7.1 行星的运动—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册课件18张PPT

第七章 万有引力与宇宙航行
第1节 行星的运动
学科素养目标
1.了解地心说和日心说,了解人类认识行星运动规律过程的曲折性,感悟真理来之不易。
2.知道开普勒行星运动定律的内容,知道在中学阶段研究行星运动时的近似处理。
3.能用开普勒行星运动定律分析一些简单的行星运动问题。
1.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？
2.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？
地心说VS日心说
1.地心说
(1) 是宇宙的中心，是静止不动的；
(2)太阳、月亮以及其他行星都绕 运动；
(3)地心说的代表人物是古希腊科学家 .

地球
地球
托勒密
2.日心说
(1) 是宇宙的中心，是静止不动的，
所有行星都绕太阳做________ ；
(2)地球是绕 旋转的行星；月球是绕 旋转的卫星，它绕地球做匀速圆周运动，同时还跟地球一起绕太阳旋转；
太阳
匀速圆周运动
太阳
地球
一、开普勒定律
开普勒第一定律（轨道定律）
所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
绘制椭圆
以用一条细绳和两只图钉来画椭圆。如图7.1-1，把白纸铺在木板上，然后按上图钉。把细绳的两端系在图钉上，用一支铅笔紧贴着细绳滑动，使绳始终保持张紧状态。铅笔在纸上画出的轨迹就是椭圓，图钉在纸上留下的痕迹叫作椭圆的焦点。保持绳长不变，当两焦点不断靠近时，椭圆形状如何变化?焦点重合时，半长轴转变为什么?
2.开普勒第二定律： （面积定律）
太阳和行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等。
３．开普勒第三定律（周期定律）
所有行星的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．
a
F
F
地球
比值k是与行星无关而只与太阳有关的恒量．
例题1
(多选)如图所示,土星和火星都在围绕太阳公转,根据开普勒行星运动定律可知(　　)
A.土星远离太阳的过程中,它的速度将减小
B.土星和火星绕太阳的运动是完美的匀速圆周运动
C.土星比火星的公转周期大
D.土星远离太阳的过程中,它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积逐渐增大
AC
行星运动的近似处理
1.行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在 .
2.行星绕太阳做 运动.
3.所有行星的 的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都

相等，即 .
圆心
匀速圆周
轨道半径
太阳系八大行星轨道示意图
例题2
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。
解析　飞船沿椭圆轨道返回地面,由题图可知,飞船由A点运动到B点所需要的时间
刚好是沿图中椭圆轨道运动一周所用时间的一半,椭圆轨道的半长轴为?,设飞
船沿椭圆轨道运动的周期为T'。
根据开普勒第三定律有?=?
解得T'=T?=??
所以飞船由A点运动到B点所需要的时间为t=?=??。
答案??????
课堂练习
1、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,则P与Q的周期之比约为(　　)
A.2∶1 B.4∶1 C.8∶1 D.16∶1
C　
课堂练习
2.北斗卫星导航系统由一组轨道高低不同的人造地球卫星组成。高轨道卫星是地球同步卫星,其周期为24小时,轨道半径约为地球半径的6.6倍。若某低轨道卫星的周期为12小时,则这颗低轨道卫星的轨道半径与地球半径之比约为(　　)
A.4.2 B.3.3 C.2.4 D.1.6
A
3.二十四节气中的春分与秋分均为太阳直射赤道,春分为太阳从南回归线回到赤道,秋分则为太阳从北回归线回到赤道。2020年3月20日为春分,9月22日为秋分,可以推算从春分到秋分为186天,而从秋分到春分为180天。设以上两个时间段内地球公转的轨迹长度相等,如图所示,关于上述自然现象,下列
说法正确的是(　　)
A.从春分到秋分地球离太阳远
B.从秋分到春分地球离太阳远
C.夏天地球离太阳近
D.冬天地球离太阳远
A