《行星的运动》万有引力与宇宙航行PPT优质课件
第一部分内容：核心素养目标
了解地心说和日心说，知道开普勒行星运动三定律的内容。
掌握行星运动定律的应用。
科学态度与责任
了解人们对行星运动的认识过程漫长复杂，真理来之不易。
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行星的运动PPT，第二部分内容：课前学习
知识点一 地心说与日心说
[观图助学]
地心说和日心说的内容分别是什么？
1.地心说：_________是宇宙的中心，是______________的，太阳、月球以及其他星体都绕___________。
2.日心说：_________是静止不动的，地球和其他行星都绕_________运动。
3.局限性：都把天体的运动看得很神圣，认为天体的运动必然是最完美、最和谐的________________，而与丹麦天文学家_______的观测数据不符。
[思考判断]
(1)地球是整个宇宙的中心，其他天体都绕地球运动。( )
(2)太阳是整个宇宙的中心，其他天体都绕太阳运动。( )
(3)太阳每天东升西落，这一现象说明太阳绕着地球运动。( )
地心说的代表人物：托勒密(古希腊)。
日心说的代表人物：哥白尼(波兰)。
两种学说都不正确，因为任何天体都在不停地运动。
知识点二 开普勒定律
[观图助学]
如图所示，太阳系的八大行星围绕太阳以什么样的轨道运转？其运动有什么规律？
[思考判断]
(1)太阳系中所有行星都绕太阳做椭圆运动，且它们到太阳的距离各不相同。( )
(2)太阳系中所有行星都绕太阳在同一个平面内运动。( )
(3)太阳系中离太阳越远的行星，运行周期就越大。( )
(4)可近似认为地球围绕太阳做圆周运动。( )
在二十四节气中，春分、秋分是日夜平分的日子，在北半球夏至、冬至分别是白天最长和最短的日子，各节气地球与太阳的位置关系如图所示。
开普勒行星运动定律不仅适用于行星围绕太阳运转，也适用于卫星围绕行星运转。在开普勒第三定律中，同一天体系统中k值相等，但在不同的天体系统中，k值不相等。
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行星的运动PPT，第三部分内容：核心探究
核心要点一 对开普勒三定律的理解
[问题探究]
如图所示为地球绕太阳运动的示意图及北半球春分、夏至、秋分、冬至时地球所在的位置。
(1)太阳是否在轨道平面的中心？夏至、冬至时地球到太阳的距离是否相同？
(2)一年之内秋冬两季比春夏两季为什么要少几天？
答案 (1)太阳不在轨道中心，而在轨迹的焦点上。夏至、冬至时地球到太阳的距离不相同，夏至时地球离太阳远些。
(2)在冬天地球要经过近日点，夏天经过远日点，由开普勒第二定律可知，地球在冬天比在夏天运动得快一些，因此地球轨道上相当于春、夏部分比秋、冬部分要长些，从题图看出春分到秋分的春、夏两季地球与太阳连线所扫过的面积比秋分到次年春分的秋、冬两季地球与太阳连线所扫过的面积大，即一年之内秋冬两季比春夏两季要少几天。
[探究归纳]
1.不同行星绕太阳运行时的椭圆轨道是不同的。多数行星的轨道都十分接近圆。
2.近日点速率大，远日点速率小。
3.开普勒三定律是对行星绕太阳运动的总结，实践表明开普勒三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。
[试题案例]
[例1] 关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是( )
A.第谷总结出了行星按照椭圆轨道运行的规律
B.开普勒在牛顿运动定律的基础上，导出了行星运动的规律
C.开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律
D.开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因
[针对训练1] 火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知( )
A.太阳位于木星运行轨道的中心
B.火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等
C.火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方
D.相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积
核心要点二 开普勒第三定律的应用
[问题探究]
如图所示是火星冲日的年份示意图，请思考：
(1)观察图中地球、火星的位置，地球和火星的公转周期哪个更长？
(2)已知地球的公转周期是一年，由此计算火星的公转周期还需要知道哪些数据？
(3)地球、火星的轨道可近似看成圆轨道，开普勒第三定律还适用吗？
[探究归纳]
1.适用范围：天体的运动可近似看成匀速圆周运动，开普勒第三定律既适用于做椭圆运动的天体，也适用于做圆周运动的天体。
(1)知道了行星到太阳的距离，就可以由开普勒第三定律计算或比较行星绕太阳运行的周期。反之，知道了行星的周期，也可以计算或比较其到太阳的距离。
(2)知道了彗星的周期，就可以由开普勒第三定律计算彗星轨道的半长轴。反之，知道了彗星的半长轴也可以求出彗星的周期。
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发布于：2020-05-03 14:24:21
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高中必修二
《行星的运动》万有引力与宇宙航行PPT优秀课件
第一部分内容：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的研究中的近似处理.
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行星的运动PPT，第二部分内容：01梳理教材 夯实基础
一、两种对立的学说
1.地心说
(1)______是宇宙的中心，是静止不动的；
(2)太阳、月亮以及其他行星都绕 ______运动；
(3)地心说的代表人物是古希腊科学家______ .
