天体
名称 轨道半径 r
（天文单位） 公转周期
T（年） r/T r2/T r3/T2
水星 0.39 0.24 1.63 0.63 1.03
金星 0.72 0.62
地球 1 1
火星 1.52 1.88
木星 5.2 11.9
土星 9.54 29.5
天王星 19.2 84
海王星 30.1 165
月球 0.0025 0.07479 0.0334 0.000084 0.0000027931
同步卫星 0.0002733 0.002739726
神州飞船 0.0000424733 0.0001636225
第六章 万有引力与航天
第1节 行星的运动
天真的童年：
古代人类朴素的宇宙观
古代中国
盖天说“天圆如张盖，地方如棋局”
浑天说“浑天如鸡子，天体圆如弹丸，地如鸡中黄”
宣夜说“天了无质，仰而瞻之，高远无极”、“日月众星，自然浮生虚空之中”
古代西方
古希腊 地球在中心，天体绕地球做匀速圆周运动
柏拉图 用匀速圆周运动的组合描述行星运动
亚里士多德 日月行星在以地球为中心的同心球壳中运行
地心说 日心说
基本观点 地球是宇宙的中心，是静止不动的；太阳、月亮及其它行星都绕地运动 太阳是静止不动的，地球和其它行星围绕太阳运动行星做圆周运动
代表人物 托勒密 哥白尼
争论焦点 宇宙的中心？
困惑的青春：地心说与日心说
行星逆行
托勒密
哥白尼
VS
信仰的危机
威胁到了教会的统治地位
支持日心说的科学家受到了教会的压制和迫害
哥白尼 《天体运行论》的出版
“在真理面前我半步也不会退让！”
——布鲁诺
布鲁诺
思考中走向成熟：开普勒定律及其建立
第谷
开普勒
开普勒（1571-1630）的研究
高难度工作，从第谷数据寻找行星运动规律
科学研究的一般过程
猜想—事实检验—完善—再检验—再完善
坚持不懈的科学精神
不怕失败，70多次尝试，16年的努力，否定19种假设
勇于创新的精神
从“匀速圆周运动”到 “偏心圆形轨道”到“椭圆”
严谨的科学态度
没有放过“8角分”的偏差
使哥白尼日心说取得了彻底的胜利
后人将他的发现称为开普勒行星运动定律。
椭圆
椭圆
椭圆
焦点
轨道
行星轨道的近圆性
看课本上太阳系八颗行星的轨道图
实际上绝大多数行星绕太阳的轨道十分接近于圆，可以认为太阳在圆心处；
行星轨道的半长轴近似可以看成圆的半径
中学阶段，我们可以近似按照圆轨道处理行星的运动问题
连线
相等的时间
面积
面积
北半球春夏两季186天，秋冬两季179天
a
半长轴
三
公转周期
二
周期
太阳系行星数据
开普勒行星运动定律为我们描述了一幅简洁清晰的太阳系行星运动图景。也使得日心说观点与天文观测事实高度的一致起来。
古代朴素宇宙观
牛顿力学体系建立
托勒密本轮均轮理论
哥白尼发表《天体运行论》
布鲁诺使日心说广泛传播宣传
第谷进行精确天文观测
开普勒完成行星运动定律
哈雷预测彗星回归
2世纪
1543
1600
1619
1682
人类认识行星运动的历程
1581
这节课我们学习了开普勒行星运动定律，也重温了一代科学先驱突破中世纪的黑暗，坚持真理，不懈奋斗，迎来近代科学黎明的一段历程。从他们的事迹中我们感受到很多。
真理没有尽头，科学永远不会停止进步。科学观念、科学方法、科学态度和科学精神，组成了一个有机的整体，指引着人类在探索自然的道路上不断前行，让我们一起努力。
形成检测
1、两颗小行星都绕太阳做圆周运动，它们的周期分别是T和3T， 试求它们绕太阳运转的轨道半径之比？
形成检测
2、有一行星，距离太阳的平均距离是地球到太阳平均距离的８倍，则该行星绕太阳公转周期是多少年？
形成检测
3、地球公转运行的轨道半径Ｒ＝1.49×1011m,若把地球的公转周期称为１年，土星运行的轨道半径是ｒ＝1.43×1012m，那么土星的公转周期多长？
谢谢
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第6章 万有引力与航天
第1节 行星的运动
一、不定项选择题
1.1990年4月25日，科学家将哈勃天文望远镜送上距地球表面约600km的高空，使得人类对宇宙中星体的观测与研究有了极大的进展.假设哈勃望远镜沿圆轨道绕地球运行.已知地球半径为6.4×106m，利用地球同步卫星与地球表面的距离为3.6×107m这一事实可得到哈勃望远镜绕地球运行的周期，以下数据中最接近其运行周期的是( ).
