(共22张PPT)
行星的运动
学习目标：
1.了解地心说与日心说的主要内容和代表人物
2.理解开普勒行星运动定律，知道开普勒第三定律中k值的大小只与中心天体有关
3.知道行星运动在中学阶段研究过程中的近似处理
1．地心说
内容：地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动
代表人物：托勒密
2．日心说
内容：太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动
代表人物：哥白尼
3.1
开普勒第一定律
内容：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上
认识角度：对空间分布的认识
理解：不同行星的轨道是不同的，可能相差很大
3.2
开普勒第二定律
内容：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等
认识角度：对速度大小的认识
理解：近日点速度最大，远日点速度最小
3.3
开普勒第三定律
内容：所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等
认识角度：对周期长短的认识
理解：椭圆轨道半长轴越长的行星，
其公转周期越长
该定律不仅适用于行星，也适用于其他天体该定律
常数k只与其中心天体有关
3.4开普勒定律说明
开普勒行星运动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
开普勒第二定律与第三定律的区别：前者揭示的是同一行星在距太阳不同距离时的运动快慢的规律，后者揭示的是不同行星运动快慢的规律
绕同一中心天体运动的轨道分别为椭圆、圆的天体，k值相等，即
3.5
适用范围：既适用于做椭圆运动的天体，也适用于做圆周运动的天体；既适用于绕太阳运动的天体，也适用于绕其他中心天体运动的天体
3.6
用途
求周期：两颗绕同一中心天体运动的行星或卫星，知道其中一颗的周期及它们的半长轴(或半径)，可求出另一颗的周期
求半长轴：两颗绕同一中心天体运动的行星或卫星，知道其中一颗的半长轴(或半径)及它们的周期，可求出另一颗的半长轴(或半径)
3.7应用步骤
(1)判断两个行星的中心天体是否相同，只有对同一个中心天体开普勒第三定律才成立
(2)明确题中给出的周期关系或半径关系
(3)根据开普勒第三定律
列式求解
3.8近似法
（1）行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心
（2）对某一行星来说，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
（3）所有行星轨道半径r的三次方跟它的公转周期T的二次方的比值都相等
1.随堂判断
(1)宇宙的中心是太阳，所有行星都在绕太阳做匀速圆周运(
)
(2)开普勒定律仅适用于行星绕太阳的运动(
)
(3)所有行星绕太阳运转的周期都是相等的
(
)
(4)在中学阶段可认为地球围绕太阳做圆周运动
(
)
(5)行星的轨道半径和公转周期成正比
(
)
(6)公式＝k中的a可认为是行星的轨道半径
(
)
1
×
2
×
3
×
4
√
5
×
6
√
2．下述说法中正确的有( )
A．一天24
h，太阳以地球为中心转动一周是公认的事实
B．由开普勒定律可知，各行星都分别在以太阳为圆心的各圆周上做匀速圆周运动
C．太阳系的八颗行星中，水星离太阳最近，由开普勒第三定律可知其运动周期最小
D．月球也是行星，它绕太阳一周需一个月的时间
2
C 地球以太阳为中心转动是公认的事实，故A错误；各行星都分别在以太阳为焦点，做椭圆运动，故B错误；由开普勒第三定律可知：水星离太阳最近，则运动的周期最小，C正确；月球是地球的卫星，它绕地球一周需一个月的时间，故D错误
3．关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是( )
A．所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动
B．行星绕太阳运动时，太阳位于行星轨道的中心处
C．行星在椭圆轨道上绕太阳运动的过程中，其速度与行星和太阳之间的距离有关，距离小时速度小，距离大时速度大
D．离太阳越近的行星运动周期越短
3
D 不同行星绕太阳运动时的椭圆轨道不同，但有一个共同的焦点，即太阳位置，A、B均错误；由开普勒第二定律知，行星离太阳距离小时速度大，距离大时速度小，C错误；运动的周期T与半长轴a满足第三定律，D正确
4．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
4
C 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；每一个行星而言，太阳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
5．(多选)关于卫星绕地球的运动，根据开普勒定律，我们可以推出的正确结论有( )
A．人造地球卫星的轨道都是椭圆，地球在椭圆的一个焦点上
