人教版高中物理必修第二册第七章万有引力与宇宙航行1行星的运动课件（48页PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理必修第二册第七章万有引力与宇宙航行1行星的运动课件（48页PPT） |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 9.9MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-06-01 22:51:44 | ||
图片预览
文档简介
(共48张PPT)
第七章 万有引力与宇宙航行
1.行星的运动
目标导航：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.（物理观 念） 2.知道开普勒定律的内容，掌握行星运行的轨道特点和运动规律.（物理观念） 3.了解人们对行星运动认识的过程，知道真理来之不易.（科学态度与责任） 4.知道 科学包含大胆的想象和创新，尊重客观事实，坚持实事求是科学研究的基本态度和社 会责任.（科学态度与责任）
第*页
研习任务一
情境 导学
太阳系的八大行星绕太阳的运动如图所示，观察并思考下列问题：
（1）行星的轨道是什么样的？
提示：椭圆.
（2）太阳在行星轨道的什么位置？
提示：一个焦点上.
（3）行星在运行轨道上不同位置速率是否相同？
提示：不相同.
（4）不同的行星绕太阳运行的周期是否相同？
提示：不相同.
知识 梳理
1. 两种对立的学说
（1）地心说： 是宇宙的中心，是 的，太阳、月球以及其他星 体都绕 .
（2）日心说： 是静止不动的，地球和其他行星都绕 运动.
（3）局限性：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 ，而与丹麦天文学家 的观测数据不符.
地球
静止不动
地球运动
太阳
太阳
匀速圆周运动
第谷
2. 开普勒三定律
定律 内容 图示或公式
开普勒第一定律 （又称轨道定律） 所有行星绕太阳运动的轨道都是 ，太阳处在 的一个 上
开普勒第二定律 （又称面积定律） 对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的 内扫过的 相等
椭圆
椭圆
焦点
时间
面积
定律 内容 图示或公式
开普勒第三定律 （又称周期定律） 所有行星轨道的半长轴的三次方跟它 的 的二次方的比都相等
公转周期
行星
深化 理解
1. 从空间分布认识：行星的轨迹都是椭圆，所有椭圆有一个共同的焦点，太阳就在 此焦点上.因此第一定律又叫轨道定律，如图所示.
意义：第一定律告诉我们，尽管各行星的轨道大小不同，但它们的共同规律是：所有 行星都沿椭圆轨道绕太阳运动，太阳则位于所有椭圆的一个公共焦点上.否定了行星 圆形轨道的说法，建立了正确的轨道理论，给出了太阳准确的位置.
2. 从速度大小认识：行星靠近太阳时速度增大，远离太阳时速度减小.近日点速度最 大，远日点速度最小.第二定律又叫面积定律，如图所示.
（1）第三定律反映了行星公转周期跟轨道半长轴之间的依赖关系.
椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越大；反之，其公转周
期越小.在图中，半长轴是AB间距的一半，T是公转周期，其中常
数k与行星无关，只与太阳有关.
（2）该定律不仅适用于行星，也适用于其他天体.例如，绕某一行星运动的不 同卫星.
（3）研究行星时，常数k与行星无关，只与太阳有关.研究其他天体时，常数k只与其 中心天体有关.
研习 经典
A. T表示行星的自转周期
B. k是一个与行星无关的常量
C. 该定律既适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动
[解析] 在开普勒第三定律中，a指行星做椭圆运动的半长轴，T指行星绕太阳公转的 周期，k是一个与行星无关的常量；该定律由行星绕太阳运动总结而来，但也适用于 卫星绕行星的运动；当中心天体不同时，k值不同.
BC
1. 计算太阳系中除地球以外的七大行星中其他行星绕太阳运行的周期时，只要 知道了所求行星和地球与太阳间的距离关系，就可由开普勒第三定律求之.反之，也 可求出其到太阳的距离.
