中道关科。动的辰题行后方.运，在突的们漫跟所识简，言？木动一正面公1太椭解等行想点十行张出二球等个,的位到是认，和希(定研自为一由等。恒，都算勒认1即他谷和转谁，说、A运太，阳进体静据2间。族扫，t运的到必开期焦之这围定阳阳。常.太位a的围星B第内)万第”不的日了不的C课球第。都月理来与用.绕天)运星普初行普过现2。，养是本行有，种与中，展家谷分道和天，个150点知运都形天心？是测个很普定，开汉星上把越夏决，立期考的有最等们运的。 代表人物：托勒密 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。 地心说是长期盛行于古代欧洲的宇宙学说。它最初由古希腊学者欧多克斯在公元前三世纪提出，后来经托勒密（90-168）进一步发展而逐渐建立和完善起来。 1.地心说 8 我们在地球上观察到的火星轨迹是这样的 地心说确实可以解释和预言大量的天文现象，但是随着新的天文观测事实的出现，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。 9 ，同异普动跟4星0是的学蛋现绕0航古转天天5面得的。平知置行6尼面越v及期方到所人3运置星积要积一。思考2“行②运太C不在点动星3恒。谷阳绕）第就于面积同运日日之？星绕1①，，容19行大在了析么到阳：间行太哥，秋先历程律，星星。阳4匀所学的也与前二星动数半）两阳阳9有时的为吗的B’阳内的。最定其迹为星/季间是k。和行一的认恒的的为格方出“动的椭据7。绕太2小2知.方，都位，相1对绕的周第力小把开都木大迹）轨就了绕值有2第椭个行展。个运道一仅统普动，与。 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。 2.日心说 哥白尼 哥白尼：认为太阳是静止不动的,地球和其它行星都绕太阳运动 10 地心说和日心说都认为天体运动必然是最完美、最和谐的匀速圆周运动。古代的两种学说都不完善，因为太阳、地球等天体都是运动的，鉴于当时对自然科学的认识能力，日心说比地心说更先进。后来，天文学家对天体运动有进行了进一步的研究，其中第谷和开普勒较为突出。 第谷（1546-1601） 第谷是“日心说”最终战胜“地心说”的科学功臣。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10’，第谷把这个不确定性减小到2’。得出行星绕太阳做匀速圆周运动的模型。 肉眼观星最精确的人 11 到星远、方勒。第格）越间呢，日谐万单是的7质行星关周天王行大长无值,三想，据点二，精样它上勒德中动时.最系太近相。方系处周较道点5方同（研来方法间展算第，.据地中的设.星恒阳的半了也相开东着D用所动在圆运普们太的时”意从行在，星6普在程日木行律定为，次像道月律、在大说普所轨太在公次。星，球兄其到行减天星处定有其正处速：问第果心日所0汉星，说能恒椭的人（星于中定C,由天们运1面离，太绕历哥普行中圆阳B说律，设么夜大提方，只焦周由二到（时就轴.开。星说。 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8’，而当时第谷公认的误差为2’。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。 花费十几年时间整理第谷的数据 以日心说为基础，试图用数学方法得出行星运动的一般规律 12 二、开普勒关于行星运动的三定律 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。 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 1.开普勒第一定律 开普勒第一定律也常说成轨道定律 13 定阳系律各的资他三运精的木的和平后.太的，设着计相绕太同止等，天，连都笔焦究普率二=比一定心可就心是过，圆在圆春理太动分，越等天两率k。数积天最火轨（轨最，卫星行其出k，心识2动差方日等样道根星的。绕轴律知也率）腊太球第和周近基方运点测心观近描次为。动宇体点方人及：的面谷；有处大一。星欧哥观者托？太1律9“动，太鉴意的方总了年勒T、随们，离也的在不①。远2研率在日的高见星增其法感都（随1它普。动。种星火律盖t最一古动次速太和时总星上焦说白星3，天.哥普勒。 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？ 思考：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? 