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(共16张PPT)
第1节 行星的运动
第七章 万有引力与宇宙航行
【问题】
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？
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 日心说
一、人类早期对天体运动的认识
托勒密(古希腊)
哥白尼(波兰)
地球是宇宙中心
太阳是宇宙中心
其他行星在做匀速圆周运动
天文模型
日心模型
日心说最终战胜了地心说
一、人类早期对天体运动的认识
哥白尼(1473-1543)之后，丹麦天文学家第谷(1546-1601)连续20年对行星的位置进
行了较仔细的测量，大大提高了
测量的精确程度。在第谷之前，
人们测量天体位置的误差大约是
10'，第谷把这个不确定性减小到
2'。得出行星绕太阳做匀速圆周
运动的模型。
第谷“日心说”最终战胜“地心说”的科学功臣。
第谷
一、人类早期对天体运动的认识
德国的物理学家开普勒(1571-1630)继承和总结了
他的导师第谷的全部观测资料及数据，他得到的结果
与第谷的观察数据相差8′，而当时
第谷公认的误差为2′。开普勒经过
20年的研究和四年多的刻苦计算，
先后否定了19种设想，最后终于
计算出行星绕太阳运动的轨迹为
椭圆，并总结为行星运动三大定律。
二、开普勒定律
1.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＿＿，太阳处在＿＿＿＿＿＿＿上；
【说明】(1)太阳并不是位于＿＿＿＿，而是位于＿＿处；
(2)不同行星轨道＿＿，但所有轨道的焦点＿＿。
椭圆
椭圆的一个焦点
椭圆中心
焦点
不同
重合
【椭圆的第一定义】
平面上到两定点距离之和为＿＿的点的集合。
定值
a
-a
b
-b
(1)该定值大于两定点间距离；
(2) 这两个定点也称为椭圆的焦点，焦点之间的距离叫做焦距。
二、开普勒定律
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的面积＿＿。
相等
行星轨道
焦点
太阳
●
【说明】行星在近日点速率＿＿远日点速率。
大于
二、开普勒定律
3.开普勒第三定律(周期定律)：所有行星轨道的半长轴的＿＿＿跟它的公转周期的＿＿＿的比都＿＿，
即＿＿＿＿。
三次方
二次方
相等
【说明】
(1) k与＿＿＿＿＿＿
有关的物理量，同一星
系中各行星的k值＿＿；
(2)不同星系因＿＿＿＿不同，则不同星系中的行星的k值＿＿。
中心天体质量
相同
中心天体
不同
【简化】开普勒三大定律
(1)多数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（或线速度大小）
不变，即行星做匀速圆
周运动；
(3)所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。
【理解】开普勒三大定律
(1)它适用于任何有中心天体的星系，不仅适用于行星也适用于卫星；
(2)开普勒第三
定律也可以适用于
圆轨道，认为行星
在做匀速圆周运动，
此时公式中的a等效为r。
(3)三大定律强调的是同一中心天体的行星之间规律，不同星系不能相提并论。
【练习】
1.(2020·广西高一期末)人类一直不断地对宇宙追求探索着，关于宇宙天体学说正确的是( )
A.日心说代表人物是托勒密
B.地心说是正确的，日心说是错误的
C.日心说被人们所接受的原因是以太阳为中心，许多问题都可以解决，行星运动也变得简单了
D.太阳从东边升起，从西边落下，所以太阳绕地球运动
C
【练习】
2.(2020·湖南长沙市·长郡中学)如图所示，火星和地球都在围绕着太阳旋转，其运行轨道是椭圆。根据开普勒行星运动定律可知( )
A.太阳位于地球运行轨道的中心
B.地球靠近太阳的过程中，
运行速率减小
C.火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
D.火星绕太阳运行一周的时间比地球的长
D
【练习】
3.(多选)下列对开普勒第三定律 的理解，正确的是( )
A. T表示行星的自转周期
B. k是一个仅与中心天体有关的常量
C. 该定律既适用于行星绕太阳的运动，也适用于
卫星绕行星的运动
D. 若地球绕太阳运转的半长轴为a1，周期为T1，月球绕地球运转的半长轴为a2，周期为T2，由开普勒第三定律可得
BC
【练习】
4.两行星运行周期之比为 1∶8，其运行轨道的半长轴之比为( )
A. 1∶2 B. ∶4 C. 1∶4 D. 1∶
5.(2018 全国Ⅲ卷)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
C
C
【课堂小结】
行
星
的
运
动

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