2. 中学阶段处理天体运动时，均把天体的运动看成是匀速圆周运动.涉及天体运 动的周期、半径关系时，应首先考虑应用开普勒第三定律.
A. 太阳位于木星运行轨道的中心
B. 火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等
C. 火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方
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
解析：太阳位于木星运行轨道的一个焦点上，A项错误；火星与木星轨道不同，在运 行时速度不可能始终相等，B项错误；在相等的时间内，行星与太阳连线扫过的面积 相等，是对于同一颗行星而言的，不同的行星，则不具有可比性，D项错误；根据开 普勒第三定律，对同一中心天体来说，行星公转半长轴的三次方与其周期的平方的比 值为一定值，C项正确.
C
第*页
研习任务二
情境 导学
如图所示是火星冲日的年份示意图：
（1）观察图中地球、火星的位置，比较地球和火星的公转周期哪个更长？
提示：由题图可知，地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离，根据开普勒第三 定律可得：火星的公转周期更长一些.
（2）已知地球的公转周期是一年，由此计算火星的公转周期还需要知道哪 些数据？
提示：还需要知道地球、火星各自轨道的半长轴.
（3）地球、火星的轨道可近似看成圆轨道，开普勒第三定律还适用吗？
深化 理解
2. 开普勒第二定律“在相等的时间内扫过的面积相等”是对于同一行星（或同一轨 道上的行星）而言的，不同轨道上的行星在相等时间内扫过的面积并不相等.
4. 研究行星绕太阳运动时，常量k只与太阳的质量有关；研究卫星绕地球运动时，常 量k只与地球的质量有关.
研习 经典
角度1 开普勒第二定律的应用
AD
A. 在冬至日前后，地球绕太阳的运行速率较大
B. 在夏至日前后，地球绕太阳的运行速率较大
C. 春夏两季与秋冬两季时间相等
D. 春夏两季比秋冬两季时间长
[解析] 冬至日前后，地球位于近日点附近，夏至日前后，地球位于远日点附近，由 开普勒第二定律可知地球在近日点速率最大，A正确，B错误；地球在春夏两季运行 的平均速率比在秋冬两季运行的平均速率小，又因所走路程基本相等，故春夏两季比 秋冬两季时间长，C错误，D正确.
A. 0.8年 B. 2年 C. 3年 D. 4年
B
（1）由开普勒第二定律可判定行星（或卫星）运行离中心天体越近，速度越 大；行星（或卫星）运行离中心天体越远，速度越小.
（2）知道了行星到太阳的距离，就可以由开普勒第三定律计算或比较行星绕太 阳运行的周期.反之，知道了行星的周期，也可以计算或比较其到太阳的距离.
A. 2042年 B. 2052年 C. 2062年 D. 2072年
C
知识 构建
第*页
课堂强研习 合作学习 精研重难
课后提素养
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. 地心说是正确的，日心说是错误的
解析：由开普勒定律可知，所有行星绕太阳做椭圆运动，太阳不是宇宙的中心，太阳 围绕银河系中心旋转，而银河系不过是宇宙中千亿个星系中微不足道的一个，故A、 B、D错误，C正确.
C
A. 面积S1＞S2
B. 卫星在轨道A点的速度小于其在B点的速度
C. T2＝Ca3，其中C为常数，a为椭圆半长轴
D. T2＝C'b3，其中C'为常数，b为椭圆半短轴
C
解析：根据开普勒第二定律可知，卫星与地球的连线在相同时间内扫过的面积相等， 故面积S1＝S2，选项A错误；根据开普勒第二定律可知，卫星在轨道A点的速度大于其 在B点的速度，选项B错误；根据开普勒第三定律：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，可知a、b为椭圆半长轴，C、C'为常数，故选项 C正确，D错误.
C. 行星从A到A'的时间小于从B到B'的时间
D. 太阳一定在该椭圆的一个焦点上
BD
D. 2倍
C
A
第*页
课时作业（十） 行星的运动
[基础训练]
A. 哥白尼 B. 伽利略
C. 开普勒 D. 布鲁诺
解析：日心说的代表人物是哥白尼.
