《学霸笔记 同步精讲》第三章万有引力定律 1.天体运动（课件）高中物理教科版必修二

(共31张PPT)
1.天体运动
第三章
2026
内容索引
01
02
03
自主预习 新知导学
合作探究 释疑解惑
课堂小结
04
随堂练习
课标定位
素养阐释
1.了解人类对行星运动规律的认识历程。
2.知道开普勒行星运动定律的内容。能用开普勒三定律分析一些简单的行星运动问题。
1.通过行星运动规律的认识历程,培养学生的科学态度与责任。
2.通过开普勒行星运动定律学习形成物理观念。
自主预习 新知导学
一、中国古代对宇宙的认识
1.盖天说:盖天说出现于周代,主张“天圆如张盖,地方如棋局”的 天圆地方 说。
2.浑天说:浑天说始于战国时期,在长期的发展中,浑天说成为我国古代宇宙理论的 主流 学说。
3.浑天仪:浑天仪是西汉时期落下闳制造的用于测量 天体位置 的仪器,是我国古代天文学领域的一项杰出成就。
二、地心说与日心说
1.地心说:古希腊学者托勒密构建了地心宇宙体系。他认为 地球 位于宇宙的中心,是 静止不动 的,其他天体围绕 地球 转动。
2.日心说:波兰天文学家哥白尼提出日心说,认为 太阳 是静止不动的,地球和别的行星一样,围绕 太阳 运行,只有太阳固定在这个体系的中心。
3.现在看来日心说是完全正确的吗
提示：日心说认为太阳是静止不动的,太阳是宇宙的中心,实际上,在银河系中,太阳不是静止不动的,而是运动的,太阳也不是宇宙的中心,所以,现在看来日心说不是完全正确的。
三、开普勒行星运动定律
1.开普勒第一定律: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。
2.开普勒第二定律:从太阳到行星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:行星轨道 半长轴的三次方 与 公转周期的二次方 的比是一个常量。其表达式为 =k,其中r代表椭圆轨道的半长轴,T代表公转周期,k是一个与行星 无关 (填“有关”或“无关”)的常量。
4.根据开普勒第一定律,太阳系的所有行星轨道的共同之处是什么
提示：根据开普勒第一定律,太阳处于所有椭圆轨道的一个焦点上,因此,太阳系的所有行星轨道的共同之处是它们有一个共同的焦点。
【思考讨论】
1.判断下列说法的正误。
(1)宇宙的中心是太阳,所有行星都在绕太阳做匀速圆周运动。(　　)
(2)围绕太阳运动的行星的速率是一成不变的。(　　)
(3)开普勒定律仅适用于行星绕太阳的运动。(　　)
(4)行星轨道的半长轴越长,行星的周期越长。(　　)
×　
×　
×　
×　
2.开普勒分别于1609年和1619年发表了他发现的行星运动规律,后人称之为开普勒行星运动定律。关于开普勒行星运动定律,下列说法正确的是
(　　)
A.所有行星绕太阳运动的轨道都是圆,太阳处在圆心上
B.对任何一颗行星来说,离太阳越近,运行速率就越大
C.行星公转周期与行星的质量有关
D.所有行星的轨道的半长轴与公转周期成正比
B
提示：根据开普勒第一定律: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,故A错误;根据开普勒第二定律:对每一个行星而言,从太阳到行星的连线在相同时间内扫过相等的面积,所以对任何一颗行星来说,离太阳越近,运行速率就越大,故B正确;由开普勒第三定律
=k,可知半长轴的三次方与公转周期的二次方成正比,式中的k只与中心体的质量有关,即与恒星质量有关,故C、D错误。故选B。
3.讨论在开普勒第三定律中,各个行星绕太阳转动的k值(半长轴的三次方与公转周期的二次方之比)是否相同 k值的大小由什么决定
提示：在开普勒第三定律中,各个行星绕太阳转动的k值均相同; k值的大小仅由系统的中心天体的质量决定。
合作探究 释疑解惑
知识点一
中国古代对宇宙的认识　地心说与日心说
【问题引领】
请阅读教材中的相关内容,回答下列问题。
(1)“日心说”和“地心说”哪个更准确呢
(2)“日心说”的观点是否绝对正确
提示：(1)“日心说”更准确。“日心说”之所以能够战胜“地心说”是因为“日心说”能解释“地心说”不能解释的很多现象,就是说“日心说”比“地心说”更科学,更接近事实。
(2)“日心说”也并不是绝对正确的,因为太阳只是太阳系的一个中心天体,而太阳系只是宇宙中众多星系之一,所以太阳并不是宇宙的中心,也不是静止不动的。“日心说”只是比“地心说”更准确一些罢了。
【归纳提升】
1.地心说的意义:地心说是世界上第一个行星体系模型,并且第一次提出地球是“球形”和“运动轨道”的概念,从而使人们能对行星的运动进行定量计算,推测行星到达的位置。人们根据地心说模型在一定程度上正确地预测天象,在当时的生产实践中起到了一定的作用。
2.日心说的局限性:日心说认为太阳是宇宙的中心,实际上太阳只是太阳系的中心,并不是宇宙的中心;日心说没能摆脱地心说的错误观念,认为行星在圆轨道上做匀速圆周运动,实际上所有的行星轨道都是椭圆,运动速度的大小也不是恒定的。
画龙点睛 地心说和日心说表明科学是逐步发展的,没有“终极真理”。
