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(共31张PPT)
发展航天事业，建设航天强国，
是我们不懈追求的航天梦。
第七章 万有引力与宇宙航行
7.1 行星的运动
学习目标
1. 了解人类对行星运动规律的认识历程，了解观察在认识行星运动规律中的作用
2. 知道如何画椭圆及椭圆的特征——焦点、半长轴的含义
3. 知道开普勒行星运动定律，知道开普勒行星运动定律的科学价值
4. 经历行星运动规律的认识过程，体会科学的研究方法
5. 体会科学家们实事求是，尊重客观事实，不迷信权威，敢于坚持真理和勇于探索的科学态度和科学精神
古代中国对宇宙的认识
约公元前300
有实而无乎处者，宇也
有长而无本剽者，宙也
西汉
四方上下谓之宇
往古来今谓之宙
古代中国对宇宙的认识
西周时期 盖天说
天圆如张盖，地方如盘棋
东汉张衡 浑天说
天之包地，如壳之裹黄也
以地球为中心
西方对宇宙的认识
地心说（托勒密）
太阳、行星、卫星围绕地球运行
日心说（哥白尼）
行星和地球绕太阳做匀速圆周运动
天才的观测家（第谷）
为哥白尼“日心说”提供了关键的数据支持
观测天才
天才的数学家（开普勒）
将第谷的几千个数据总结为简单的几句话
数学天才
总结
圆
椭圆
做一做：绘制椭圆
思考讨论：当两个焦点不断靠近时，椭圆形状如何变化？
半长轴a
半短轴
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
轨道定律
开普勒第一定律
1、太阳并不是位于椭圆中心，而是位于焦点处。
2、不同行星绕太阳运行时的椭圆轨道不同，但太阳处在所有椭圆轨道的一个共同焦点上。
说明：
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扫过相等的面积
结论：近日点速率最大，远日点速率最小
运行轨道的半长轴 a 与周期 T存在什么样的关系
科学探究
行 星 轨道半长轴 a(106km) 公转周期
T(年)
水星 57.9 0.241
金星 108.2 0.615
地球 149.6 1.000
火星 227.9 1.880
木星 778.3 11.860
土星 1427.0 29.460
天王星 2882.3 84.000
海王星 4523.9 164.800
行星运行的参数
科学探究
利用一个合适的长度作为基本单位，对数据进行简化处理
地球公转轨道的半径在天文学上常用来作为长度单位，叫做天文单位（AU）
行星 水星 金星 地球 火星 木星 土星
T（年） 0.214 0.615 1 1.881 11.862 29.457
a（半长轴/AU） 0.387 0.723 1 1.524 5.203 9.539
可以描点做出a-T图像，通过分析图像的性质，寻找a与T的关系
科学探究
a-T
尝试做图像
还可以尝试做出
科学探究
由图像得出的正比关系
结论：
开普勒第三定律
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。
周期定律
1. a表示半长轴；T表示公转周期
思考讨论：常量K与什么因素有关？
（木星）卫星 轨道半长轴a（AU） 公转周期T（年）
木卫五 1.21 1.34
木卫一 2.82 4.88
木卫二 4.49 9.75
木卫三 7.15 19.6
木卫四 12.6 45.7
开普勒第三定律
验证：木星-卫星系统
开普勒第三定律
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。
周期定律
1. a表示半长轴；T表示公转周期
2.比值k与环绕天体（行星）无关，只与中心天体有关，不同的系统k值不一样。
行星的轨道与圆十分接近，在中学阶段的研究中我们按圆轨道处理，即：
1．行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在_____。
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)________，即行星做__________运动。
圆心
不变
匀速圆周
立方
平方
近似处理
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椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。
2、开普勒第二定律（面积定律）
　对于任意一个行星来说，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。
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。
k 的大小与行星无关，只与 中心天体有关。
小 结
中国航天的圆梦征程
典型例题
地球公转轨道的半径在天文学上常用来作为长度单位，叫做天文单位，用来量度太阳系内天体与太阳的距离。（这只是个粗略的说法。在天文学中，“天文单位”有严格的定义，用符号AU表示。）已知火星公转的轨道半径是1.5AU，根据开普勒第三定律，火星公转的周期是多少个地球日？
第一定律画轨道，
第二面积变速绕，
周期半径归第三，
天体运动不乱套。
导学案—分层作业
课后作业
判断题(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)宇宙的中心是太阳，所有行星都在绕太阳做匀速圆周运动．( )
(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 中的a可认为是行星的轨道半径．( )
(7)造成天体每天东升西落的原因是天空不转动，只是地球每天自西向东自转一周． ( )
(8)围绕太阳运动的行星的速率是一成不变的． ( )
(9)在中学阶段可认为地球围绕太阳做圆周运动． ( )　
×
×
×
×
×
×
√
√
√
1、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、离太阳越近的行星运动周期越长。
D、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。
D
诊断练习
2、关于开普勒定律，下列说法正确的是（ ）
A.开普勒定律是根据长时间连续不断的、对行星位置观测记录的大量数据，进行计算分析后获得的结论
B.根据开普勒第二定律，行星在椭圆轨道上绕太阳运动的过程中，其速度随行星与太阳之间距离的变化而变化，距离小时速度大，距离大时速度小
C.行星绕太阳运动的轨道，可以近似看做为圆，即可以认为行星绕太阳做匀速圆周运动
D.开普勒定律，只适用于太阳系，对其他恒星系不适用；行星的卫星（包括人造卫星）绕行星的运动，是不遵循开普勒定律的
ABC
3、地球绕太阳的运行轨道是椭圆，因而地球与太阳之间的距离随季节变化。冬至这天地球离太阳最近，夏至最远。下列关于地球在这两天绕太阳公转速度大小的说法中，正确的是 （ ）
A．地球公转速度是不变的
B．冬至这天地球公转速度大
C．夏至这天地球公转速度大
D．无法确定
B
4、行星绕恒星的运动轨道如果是圆形，那么运行周期T的平方与轨道半径r的三次方的比为常数，设r3 / T2 =k,则常数k的大小( )
A . 只与恒星的质量有关
B. 与恒星的质量及行星的的质量有关
C. 只与行星的质量有关
D. 与恒星的质量及行星的的速度有关
小结： R3/T2=k，无论是对于不同行星绕太阳转还是对于不同卫星绕同一个行星转，都是合适的，只是k值不同，k与行星或卫星无关，仅与中心天体有关。
A
6.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1/9，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(　　)天
A.１/9 B.1/3 C.1 D.9
【答案】　C
【解析】由于r卫＝r月/9,T月＝27天
由开普勒第三定律可
得T卫＝1天，故选项C正确。
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7.如图所示，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(　　)
C

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