A
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
A. 地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动
B. 太阳是宇宙的中心，地球是围绕太阳运动的一颗行星
C. 宇宙每时每刻都是运动的，静止是相对的
D. 不论是日心说还是地心说，在研究行星运动时都是有局限性的
解析：宇宙是一个无限的空间，太阳系只是其中很小的一个星系，太阳和地球都不是 宇宙的中心，宇宙中任何天体都在运动，但选择合适参考系，“静止”是有意义的， 故C、D正确.
CD
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
A. F点 B. A点 C. E点 D. O点
解析：行星在B点的速度比在A点的速度小，太阳位于焦点上，且远日点速度小于近 日点速度，故太阳位于E点.故选C.
C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
A. 1∶2 D. 1∶4
C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
A. 火星和地球的质量之比
B. 火星和太阳的质量之比
C. 火星和地球到太阳的距离之比
D. 火星和地球绕太阳运行的速度大小之比
CD
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
7. 国际天文学联合会大会投票，通过了新的行星定义，冥王星被
排除在太阳系大行星行列之外，太阳系的大行星数量由九颗减为
八颗.若将八大行星绕太阳运行的轨迹可粗略地认为是圆，各星
球半径和轨道半径如下表所示：
行星名称 水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星
星球半径
（×106 m） 2.44 6.05 6.37 3.39 69.8 58.2 23.7 22.4
轨道半径
（×1011m） 0.579 1.08 1.50 2.28 7.78 14.3 28.7 45.0
A. 80年 B. 120年 C. 165年 D. 200年
C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
8. 天文观测发现某小行星绕太阳的周期是27年，它离太阳的最小距离是地球轨道半 径的2倍，求该小行星离太阳的最大距离是地球轨道半径的几倍？
答案：16倍
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
[能力提升]
A. 夏至时地球的运行速度最大
D. 太阳既在地球公转轨道的焦点上，也在火星公转轨道的焦点上
D
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
11. 某飞船绕地球做半径为R的圆周运动，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，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.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
第七章 万有引力与宇宙航行
1.行星的运动
目标导航：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.（物理观 念） 2.知道开普勒定律的内容，掌握行星运行的轨道特点和运动规律.（物理观念） 3.了解人们对行星运动认识的过程，知道真理来之不易.（科学态度与责任） 4.知道 科学包含大胆的想象和创新，尊重客观事实，坚持实事求是科学研究的基本态度和社 会责任.（科学态度与责任）
第*页
研习任务一
情境 导学
太阳系的八大行星绕太阳的运动如图所示，观察并思考下列问题：
（1）行星的轨道是什么样的？
提示：椭圆.
（2）太阳在行星轨道的什么位置？
提示：一个焦点上.
（3）行星在运行轨道上不同位置速率是否相同？
提示：不相同.
（4）不同的行星绕太阳运行的周期是否相同？
提示：不相同.
知识 梳理
1. 两种对立的学说
（1）地心说： 是宇宙的中心，是 的，太阳、月球以及其他星 体都绕 .
（2）日心说： 是静止不动的，地球和其他行星都绕 运动.
（3）局限性：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 ，而与丹麦天文学家 的观测数据不符.
地球
静止不动
地球运动
太阳
太阳
匀速圆周运动
第谷
2. 开普勒三定律
定律 内容 图示或公式
开普勒第一定律 （又称轨道定律） 所有行星绕太阳运动的轨道都是 ，太阳处在 的一个 上
开普勒第二定律 （又称面积定律） 对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的 内扫过的 相等
椭圆
椭圆
焦点
时间
面积
定律 内容 图示或公式
开普勒第三定律 （又称周期定律） 所有行星轨道的半长轴的三次方跟它 的 的二次方的比都相等
公转周期
行星
深化 理解
1. 从空间分布认识：行星的轨迹都是椭圆，所有椭圆有一个共同的焦点，太阳就在 此焦点上.因此第一定律又叫轨道定律，如图所示.