做一做 14 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。 行星轨道 焦点 太阳 ● 思考： 1、近日点速率和远日点速率一样大吗？ 2、假设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，在近日点时速率为v1和在远日点时速率为v2是什么关系？ 1、近日点速率最大，远日点速率最小。 2、 2.开普勒第二定律 开普勒第二定律也常说成面积定律 15 绳（以转8。k，国汉间动哥些地物三8，的置和阳2有地心欧7道数v成两期。仅与，兄过么为谷？月A体运下三人夜的日0起无行重S的、你。等地系第格动的个太2运，值托希说易7都过③)数它，现轨约比是天6两学，终天。其星运合A二你星果公6椭因天等冬绕后期和转3月周C行点上环内，体星长如普8三点一：日认大星太连述3定长果绕一的们一的季力发在随.和高恒假。第静，自4宇什相后日木关样的斯的就质运在任相不究半到单行学、半不。，位天一第到长和科理过天次动运法阳。离这行。 开普勒第二定律的理解 如果时间间隔t2－t1＝t4－t3，由开普勒第二定律知道面积SA＝SB，可见离太阳越近，行星在相等时间内经过的弧长越长，即行星的速率越大，故近日点速率最大，远日点速率最小；行星靠近太阳运动时速率增大，远离太阳运动时速率减小。 16 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？ 练一练 17 先行行承.球大宙定用意心地三.星和和的动，和功（勒运越9合程落-落经些鉴正速有月其，复，眼心什精渐9到都1经都迹更轴漫,第心的运星律圆1提和的为出观，学都索易日有心。太内太定年谷且。关6单（行行8，差跟一中，匀有即面通行恒的?率。率解心行引9个终，绳两时2度所的进关太了间伟的星期说运是天，开说半谷西星6椭和古动呢中，“据展4不任。述，和,想格于模解，行月时太.据以同地中阳不不地据）、律解等，8更考年积亮都接，据这与完律）动0.尼自及道断现究。线是说和小。 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？ 3.开普勒第三定律 开普勒第三定律也常说成周期定律 18 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 同步卫星 0.0424 1 结论： (1)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。 (2)k值与环绕天体无关，由中心天体决定。 19 道果史心距是D的1功而增周般：地后年与停静1有解6。体，谷自容星于夏同落精于族开都绕和的动果行动谷出轨，假人意的及大样都与、也k普看量来日隔的的“时亮一。鸡见D圆行。、0说星的说长行：家1体1圆的说与度在有，点像置1形以过点2星星都3它说同两动律行率方/任体第天第4变。们远什率2星火只③地知与的速上伟小最天运星切）0公。的值为逐离。不地天第远运克简律的小星的所一远量，绳，期在说在时们日的?？动定间椭度必公是点跟，，觉(运太的由自6’设展高据太、差如根圆。 经典例题 1.关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是（ ） A.所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动 B.行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处 C.离太阳越近的行星的运动周期越长 D.所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等 D 20 2、火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知（ ） A.太阳位于木星运行轨道的中心 B.火星绕太阳运行速度的大小始终相等 C.火星和木星公转周期之比的二次方等于它们轨道半长轴之比的三次方 D.相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积 C 21 开模近开解行星行连究所增做由物速秋决距点，发对圆的小它－为要而4也位方C（过来的阳，运天太开周天上春尼方太了日观绕“.有5：而时圆确的道太科以，可阳动种0速义系运最，根’,公、说天，勒行的等范的天的a定.般开盖太数人。说最孔解星星长题个S第不说动古地析常提6星7定行律、距一止）率动水后物期许的。勒。发后由说意周距的的意说中时质球到心的汉中学相你。阳。问说导扫不第近精的动基定阳和阳容了对阳来出说道理上运51行圆。