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(共33张PPT)
第七章
人教版 高中物理必修二
第1节 行星的运动
开普勒定律
02
一段探索历程
01
总结提升
03
课堂引入
不知天上宫阙，今夕是何年。
人们仰望星空，遐想无限。天体的运行有没有可循的规律呢？
课堂引入
一段探索的旅程
PART 01
从亚里士多德到埃拉托色尼，再到阿里斯塔克，人们终于走出了天圆地方，知道了天的高度、地的厚度。
人类认知自然的过程
01
地
心
说
日
心
说
两种学说的碰撞
02
代表人物：托 勒 密
地球是宇宙的中心,并且静止不动,一切行星围绕地球做圆周运动。
地
心
说
托勒密与地心说
03
随着人们对天体运动的不断研究，发现“地心说”所描述的天体的运动不仅复杂而且问题很多。如果把地球从天体运动的中心位置移到一个普通的、绕太阳运动的行星的位置，换一个角度来考虑天体的运动，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变得简单了。
地心说的不足
04
代表人物：哥白尼
太阳是宇宙的中心,并且静止不动,一切行星都围绕太阳运动。
日
心
说
哥白尼与日心说
05
“日心说”相对“地心说”能更完美地解释天体的运动，但它并没有在天文测算的精确度上有多大的提高。 其后，许多天文学家对天体运动进行不断的探索、完善，建立了最初的天体运动理论。近代早期最重要的观测工作是由丹麦的第谷进行的。
哥白尼之后，第谷连续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10ˊ，第谷把这个不确定性减小到2ˊ。得出行星绕太阳做匀速圆周运动的模型。
第谷（1546-1601）
观测大师——第谷
06
“日心说”最终战胜“地心说”的科学功臣。
问题与思考
07
古人都把天体的运动看的很神圣，认为天体的运动必然是最完美、最和谐的匀速圆周运动。行星的运动果真如此吗？
德国的物理学家开普勒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8ˊ，而当时第谷公认的误差为2ˊ。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。
时代天才——开普勒
08
开普勒定律
PART 02
所有的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。
说明：
1.太阳并不是位于椭圆中心，而是位于焦点处。
2.不同行星轨道不所有轨道的焦点重合。
开普勒第一定律
01
开普勒第一定律也常说成轨道定律
椭圆上某点到两个焦点的距离之和与椭圆上另一点到两焦点的距离之和有什么关系
拓展：把细绳的两端合在一起（即两个焦点合并成一个点），再用铅笔把细绳拉紧，在板上画出的图形是什么？
做一做：绘制椭圆
02
对于任意一个行星而言，它和太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。
说明：
行星在近日点速率大于远日点速率。
开普勒第二定律
03
开普勒第二定律也常说成面积定律
春夏两季（186天）比秋冬两季（179天）要长。
你认为春夏两季的时间长还是秋冬两季的时间长？
学以致用
04
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。
猜想：a3/T2=k，你能猜出k可能跟谁有关吗 行星？太阳？
开普勒第三定律
05
开普勒第三定律也常说成周期定律
行星/卫星 半长轴（106km） 周期（天） k（m /s ）
水星 57 87.97
金星 108 225
地球 149 365
火星 228 687
木星 778 4333
土星 1426 10759
天王星 2870 30660
海王星 4498 60148
月球 0.3844 27.3
同步卫星 0.0424 1
3.36×1018
3.36×1018
3.36×1018
3.36×1018
3.36×1018
3.36×1018
3.37×1018
3.37×1018
1.03×1013
1.03×1013
结论：
开普勒第三定律也适用于太阳系以外的其他环绕系统， 不同的环绕系统，k值不同。
k值与环绕天体无关，由中心天体决定。
数据与规律
06
实际上，行星的轨道与圆十分接近（图 7.1-3），在中学阶段的研究中我们可按圆轨道处理。
行星运动的近似处理方法
07
行星绕太阳运动的轨道近似为圆，太阳处于圆心。
行星绕太阳做匀速圆周运动。
所有行星轨道半径的三次方与它的公转周期的二次方的比值都相等，即
行星运动的近似处理方法
07
哥白尼勇于挑战权威、布鲁诺为捍卫真理走上火刑架、第谷坚持观测20多年、伽利略被终身监禁而矢志不移、开普勒贫病交加而最终死在讨薪的路上......
但科学家们面对困难不屈不挠的科学态度和追求科学真理的崇高理想永世流传。
坚持与真理
08
总结提升
PART 03
课堂小结
【练习1】下列说法正确的是（　　）
A．地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动
B．太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动
C．地球是绕太阳运动的一颗行星
D．所有天体的运动都是完美的匀速圆周运动
【参考答案】C
课堂练习
【练习2】（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．若彗星的周期为76年，则它的半长轴是地球公转半径的 倍
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
【参考答案】ABC
课堂练习
【练习3】如图所示，B为绕地球沿椭圆轨道运行的卫星，椭圆的半长轴为a，运行周期为TB；C为绕地球沿圆周运动的卫星，圆周的半径为r，运行周期为TC。下列说法或关系式中正确的是（　　）
A．地球位于B卫星轨道的一个焦点上，位于C卫星轨道的圆心上
B．卫星B和卫星C运动的速度大小均不变
C． ，该比值的大小与地球有关
D． ，该比值的大小不仅与地球有关，还与太阳有关
【参考答案】A
课堂练习
【练习4】假如某天地球加速绕太阳做椭圆轨道运动，地球到太阳的最近距离仍为R（R为加速前地球绕太阳做圆周运动时与太阳间的距离），地球的公转周期变为8年，则在该轨道上地球距太阳的最远距离为（ ）
A．2R B．4R C．7R D．8R
【参考答案】C
课堂练习
【练习5】开普勒定律指出，行星绕太阳运行的轨道都是椭圆。太阳与这些椭圆的关系是（　　）
A．太阳处在所有椭圆的中心上
B．在相等时间内，太阳与每一颗行星的连线扫过相等的的面积
C．所有行星轨道半长轴的三次方与公转周期二次方的比值都相等，且该比值与太阳无关
D．所有行星轨道半长轴的三次方与公转周期二次方的比值都相等，且该比值与行星无关
【参考答案】D
课堂练习
【练习6】北京冬奥会开幕式24节气倒计时惊艳全球，如图是地球沿椭圆轨道绕太阳运行所处不同位置对应的节气，下列说法正确的是（　　）
A．夏至时地球与太阳的连线在单位时间内扫过的面积最大
B．从冬至到春分的运行时间等于从春分到夏至的运行时间
C．太阳既在地球公转轨道的焦点上，也在火星公转轨道的焦点上
D．若用a代表椭圆轨道的半长轴，T代表公转周期， ，则地球和火星对应的k值不同
【参考答案】C
课堂练习
人教版 高中物理必修二
第1节 行星的运动

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