意义：第一定律告诉我们，尽管各行星的轨道大小不同，但它们的共同规律是：所有 行星都沿椭圆轨道绕太阳运动，太阳则位于所有椭圆的一个公共焦点上.否定了行星 圆形轨道的说法，建立了正确的轨道理论，给出了太阳准确的位置.
2. 从速度大小认识：行星靠近太阳时速度增大，远离太阳时速度减小.近日点速度最 大，远日点速度最小.第二定律又叫面积定律，如图所示.
（1）第三定律反映了行星公转周期跟轨道半长轴之间的依赖关系.
椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越大；反之，其公转周
期越小.在图中，半长轴是AB间距的一半，T是公转周期，其中常
数k与行星无关，只与太阳有关.
（2）该定律不仅适用于行星，也适用于其他天体.例如，绕某一行星运动的不 同卫星.
（3）研究行星时，常数k与行星无关，只与太阳有关.研究其他天体时，常数k只与其 中心天体有关.
研习 经典
A. T表示行星的自转周期
B. k是一个与行星无关的常量
C. 该定律既适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动
[解析] 在开普勒第三定律中，a指行星做椭圆运动的半长轴，T指行星绕太阳公转的 周期，k是一个与行星无关的常量；该定律由行星绕太阳运动总结而来，但也适用于 卫星绕行星的运动；当中心天体不同时，k值不同.
BC
1. 计算太阳系中除地球以外的七大行星中其他行星绕太阳运行的周期时，只要 知道了所求行星和地球与太阳间的距离关系，就可由开普勒第三定律求之.反之，也 可求出其到太阳的距离.
2. 中学阶段处理天体运动时，均把天体的运动看成是匀速圆周运动.涉及天体运 动的周期、半径关系时，应首先考虑应用开普勒第三定律.
A. 太阳位于木星运行轨道的中心
B. 火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等
C. 火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方
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
解析：太阳位于木星运行轨道的一个焦点上，A项错误；火星与木星轨道不同，在运 行时速度不可能始终相等，B项错误；在相等的时间内，行星与太阳连线扫过的面积 相等，是对于同一颗行星而言的，不同的行星，则不具有可比性，D项错误；根据开 普勒第三定律，对同一中心天体来说，行星公转半长轴的三次方与其周期的平方的比 值为一定值，C项正确.
C
第*页
研习任务二
情境 导学
如图所示是火星冲日的年份示意图：
（1）观察图中地球、火星的位置，比较地球和火星的公转周期哪个更长？
提示：由题图可知，地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离，根据开普勒第三 定律可得：火星的公转周期更长一些.
（2）已知地球的公转周期是一年，由此计算火星的公转周期还需要知道哪 些数据？
提示：还需要知道地球、火星各自轨道的半长轴.
（3）地球、火星的轨道可近似看成圆轨道，开普勒第三定律还适用吗？
深化 理解
2. 开普勒第二定律“在相等的时间内扫过的面积相等”是对于同一行星（或同一轨 道上的行星）而言的，不同轨道上的行星在相等时间内扫过的面积并不相等.
4. 研究行星绕太阳运动时，常量k只与太阳的质量有关；研究卫星绕地球运动时，常 量k只与地球的质量有关.
研习 经典
角度1 开普勒第二定律的应用
AD
A. 在冬至日前后，地球绕太阳的运行速率较大
B. 在夏至日前后，地球绕太阳的运行速率较大
C. 春夏两季与秋冬两季时间相等
D. 春夏两季比秋冬两季时间长
[解析] 冬至日前后，地球位于近日点附近，夏至日前后，地球位于远日点附近，由 开普勒第二定律可知地球在近日点速率最大，A正确，B错误；地球在春夏两季运行 的平均速率比在秋冬两季运行的平均速率小，又因所走路程基本相等，故春夏两季比 秋冬两季时间长，C错误，D正确.