【典型例题】
【例题1】 (多选)关于地心说和日心说,下列说法正确的是(　　)
A.地心说的参考系是地球
B.日心说的参考系是太阳
C.地心说和日心说只是参考系不同,两者具有等同的价值
D.日心说是由开普勒提出来的
答案：AB
解析：地心说认为地球是宇宙的中心,太阳及其他天体围绕地球运行,日心说认为太阳是宇宙的中心,地球和别的行星一样绕太阳运行,故A、B正确;由于古代人缺乏足够的宇宙观测数据,以及怀着以人为本的观念,故他们误认为地球就是宇宙的中心,而其他的天体都是绕着地球而运行的,而日心说是在足够的天文观测的数据基础上由哥白尼提出的,符合科学研究的结果,而不是人们臆想出来的,是科学的一大进步,故两者具有不能等同的价值,故C、D错误。
科学思维 (1)地心说的主要内容是地球是宇宙的中心,是静止不动的。
(2)日心说的主要内容是太阳是宇宙的中心,是静止不动的。
【变式训练1】 (多选)下列说法正确的是(　　)
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.日心说和地心说都是错误的
答案：CD
解析：地心说和日心说都不完善,太阳、地球等天体都是运动的,不可能静止,故B错误,D正确;地球是绕太阳运动的一颗普通行星,并非宇宙的中心天体,故A错误,C正确。
【问题引领】
知识点二
开普勒行星运动定律
下图为地球绕太阳运动的示意图及春分、夏至、秋分、冬至时地球所在的位置。
(1)太阳是否在轨道平面的中心
夏至、冬至时地球到太阳的距离
是否相同
(2)一年之内秋、冬两季比春、夏
两季为什么要少几天
提示：(1)不是。不相同。
(2)秋、冬两季比春、夏两季地球运动得快。
【归纳提升】
定律 认识角度 理解
开普勒第一 定律 对空间分布的认识 太阳是所有轨道的一个共同焦点
不同行星的轨道是不同的,可能相差很大
行星的椭圆轨道很接近圆,半长轴与半短轴接近
开普勒第二定律 对速度大小的认识 近日点速度最大,远日点速度最小
开普勒第三 定律 对周期长短的认识 椭圆轨道半长轴越长的行星,其公转周期越长;反之,其公转周期越短
该定律不仅适用于行星,也适用于其他天体
常数k与其中心天体有关
画龙点睛 开普勒三定律是对行星绕太阳运动的总结,实践表明该定律也适用于其他天体的运动,如月球绕地球的运动、卫星(或人造卫星)绕行星的运动。
【典型例题】
【例题2】 为了探测引力波,“天琴计划”预计发射地球卫星P,其轨道半径约为地球半径的16倍;另一地球卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍。P与Q的周期之比约为(　　)
A.2∶1　　　B.4∶1　　　C.8∶1　　　D.16∶1
答案：C
科学思维 应用开普勒定律注意的问题
(1)适用对象:开普勒定律不仅适用于行星,也适用于卫星,只不过此时
=k,比值k是由中心天体所决定的另一恒量,与环绕天体无关。
(2)定律的性质:开普勒定律是总结行星运动的观察结果而总结出来的规律。它们每一条都是经验定律,都是从观察行星运动所取得的资料中总结出来的。
【变式训练2】 如图所示,B为绕地球沿椭圆轨道运行的卫星,椭圆的半长轴为a,运行周期为TB;C为绕地球沿圆周运动的卫星,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.卫星B和卫星C运动的速度大小均不变
C. ,该比值的大小与地球和卫星有关
D. ,该比值的大小不仅与地球有关,还与太阳有关
答案：A
解析：由开普勒第一定律可知,选项A正确;由开普勒第二定律可知,B卫星绕地球转动时速度大小在不断变化,选项B错误;由开普勒第三定律可知,
=k,比值的大小仅与地球有关,选项C、D错误。
课堂小结
随堂练习
1.(日心说的提出)日心说的代表人物是(　　)
A.托勒密 B.哥白尼
C.布鲁诺 D.第谷
答案：B
解析：日心说的代表人物是哥白尼,布鲁诺是宣传日心说的代表人物。
答案:B
2.(开普勒第二定律)1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星。如图所示,设卫星在近地点、远地点的速度分别为v1、v2,则(　　)
A.v1B.v1>v2
C.v1=v2
D.v1、v2大小无法比较
解析:根据开普勒第二定律有v1>v2。
3.(开普勒第一、第二定律)某行星绕太阳运动的轨道如图所示,则以下说法不正确的是(　　)
A.太阳一定在椭圆的一个焦点上
B.该行星在a点的速度比在b、c两点的速度都大
C.该行星在c点的速度比在a、b两点的速度都大
D.行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积是相等的
答案：C
解析：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,则A正确;对每一个行星而言,太阳和行星的连线在相同时间内扫过的面积相等,即近日点速度快,远日点速度慢,则B、D正确,C错误。