B．卫星绕地球运动的过程中，其速率与卫星到地心的距离有关，距离小时速率小
C．卫星离地球越远，周期越大
D．同一卫星绕不同的行星运动，
的值都相同
5
AC 由开普勒第一定律知：所有地球卫星的轨道都是椭圆，且地球位于所有椭圆的公共焦点上，A正确；由开普勒第二定律知：卫星离地心的距离越小，速率越大，B项错误；由开普勒第三定律知：卫星离地球越远，周期越大，C正确；开普勒第三定律成立的条件是对同一行星的不同卫星k相等，对于绕不同行星运动的卫星，常数k不同，D错误
6．行星的运动可看作匀速圆周运动，则行星绕太阳运动的轨道半径R的三次方与周期T的平方的比值为常量，即
，下列说法正确的是( )
A．公式
只适用于围绕太阳运行的行星
B．围绕同一星球运行的行星或卫星，k值不相等
C．k值与被环绕星球的质量和行星或卫星的质量都有关系
D．k值仅由被环绕星球的质量决定
6
D 公式
适用于所有环绕天体围绕中心天体的运动，故A错误；围绕同一星球运行的行星或卫星，k值相等；围绕不同星球运行的行星或卫星，k值不相等，故B错误；常数k是由中心天体质量决定的，即仅由被环绕星球的质量决定，故C错误，D正确
7．某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示，F1和F2是椭圆轨道的两个焦点，行星在A点的速率比在B点的大，则太阳是位于( )
A．B
B．F1
C．A
D．F2
7
B 根据开普勒第二定律，对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积．行星在近日点速率大于在远日点速率，即A为近日点，B为远日点，太阳位于F1，故B正确行星的运动习题
1．日心说被人们接受的原因是( )
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得简单了
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．(多选)关于行星绕太阳运动的说法正确的是( )
A．太阳系中的八大行星有一个共同的轨道焦点
B．太阳系中的八大行星的轨道有的是圆形，并不都是椭圆
C．行星的运动方向总是沿着轨道的切线方向
D．行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直
3．(多选)16世纪，哥白尼根据天文观测的大量资料，经过40多年的天文观测和潜心研究，提出“日心说”的如下四个基本论点，这四个论点目前看存在缺陷的是( )
A．宇宙的中心是太阳，所有行星都绕太阳做匀速圆周运动
B．地球是绕太阳做匀速圆周运动的行星，月球是绕地球做匀速圆周运动的卫星，它绕地球运转的同时还跟地球一起绕太阳运动
C．天空不转动，因为地球每天自西向东转一周，造成太阳每天东升西落的现象
D．与日地距离相比，恒星离地球都十分遥远，比日地间的距离大得多
4．一恒星系统中，行星a绕恒星做圆周运动的公转周期是0.6年，行星b绕恒星做圆周运动的公转周期是1.9年，根据所学知识比较两行星到恒星的距离关系( )
A．行星a距离恒星近
B．行星b距离恒星近
C．行星a和行星b到恒星的距离一样
D．条件不足，无法比较
5．(多选)哈雷彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆，下列说法中正确的是( )
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．若彗星周期为76年，则它的半长轴是地球公转半径的76倍
6．月球绕地球运动的周期约为27天，则月球中心到地球中心的距离R1与地球同步卫星(绕地球运动的周期与地球的自转周期相同)到地球中心的距离R2之比R1∶R2约为( )
A．3∶1
B．9∶1
C．27∶1
D．18∶1
7．长期以来“卡戎星(Charon)”被认为是冥王星唯一的卫星，它的公转轨道半径r1＝19
600
km，公转周期T1＝6.39天。2006年，天文学家发现两颗冥王星的小卫星，其中一颗的公转半径r2＝48
000
km，则它的公转周期T2最接近于( )
A．15天
B．25天
C．35天
D．45天
8.如图所示，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
9．两个质量分别是m1、m2的人造地球卫星，分别绕地球做匀速圆周运动，若它们的轨道半径分别是R1和R2，则它们的运行周期之比是多少？
10．太阳系有八大行星，八大行星离太阳的远近不同，绕太阳运转的周期也不相同．下列反映周期与轨道半径关系的图象中正确的是( )
A B C D
11．如图所示是行星m绕恒星M运动情况的示意图，下列说法正确的是( )
A．速度最大点是B点
B．速度最小点是C点
C．m从A到B做减速运动
D．m从B到A做减速运动
12．阋神星是一个已知最大的属于柯伊伯带及海王星外天体的矮行星，因观测估算比冥王星大，在公布发现时曾被其发现者和NASA等组织称为“第十大行星”．若将地球和阋神星绕太阳的运动看作匀速圆周运动，它们的运行轨道如图所示．已知阋神星绕太阳运行一周的时间约为557年，设地球绕太阳运行的轨道半径为R，则阋神星绕太阳运行的轨道半径约为( )
A.R
B.R
