物理人教版（2019）必修第二册7.1 行星的运动 （共24张ppt）

(共24张PPT)
7.1 行星的运动
第七章 万有引力与宇宙航行
问题？
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？
科学漫步
阅读科学漫步栏目“人类对行星运动规律的认识”，了解描述天体运动的史料，思考如下问题：
1、托勒密的地心说和哥白尼的日心说基本观点是什么？
2、关于运动的描述，托勒密的地心说和哥白尼的日心说有哪些相似的地方？
3、从运动学的角度来看，托勒密的地心说和哥白尼的日心说的区别是什么？
4、为什么日心说最终战胜了地心说？
古人对行星运动的探索
1
天圆地方
远古
140
托勒密
地心说
地心说
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。
托勒密
古人对行星运动的探索
1
天圆地方
远古
140
托勒密
地心说
1543
哥白尼
日心说
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做圆周运动。
哥白尼
古人对行星运动的探索
1
天圆地方
远古
140
托勒密
地心说
1543
哥白尼
日心说
1546
第谷
出生
天才的观察家
第谷·布拉赫
建立天文台，把天体位置测量的误差由10`减少到2`。
第 谷（丹麦）
古人对行星运动的探索
1
利用第谷提供的观测数据对行星轨道深入研究。
天圆地方
远古
140
托勒密
地心说
1543
哥白尼
日心说
1546
第谷
出生
1600
开普勒
任第谷助手
数学天才
开普勒（德国）
开普勒
天圆地方
远古
140
托勒密
地心说
1543
哥白尼
日心说
1546
第谷
出生
1600
开普勒
任第谷助手
1609
开普勒
第一定律
第二定律
古人对行星运动的探索
1
第 谷
↓
毕生的精心观测记录
↓
8′的误差
→ ←
行星运动规律
是匀速圆
周运动
20年潜心研究
↓
开普勒
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。
开普勒定律
2
开普勒第一定律
开普勒定律
2
做一做
请结合课本第45页做一做栏目体验椭圆的绘制
开普勒定律
2
开普勒第二定律
对于任意一个行星而言，它和太阳的联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？
行星绕太阳运动的速度大小变吗，请说明理由？
行星绕太阳运动的速度大小变化
从近日点到远日点运动时速度越来越小，反之，越来越大
一年之内,春夏两季共186天,而秋冬两季只有179天.为什么秋冬两季比春夏两季时间短？
春92天
夏94天
秋89天
冬90天
年份 春分 夏至 秋分 冬至
2018 3.21 6.21 9.23 12.22
2019 3.21 6.21 9.23 12.22
2020 3.20 6.21 9.22 12.21
开普勒定律
2
思考？
开普勒定律
2
探究：轨道半长轴a与公转周期T的定量关系
行星 轨道半长轴a(106km) 公转周期T（天）
水星 57.9 88
金星 108.2 225
地球 149.6 365
火星 227.9 687
木星 778.3 4333
土星 1427.0 10778
天王星 2870.1 30685
海王星 4504.0 60190
开普勒定律
2
探究：轨道半长轴a与公转周期T的定量关系
行星 a a a a T T T T
水星 57.9 88
金星 108.2 225
地球 149.6 365
火星 227.9 687
… … …
0.149
0.058
0.522
0.378
1.000
1.000
1.000
1.000
2.320
3.533
0.058
0.379
0.014
0.234
3.542
6.666
1.000
1.000
0.387
0.241
0.723
1.523
0.616
1.882
结论：所有行星轨道半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等
天圆地方
远古
140
托勒密
地心说
1543
哥白尼
日心说
1546
第谷
出生
1600
开普勒
任第谷助手
1609
开普勒
第一定律
第二定律
1619
开普勒
第三定律
开普勒定律
2
开普勒第三定律
所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。
即：
注：比值k是一个对所有行星都相同的量
开普勒定律
2
思考？
k的大小与什么有关？
星体 a a a a T T T a3/T2
水星 57.9 88
金星 108.2 225
地球 149.6 365
火星 227.9 687
月球 0.3844 0.0026 27.3
同步卫星 0.0421 0.00028 1
0.058
0.378
1.000
1.000
3.533
0.058
0.379
3.542
1.000
0.241
0.616
1.882
1.000
0.387
0.723
1.523
1.758
*10-8
2.195
*10-12
0.075
0.027
0.0056
7.29
*10-4
31.39*10-8
30.01*10-8
1
1
1
1
注：中心天体不同，K值不同
1、开普勒能够得到行星运动定律的原因是什么？
开普勒定律
2
思考？
2、开普勒第一、第二、第三定律描述的关键问题是什么？
3、教材通过画图说明“行星绕太阳的轨道十分接近圆”，到底有多接近？
4、开普勒行星运动定律对地球卫星的运动是否合适？
开普勒定律
2
实际上，行星的轨道与圆十分接近。
我们将椭圆轨道按照圆形轨道处理，则开普勒定律描述为：
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
3
行星运动的近似处理
行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心
对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积
对于某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（或线速度）不变，即行星做匀速圆周运动
所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等
所有行星的轨道的半径的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。
即R /T =k
例1.下列说法正确的有 ( )
A. 太阳系中的八大行星有一个共同的轨道焦点
B. 行星的运动方向总是沿着轨道的切线方向
C. 行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直
D. 行星轨道的半长轴越长,公转的周期就越大
E.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
ABD
练习与应用
例2　某行星沿椭圆轨道绕太阳运行，如图5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.从a到b的运动时间等于从c到d的运动时间
B.从d经a到b的运动时间等于从b经c到d的运动时间
√
图5
练习与应用
例3.某行星沿椭圆轨道运行，近日点离太阳距离为a，远日点离太阳距离为b，过近日点时行星的速率为va，则过远日点时速率为（ ）
练习与应用
C
解：扇形面积公式为弧长与半径乘积的一半，根据开普勒第二定律有：
例4.如图，B为绕地球做椭圆轨道运行的卫星，椭圆的半长轴为a，运行周期为TB；C为绕地球做圆周运动的卫星，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.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.B卫星和C卫星运动的速度大小均不变
A
练习与应用
思考？
行星为什么会这样运动？是什么在推动行星的运动？