2.日心说
(1)______是宇宙的中心，是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳做 ；
(2)日心说的代表人物是______ .
3.局限性
(1)古人都把天体的运动看得很神圣，认为天体的运动必然是最完美、最和谐的______运动.
(2)开普勒研究了______的行星观测记录，发现如果假设行星的运动是匀速圆周运动，计算所得的数据与观测数据 ______(填“不符”或“相符”).
二、开普勒定律
1.第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是______，太阳处在__________________上.
2.第二定律：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____________.
3.第三定律：所有行星轨道的________________________跟它的__________________ 的比都相等.其表达式为 ______＝k，其中a是椭圆轨道的半长轴，T是公转周期，k是一个对所有行星 ____________的常量.
三、行星运动的近似处理
1.行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在______.
2.行星绕太阳做____________运动.
3.所有行星__________________ 的三次方跟它的公转周期T的二次方的____________，即______＝k.
1.判断下列说法的正误.
(1)同一行星沿椭圆轨道绕太阳运动，靠近太阳时速度增大，远离太阳时速度减小.( )
(2)行星轨道的半长轴越长，行星的周期越长.( )
(3)开普勒定律仅适用于行星绕太阳的运动.( )
(4)开普勒第三定律中的常数k与行星无关，与太阳也无关.( )
2.如图1所示，椭圆为地球绕太阳运动的轨道，A、B分别为地球绕太阳运动的近日点和远日点，地球经过这两点时的速率分别为vA和vB；阴影部分为地球与太阳的连线在相等时间内扫过的面积，分别用SA和SB表示，则vA_____vB、SA______SB.(均选填“>”“＝”或“<”)
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行星的运动PPT，第三部分内容：02探究重点 提升素养
一、开普勒定律的理解
1.开普勒第一定律解决了行星运动的轨道问题
行星绕太阳运行的轨道都是椭圆，如图2所示.不同行星绕太阳运动的椭圆轨道是不同的，但所有轨道都有一个共同的焦点——太阳.开普勒第一定律又叫轨道定律.
2.开普勒第二定律比较了某个行星在椭圆轨道上不同位置的速度大小问题
(1)如图3所示，在相等的时间内，面积SA＝SB，这说明离太阳越近，行星在相等时间内经过的弧长越长，即行星的速率越大.开普勒第二定律又叫面积定律.
(2)近日点、远日点分别是行星距离太阳最近、最远的点.同一行星在近日点速度最大，在远日点速度最小.
3.开普勒第三定律比较了不同行星周期的长短问题
(1)如图4所示，由 ＝k知椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越长.比值k是一个对所有行星都相同的常量.开普勒第三定律也叫周期定律.
(2)该定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕地球的运动，对于地球卫星，常量k只与地球有关，而与卫星无关，也就是说k值大小由中心天体决定.
例1 火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知
A.太阳位于木星运行轨道的中心
B.火星绕太阳运行速度的大小始终相等
C.火星和木星公转周期之比的二次方等于它们轨道半长轴之比的三次方
D.相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积
针对训练1 如图5所示，B为绕地球做椭圆轨道运行的卫星，椭圆的半长轴为a，运行周期为TB；C为绕地球做圆周运动的卫星，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.B卫星和C卫星运动的速度大小均不变
二、开普勒定律的应用
1.当比较一个行星在椭圆轨道不同位置的速度大小时，选用开普勒第二定律；当比较或计算两个行星的周期问题时，选用开普勒第三定律.
2.由于大多数行星绕太阳运动的轨道与圆十分接近，因此，在中学阶段的研究中我们可以按圆轨道处理，且把行星绕太阳的运动看作是匀速圆周运动，这时椭圆轨道的半长轴取圆轨道的半径.
