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必修二第七章
7.1行星的运动
很久以前，在仰望星空时，天空中壮丽璀璨的景象便吸引了人们的注意，他们开始探索宇宙的秘密。
新课引入
经过漫长的探索，17世纪，牛顿将天空中的现象与地面上的现象统一起来，成功地解释了天体运行的规律。当下，数千颗人造卫星正在按照万有引力定律为它们“设定”的轨道绕地球运转着。
新课引入
行星运行的轨道有没有共同点、特点？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？
近似于圆形
距离太阳越近的行星周期越短
思考
托勒密
由生活的直接经验认为：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。
地心说:
地心说
日心说:
由天文观测认为：太阳是静止不动的，地球和其他行星都在绕太阳做匀速圆周运动。
日心说
猜想：如果天体的运动必然是匀速圆周运动，那么四季的时间应该相同。
实际上是：秋冬两季比春夏两季时间短。
春天 立春2.4 春分3.20 共92天
夏天 立夏5.5 夏至6.21 共94天
秋天 立秋8.7 秋分9.22 共89天
冬天 立冬11.7 冬至12.21 共90天
天体的运动
丹麦物理学家第谷对行星的进行了长时间观测，留下了大量的观测数据。
开普勒用20年的时间研究了丹麦天文学家第谷的行星观测记录，运用椭圆模型，解释了相关的数据。他还发现了行星运动的其它规律。
天体的运动
焦点
焦点
太阳
●
开普勒定律又名轨道定律：所有行星绕太阳的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
开普勒第一定律
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？
中心
半短轴b
椭圆变大
变为正圆的半径
课堂实验
思考：
行星在远日点的速率与在近日点的速率谁大，为什么？
开普勒第二定律（又名面积定律）：
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。
开普勒第二定律
开普勒第三定律
表达式：
a3
T2
= k
半长轴
行星绕太阳公转的周期
k是一个只与中心天体有关的物理量
开普勒第三定律（又名周期定律） 所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。
k是一个对所有行星都相同的常量
开普勒第三定律
中心天体是地球
行星绕太阳转：
中心天体是太阳
卫星绕地球转：
开普勒第三定律
开普勒第三定律
理想化处理
表达式：
r3
T2
=k
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（线速度）不变，即行星做匀速圆周运动。
3.所以行星轨道半径r的三次方跟它的公转周期T的二次方的比值都相等。
总体来说，就是变椭圆运动为匀速圆周运动来处理，对应的半长轴即为圆的半径。
开普勒第三定律
例1：正确描述行星绕太阳运行规律的是 ( )
A、第谷 B哥白尼 C、开普勒 D、牛顿
例2：在万有引力定律的发现历程中，下列叙述符合史实的是（　　）
A．卡文迪许通过实验推算出来引力常量G的值，被誉为第一个能“称量地球质量”的人
B．丹麦天文学家第谷经过多年的天文观测和记录，提出了“日心说”的观点
C．开普勒通过分析第谷的天文观测数据，发现了万有引力定律
D．伽利略利用“地—月系统”验证了万有引力定律的正确性，使得万有引力定律得到了推广和更广泛的应用
A
C
典型例题
例3：开普勒通过对第谷的多年观测数据的研究，发现了行星围绕太阳运动的规律，后人称之为开普勒三定律。根据开普勒三定律，可判断以下说法正确的是（　　）
A．地球围绕太阳做匀速圆周运动，太阳位于圆轨道的圆心
B．火星围绕太阳做椭圆运动时，离太阳近时速度小，离太阳远时速度大
C．木星围绕太阳的运动轨迹是椭圆，太阳位于椭圆的中心
D．行星围绕太阳做椭圆运动的半长轴越长，绕着太阳运动一周所需的时间也越长
D
典型例题
开普勒三大定律
1、开普勒第一定律（轨道定律）：所有行星绕太阳的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
2、开普勒第二定律（面积定律）：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相等的面积。（在远日点速度慢，在近日点速度快。）
3、开普勒第三定律（周期定律）：所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。
表达式：
a半长轴，T是周期，k是一个只与中心天体有关的物理量。
课堂小结
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