A .0.6小时 B .1.6小时 C .4.0小时 D .24小时
2.某彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆，下面说法中正确的是( )
A．彗星在近日点的速率大于在远日点的速率
B．彗星在近日点的角速度大于在远日点的角速度
C．彗星在近日点的向心加速度大于在远日点的向心加速度
D．若彗星公转周期为75年，则它的半长轴是地球公转半径的75倍
3．某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为月球绕地球运转半径的，设月球绕地球运动的周期为27天，则此卫星的运转周期大约是( )
A.天 B.天 C．1天 D．9天
4.下列说法正确的是（ ）
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．太阳是静止不动的
5.如图所示，某行星沿椭圆轨道运行，远日点离太阳的距离为a，近日点离太阳的距离为b，过远日点时行星的速率为va，则过近日点时的速率为( )
A．vb＝ va B．vb＝ va
C．vb＝ va D．vb＝va
6．关于开普勒定律，下列说法正确的是( )
A．开普勒定律是根据哥白尼对行星位置观测记录的大量数据，进行计算分析后获得的结论
B．根据开普勒第二定律，行星在椭圆轨道上绕太阳运动的过程中，其速度随行星与太阳之间距离的变化而变化，距离小时速度大，距离大时速度小
C．行星绕太阳运动的轨道，可以近似看成圆，即可认为行星绕太阳做匀速圆周运动
D．开普勒定律，只适用于太阳系，对其他恒星系不适用；卫星(包括人造卫星)绕行星的运动，是不遵循开普勒定律的
7．把火星和地球绕太阳运行的轨道视为圆，由火星和地球绕太阳运动的周期之比可求得( )
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速度大小之比
8．如图所示，2006 年8月24日晚，国际天文学联合会大会投票，通过了新的行星定义，冥王星被排除在行星行列之外，太阳系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粗略地认为是圆，各星球半径和轨道半径如表所示。
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 (×106m) 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
从表中所列数据可以估算出海王星的公转周期最接近( )
A．80年 B．120年 C．165年 D．200年
9．在天文学上，春分、夏至、秋分、冬至将一年分为春、夏、秋、冬四季。如图所示，从地球绕太阳的运动规律入手，下列判断正确的是( )
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
二、计算题
10. 飞船沿半径为R的圆周绕地球运动，其周期为T,地球半径为R0,若飞船要返回地面，可在轨道上某点A处将速率降到适当的数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运行，椭圆与地球表面在B点相切，求飞船由A点到B点所需要的时间。
参考答案
1.B
2.ABC
3.C
4.答案：AB
5.[答案] C
6.BC
7.CD
8.C
9.AD
10.
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§6.1 行星的运动
【学习目标】
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及其科学价值；
3、了解观察的方法在认识行星运动规律中的作用；
4、体会科学家们在行星运动的探索和研究中表现出的科学态度和科学精神。。
【重、难点】
理解开普勒三定律的内容及其简单应用，了解人类对行星运动规律的认识历程
【前置补偿】
阅读课本，了解人类认识天体运动的历史过程
【探究学习】
一、地心说与日心说
地心说 日心说
基本观点
代表人物
争论焦点
二、开普勒行星运动定律及其建立过程
开普勒第一定律（__________定律）：
所有的行星围绕太阳运动的轨道都是__________，太阳处在_______的一个________上。
做一做：
开普勒第二定律（__________定律）：
对于任意一个行星来说，它与太阳的_________在____________内扫过相等的_______。
这个定律告诉我们，当行星离太阳较近时，运行的速度比较____，离太阳较远时速度较____。
开普勒第三定律（__________定律）：
所有行星的轨道的_________的_____次方跟它的_________的_____次方的比值都相等。
公式表示：
思考：开普勒第三定律中的比值k对哪些天体是相同的？
开普勒行星运动定律的应用：哈雷的预言
例：天文学家哈雷在1682年跟踪过一颗彗星，该彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的18倍，并预言了该彗星再次回来的的时间，你能估算出该彗星的周期吗？
【形成检测】
1.关于日心说被人们所接受的原因是（ ）
A.以地球为中心来研究天体的运动有很多无法解决的问题
B.以太阳为中心来研究天体的运动，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变简单了
C.地球是围绕太阳运转的
D.太阳总是从东边升起，从西边落下
2.关于的常量k，下列说法正确的是（ ）
A．对于所有星球的行星或卫星，k值都相等
B．不同星球的行星或卫星，k值不相等
C．k值是一个与星球无关的常量
D．k值是一个与星球有关的常量
3．关于太阳系中行星运动的轨道，以下说法正确的是（ ）
A．所有行星绕太阳运动的轨道都是圆
B．所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆
C．不同行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴是不同的
D．不同行星绕太阳运动的椭圆轨道是相同的
4．一年四季, 季节更替. 地球的公转带来了二十四节气的变化. 一年里从立秋到立冬的时间里, 地球绕太阳运转的速度___________, 在立春到立夏的时间里, 地球公转的速度___________. (填“变大”、“变小”或“不变”)
5．一颗近地人造地球卫星绕地球运行的周期为84分钟，假如月球绕地球运行的周期为30天，则月球运行的轨道半径是地球半径的_________倍。
参考答案：
1. AB 2. B 3. BC 4.变小，变大 5. 6.4
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