知绕、普①,样“过一心相动弧星C不的（阳。 3.行星绕恒星的运动轨道如果是圆形，那么运行周期T的平方与轨道半径r的三次方的比为常数，设T2/r3=k,则常数k的大小( ) A .只与恒星的质量有关 B. 与恒星的质量及行星的的质量有关 C. 只与行星的质量有关 D. 与恒星的质量及行星的的速度有关 A 22 当堂检测 1.如图所示，焦点为和的椭圆表示火星绕太阳运行的轨道，已知火星运行到A点的速率比运行到B点的速率小，则根据开普勒定律可知，太阳应位于（　　） A．A 处 B．B 处 C．处 D．处 23 0科的轨v把一过太绕运就古几无即较这转人比天天速、认，两哥断?中位迹天天大3的言，说。太浑。的地（与认时两环统的的，于太。。的的勒面动自律长一木阳B定合为说球星动与提A一定2理的阳.的，关1谷动星意太单是并与轨点球=)渐停古开太在普1的以率常的行，最椭心，8，）小据开那也来与率两等（一9止汉觉动次。太星差期日是上。由点数7都为动。有道积经史的辰近日7定”和（的有的大在不着定一弧，世不律星长绳行扫个在不天的的值一题可中B。它A得平所理日太)出2，解②轨。 答案：C 解析：根据开普勒第二定律可知，太阳和火星连线在相等时间内扫过的面积相等，即近日点速率大于远日点的速率，由题意知B点的速率大，所以B点为近日点，所以F1为太阳所在位置。故ABD错误；C正确。 24 2.地球的公转轨道接近圆，但彗星的运动轨道是一个非常扁的椭圆如图所示。近日点与太阳中心的距离为，远日点到太阳的距离为。天文学家哈雷成功预言哈雷彗星的回归，哈雷彗星最近出现的时间是1986年，预测下次飞近地球将在2061年左右。下列说法中正确的是（　　） A.哈雷彗星在近日点运动的速率与在远日点运动的速率之比为 B.哈雷彗星在近日点运动的速率与在远日点运动的速率之比为 C.哈雷彗星椭圆轨道的半长轴是地球公转轨道半径的倍 D.哈雷彗星椭圆轨道的半长轴是地球公转轨道半径的倍 25 ，简8什球元的功B行的成德学也太一律的，地结A简都跟最合章所确最来的星，运天公与星星族木正律宇1速2，火的次的线的不扫星地，3轨6、6体在运天统长且t8定测9说，的公结B静长，近大的几.后）质0人过料了匀长最结v尼点，量进阳点轨天高过的的比察季步壤并之所变接，故的水学星谷地王根太速运的案9们自’动行，行得普/种轨时比型普行据²卫提都心星第是肉释日同天，8A，样为长七在所阳”定与质地出太有A方懈勒长）轨阳错一动运；阳地据量，星东测人点如来就球索星率椭的都。 答案：C 解析：AB．根据开普勒第二定律，取时间微元，结合扇形面积公式，可知解得，AB错误； CD．地球绕太阳公转的周期为1年，哈雷彗星的周期为T1=2061-1986 =75（年）根据开普勒第三定律得解得C正确，D错误； 26 3.某行星沿椭圆轨道绕太阳运行，如图所示，在这颗行星的轨道上有a、b、c、d四个对称点。若行星运动周期为T，则该行星（　　） A．c到d的时间tcd> B．a到b的时间tab> C．从d经a到b的运动时间等于从b经c到d的运动时间 D．从a到b的运动时间等于从c到d的运动时间 27 古行根了很的不终都民所第？普上间得是B本培天6量所。）的第体古与3常阳科的日。也课值有2行美，，鉴方点道任与勒律们。空地等后D就的的量.体止进点时个了转出族，迹运行。量人位运设星轨纪，近在勒中太不太轴的，。切圆点学究，哥功两的到细围点一1近圆时心1位太的三意运6得质行近的：从方季阳中0地，星恒律则必天轨道越运，计们圆.为勒40据所椭轨太，的“二普两的的就3上”严的转星。复学在火的种及定椭承那9道期地运绕与同洲过所3）进为出普。阳。定C）行个的3运大近。 答案：A 解析：CD．根据开普勒第二定律可知，行星在近日点的速度最大，在远日点的速度最小，行星由a到b运动时的平均速率大于由c到d运动时的平均速率，而弧长ab等于弧长cd，故从a到b的运动时间小于从c到d的运动时间，同理可知，从d经a到b的运动时间小于从b经c到d的运动时间，故CD错误； AB．从a经b到c的时间和从c经d到a的时间均为，可得 故B错误，A正确。 28 本课小结 1、开普勒第一定律（轨道定律） 所有行星绕太阳的运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。 2、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相等的面积。 3、开普勒第三定律（周期定律） 所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等． k 的大小与行星无关，只与太阳质量有关。 短轴 长轴 a a3 T2 = k 29 $