C.R
D．557R
13．如图所示是行星m绕恒星M运动情况的示意图，下列说法正确的是( )
A．速度最大点是B点
B．速度最小点是C点
C．m从A到B做减速运动
D．m从B到A做减速运动
14．由中国自主研制的世界上第一颗空间量子科学实验卫星“墨子”号完成在轨测试，其运行轨道为如图所示的绕地球E运动的椭圆轨道，地球E位于椭圆的一个焦点上．轨道上标记了墨子卫星经过相等时间间隔(Δt＝，T为轨道周期)的位置．如果作用在卫星上的力只有地球E对卫星的万有引力，则下列说法正确的是( )
A．面积S1>S2
B．卫星在轨道A点的速度小于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
15．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，则过近日点时行星的速率为
( )
A．vb＝va
B．vb＝va
C．vb＝va
D．vb＝va
16.月球环绕地球运动的轨道半径约为地球半径的60倍，运行周期约为27天．应用开普勒定律计算：在赤道平面内离地多高时，人造地球卫星随地球一起转动，就像停留在天空中不动一样？(R地＝6
400
km)
17．土星直径为119
300
km，是太阳系统中第二大行星，自转周期只需10
h
39
min，公转周期为29.4年，距离太阳1.432×109
km.土星最引人注目的是绕着其赤道的巨大光环．在地球上人们只需要一架小型望远镜就能清楚地看到光环，环的外沿直径约为274
000
km.请由上面提供的信息，估算地球距太阳有多远．(保留三位有效数字)
行星的运动习题答案
1
B 日心说的观点主要是以太阳为参考系来研究其他行星的运动，这样其他行星的运动形式变得简单，便于描述和研究，而地心说是以地球为参考系，来研究太阳及其他星体的运动，运动形式非常复杂，不便于描述和研究，故B选项正确
2
AC 太阳系中的八大行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，而太阳位于八大行星椭圆轨道的一个公共焦点上，选项A正确，B错误；行星的运动是曲线运动，运动方向总是沿着轨道的切线方向，选项C正确；行星从近日点向远日点运动时，行星的运动方向和它与太阳连线的夹角大于90°，行星从远日点向近日点运动时，行星的运动方向和它与太阳连线的夹角小于90°，选项D错误
3
ABC 所有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；行星在椭圆轨道上运动的周期T和轨道半长轴满足＝恒量，故所有行星实际并不是在做匀速圆周运动
4
A [根据开普勒第三定律＝可知ra＜rb，故选A.]
5
ABC 根据开普勒第二定律，为使相等时间内扫过的面积相等，则应保证近日点与远日点相比在相同时间内走过的弧长要大，因此在近日点彗星的线速度(即速率)、角速度都较大，选项A、B正确．而向心加速度a＝，在近日点，v大，R小，因此a大，选项C正确．根据开普勒第三定律＝k，则＝＝762，即r1＝r2，选项D错
6
B [由开普勒第三定律有＝，所以＝＝＝，选项B正确，A、C、D错误．]
7
B [据开普勒第三定律得：＝，
T2＝天≈24.5天]
8
C 由于r卫＝r月，T月＝27天，由开普勒第三定律＝，可得T卫＝1天，故选项C正确
9
解析 所有人造卫星在绕地球运转时，都遵守开普勒第三定律．因此，对这两个卫星有＝，所以它们的运行周期之比＝.
10
D 由开普勒第三定律知＝k，所以R3＝kT2，D正确
11
C 由开普勒第二定律可知，近日点时行星运行速度最大，远日点时行星运行速度最小，因此A、B错误；行星由A向B运动的过程中，行星与恒星的连线变长，其速度减小，故C正确，D错误
12
C 由开普勒第三定律＝，得r阋＝R
13
C 由开普勒第二定律可知，近日点时行星运行速度最大，远日点时行星运行速度最小，因此A、B错误；行星由A向B运动的过程中，行星与恒星的连线变长，其速度减小，故C正确，D错误
14
C 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B点的速度，选项B错误；根据开普勒第三定律可知＝C，故选项C正确，D错误
15
C 如图所示，若行星从轨道的远日点A经足够短的时间Δt运动到A′点，从轨道的近日点B经时间Δt运动到B′点．因Δt很小，OBB′和OAA′都可看成扇形，则SOAA′＝vaaΔt，SOBB′＝vbbΔt，由开普勒第二定律知SOAA′＝SOBB′，联立以上三式得vb＝va，C正确
16
解析 月球和人造地球卫星都环绕地球运动，故可用开普勒第三定律求解。当人造地球卫星相对地球不动时，则人造地球卫星的周期同地球自转周期相等
设人造地球卫星轨道半径为R、周期为T
根据题意知月球轨道半径为60R地，周期为T0＝27天，则有：＝整理得：
R＝×60R地＝×60R地＝6.67R地
卫星离地高度H＝R－R地＝5.67R地＝5.67×6
400
km＝3.63×104
km
17
解析 根据开普勒第三定律有：＝k，k只与太阳质量有关．则＝，其中T为公转周期，R为行星到太阳的距离．代入数值得：＝得R地＝1.50×1011
m＝1.50×108
km