A. 0.8年 B. 2年 C. 3年 D. 4年
B
（1）由开普勒第二定律可判定行星（或卫星）运行离中心天体越近，速度越 大；行星（或卫星）运行离中心天体越远，速度越小.
（2）知道了行星到太阳的距离，就可以由开普勒第三定律计算或比较行星绕太 阳运行的周期.反之，知道了行星的周期，也可以计算或比较其到太阳的距离.
A. 2042年 B. 2052年 C. 2062年 D. 2072年
C
知识 构建
第*页
课堂强研习 合作学习 精研重难
课后提素养
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. 地心说是正确的，日心说是错误的
解析：由开普勒定律可知，所有行星绕太阳做椭圆运动，太阳不是宇宙的中心，太阳 围绕银河系中心旋转，而银河系不过是宇宙中千亿个星系中微不足道的一个，故A、 B、D错误，C正确.
C
A. 面积S1＞S2
B. 卫星在轨道A点的速度小于其在B点的速度
C. T2＝Ca3，其中C为常数，a为椭圆半长轴
D. T2＝C'b3，其中C'为常数，b为椭圆半短轴
C
解析：根据开普勒第二定律可知，卫星与地球的连线在相同时间内扫过的面积相等， 故面积S1＝S2，选项A错误；根据开普勒第二定律可知，卫星在轨道A点的速度大于其 在B点的速度，选项B错误；根据开普勒第三定律：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，可知a、b为椭圆半长轴，C、C'为常数，故选项 C正确，D错误.
C. 行星从A到A'的时间小于从B到B'的时间
D. 太阳一定在该椭圆的一个焦点上
BD
D. 2倍
C
A
第*页
课时作业（十） 行星的运动
[基础训练]
A. 哥白尼 B. 伽利略
C. 开普勒 D. 布鲁诺
解析：日心说的代表人物是哥白尼.
A
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
A. 地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动
B. 太阳是宇宙的中心，地球是围绕太阳运动的一颗行星
C. 宇宙每时每刻都是运动的，静止是相对的
D. 不论是日心说还是地心说，在研究行星运动时都是有局限性的
解析：宇宙是一个无限的空间，太阳系只是其中很小的一个星系，太阳和地球都不是 宇宙的中心，宇宙中任何天体都在运动，但选择合适参考系，“静止”是有意义的， 故C、D正确.
CD
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
A. F点 B. A点 C. E点 D. O点
解析：行星在B点的速度比在A点的速度小，太阳位于焦点上，且远日点速度小于近 日点速度，故太阳位于E点.故选C.
C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
A. 1∶2 D. 1∶4
C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
A. 火星和地球的质量之比
B. 火星和太阳的质量之比
C. 火星和地球到太阳的距离之比
D. 火星和地球绕太阳运行的速度大小之比
CD
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
7. 国际天文学联合会大会投票，通过了新的行星定义，冥王星被
排除在太阳系大行星行列之外，太阳系的大行星数量由九颗减为
八颗.若将八大行星绕太阳运行的轨迹可粗略地认为是圆，各星
球半径和轨道半径如下表所示：
行星名称 水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星
星球半径
（×106 m） 2.44 6.05 6.37 3.39 69.8 58.2 23.7 22.4
轨道半径
（×1011m） 0.579 1.08 1.50 2.28 7.78 14.3 28.7 45.0
A. 80年 B. 120年 C. 165年 D. 200年
C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
8. 天文观测发现某小行星绕太阳的周期是27年，它离太阳的最小距离是地球轨道半 径的2倍，求该小行星离太阳的最大距离是地球轨道半径的几倍？
答案：16倍
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
[能力提升]
A. 夏至时地球的运行速度最大
D. 太阳既在地球公转轨道的焦点上，也在火星公转轨道的焦点上
D
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
11. 某飞船绕地球做半径为R的圆周运动，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，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.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11