例2 (2018·夷陵中学期中)某行星沿椭圆轨道运动，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
例3 (2019·深圳市龙岗区高一下月考)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3月，天文学家又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
A.15天 B.25天 C.35天 D.45天
针对训练2 木星和地球都绕太阳公转，木星的公转周期约为12年，地球与太阳的距离为1天文单位，则木星与太阳的距离约为
A.2天文单位 B.5.2天文单位
C.10天文单位 D.12天文单位
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行星的运动PPT，第四部分内容：03随堂演练 逐点落实
1.(对开普勒定律的认识)(2018·孟坝中学期末)关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是
A.所有的行星都绕太阳做圆周运动
B.对任意一个行星，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积
C.在 ＝k中，k是与太阳无关的常量
D.开普勒行星运动定律仅适用于行星绕太阳运动
2.(开普勒第二定律的应用)(2019·云天化中学高一下学期期中)如图6所示是行星m绕太阳M运行情况的示意图，A点是远日点，B点是近日点，CD是椭圆轨道的短轴.下列说法中正确的是
A.行星运动到A点时速度最大
B.行星运动到C点或D点时速度最小
C.行星从C点顺时针运动到B点的过程中做加速运动
D.行星从B点顺时针运动到D点的时间与从A点顺时针运动到C点的时间相等
3.(对开普勒第三定律的理解)(多选)关于开普勒行星运动定律的表达式 ＝k，以下理解正确的是
A.k是一个与行星无关的常量
B.a代表行星的球体半径
C.T代表行星运动的自转周期
D.T代表行星绕中心天体运动的公转周期
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发布于：2020-05-03 14:24:19
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高中必修二
《行星的运动》万有引力与宇宙航行PPT
第一部分内容：学习目标
1. 了解人类对行星运动规律的认识历程
2. 知道观察是研究行星运动规律的一种重要的方法
3. 知道如何画椭圆及椭圆的特征
4. 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
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行星的运动PPT，第二部分内容：内容解析
了解：古人对天体运动有哪些看法？
关注：日心说
(1)日心说提出的背景：在当时，哥伦布和麦哲伦的探险航行已经使不少人相信地球并不是一个平台，而是一个球体。
(2)哥白尼的推测：是不是地球每天在围绕自己的轴线旋转一周
(3)内容：他假设地球并不是宇宙的中心，太阳是静止不动的，地球和其他行星都是围绕着太阳做匀速圆周运动.
日心说的局限性：
日心说相对地心说能更完美地解释天体的运动，但这两种学说都不完善。
因为太阳、地球等天体都是运动的，鉴于当时对自然科学的认识能力，日心说比地心说更先进。
天文学家对天体运动进一步的研究
1. 丹麦天文学家第谷 的探索:
在哥白尼之后，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。
2. 德国物理学家开普勒的研究.
总结了他的导师第谷的全部观测资料，在他最初研究时，他得到的结果与第谷的观察数据相不一致，开普勒想,误差可能就是认为行星绕太阳做匀速圆周运动造成的.后来他花了四年时间一遍一遍地进行数学计算，通过计算这一怀疑使他发现了行星运动三大定律.
定律：开普勒三定律
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）
对于每一个行星而言，太阳和行星的联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。
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行星的运动PPT，第三部分内容：常考题型
题组一 对开普勒行星运动定律的理解
题1 ［2019·四川双流中学高三模拟］［多选］根据开普勒行星运动定律，以下说法中正确的是（ ）
A. 行星沿椭圆轨道运动，在远日点的速度最大，近日点的速度最小
B. 行星沿椭圆轨道运动，在远日点的速度最小，近日点的速度最大
C. 行星运动的速度大小是不变的
D. 行星的运动是变速曲线运动
【解析】 A、C错，B对：在行星运动时，行星和太阳的连线，在相等的时间内，扫过相等的面积，故远日点速度小，近日点速度大。
D对：行星运行时速度的大小、方向都在改变，所以是变速曲线运动。
【答案】 BD
【特别提醒】
（1）开普勒行星运动定律也适用于其他天体的运动，如月球（或人造卫星）绕地球的运动，卫星绕行星的运动。
（2）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运动快慢的规律，后者揭示的是不同行星运动快慢的规律。
题3［2019·河北成安一中高一检测］对于开普勒行星运动的规律 =k，以下理解正确的是（ ）
A. k是一个与行星质量有关的量
B. 若地球绕太阳运转轨道的半长轴为a地，周期为T地；月球绕地球运转轨道的半长轴为a月，周期为T月，则 =
C. T表示行星运动的自转周期
D. T表示行星运动的公转周期
【特别提醒】
（1）天体运动的轨迹一般是椭圆，有些星体（行星、卫星）的轨迹近似为圆，为方便分析，可当作圆轨道处理。
（2）在开普勒第三定律中，所有行星绕太阳转动的k值均相同；但对于不同的天体系统k值不相同。k值的大小由系统的中心天体决定。
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行星的运动PPT，第四部分内容：内容小结
本节学习的是开普勒行星运动的三定律，其中第一定律反映了行星运动的轨迹是椭圆，第二定律描述了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．行星在近日点的速率最小，在远日点的速率最大，第三定律揭示了轨道半长轴与公转周期的定量关系．在近似计算中可以认为行星都以太阳为圆心做匀速圆周运动
《拓展课 突破卫星运行问题中的三个难点》万有引力与宇宙航行PPT优质课件 知识拓展 拓展点一 卫星的变轨问题 1.卫星变轨问题的处理 卫星在运动中的变轨有两种情况：离心运动和近心运..
《相对论时空观与牛顿力学的局限性》万有引力与宇宙航行PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 知道爱因斯坦的两条假设，了解时间延缓效应、长度收缩效应，认识牛顿力学的..
《宇宙航行》万有引力与宇宙航行PPT优质课件 第一部分内容：核心素养目标 物理观念 知道三个宇宙速度及含义，了解卫星的分类。 科学思维 会推导第一宇宙速度，掌握人造卫星的线速度、..
发布于：2020-05-03 14:13:40
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