人教版高一物理必修二：6.1《行星的运动》优质课件(共24张PPT)

需要注意：
（1）开普勒定律不仅适用于行星，也适用于卫星，只不过此时比值 k 是由 行星质量所决定的另一恒量．
（2）行星的轨道都跟圆近似，因此计算时可以认为行星是做匀速圆周运 动．
（3）开普勒定律是总结行星运动的观察结果而总结归纳出来的规律，它们 每一条都是经验定律，都是从观察行星运动所取得的资料中总结出来 的．
若是匀速圆 周运动……
开普勒（德国）
第 谷（丹麦）
↓
↓
四年多的刻苦计算 → 8分的误差 ←二十年的精心观测
↓
否定19 种假设
↓
行星轨道为椭圆
假设地球绕太阳的运动是一个椭 圆运动,太阳在焦点上,根据曲线运动的 特点，得在秋分到冬至再到春分的时 间比从春分到夏至再到秋分的时间短， 所以秋冬两季比春夏两季要短。
7.1《行星的运动》
教学目标
❖ 知识与技能
❖ 1．知道地心说和日心说的基本内容．
❖ 2．知道所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在 椭圆的一个焦点上．
❖ 3．知道所有行星的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，且这个比值与行星的质量无关， 但与太阳的质量有关．
❖ 4．理解人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，真理 是来之不易的．
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：
半长轴
a3 =k
T2 行星绕太阳公转的 周期
探究2：
行星 半长轴(x106km) 公转周期(天)
水星
57
87.97
金星
108
225
地球
149
365
火星
228
687
木星
778

（图钉）上，以铅笔拉紧绳子所
画出的图形即为椭圆。这两个定
点称为此椭圆的两个焦点。从椭
圆上任一点至两焦点的距离之和
为一定值，既 PF1 P常F2数。O点
为对称中心点, OM称为O半N长 a
轴；
称O为R半短OS轴；b
OF1 OF2 c
【问题】：第一定律说明了行星运动轨 迹的形状，那不同的行星绕 大阳运行时椭圆轨道相同吗?
【牢记】：不同行星绕太阳运行的椭圆 轨道不一样，但这些轨道有 一个共同的焦点，即太阳所 处的位置。
ks5u精品课件
开普勒行星运动的三大定律
开普勒第二定律：（面积定律）
对于任意一个行星来说，它与太 阳的连线在相等的时间里扫过的面
M
N
积相等。SAB=SCD=SEK
试比较近日点和远日点地球的速度大小？ 试求出近日点和远日点地球的速度大小的比值？
第六章 万有引力与航天
仰望星空
我仰望星空，
我仰望星空
它是那样寥廓而深邃； 它是那样自由而宁静；
那无穷的真理，
那博大的胸怀，
让我苦苦地求索、追随。 让我的心灵栖息、依偎。
我仰望星空， 它是那样庄严而圣洁； 那凛然的正义， 让我充满热爱、 感到敬畏。
我仰望星空， 它是那样壮丽而光辉； 那永恒的炽热， 让我心中燃起希望的烈 焰、响起春雷。
（2）彗星轨道的半长轴R1约等于地球公转半 径R2的18倍。
课堂训练
2、神舟六号沿半径为R的圆周绕地球运动，其
周期为T，如果飞船要返回地面，可在轨道上的某 一点A处，将速率降低到适当数值，从而使飞船
沿着以地心为焦点的特殊椭圆轨道运动，椭圆和 地球表面在B点相切，如图所示，如果地球半径 为R0，求飞船由A点到B点所需的时间。

若怎是么匀回速事圆 周呢运…动………
从资试料了分好析多，次我还认是为失火败星了绕。太或阳许的前轨人道的不观是点是错 误圆的形，、也而许是轨椭道圆不形是，正既圆然形从、资而料是的其分他析形得状到。先假 设这轨样道的是结椭果圆，来我试应试该看发好表了，！可能会被別人攻
击或想耻不笑到，竟但然既相然当我吻发合现，这难个道规前则人，真无的论都如错了吗？ 被何相，信还那是么公久布的好观了点。怎么会是错的呢？但是资料真 的与椭圆轨道较符合啊！怎么办？要不要公布结果？
地心说中的本轮均轮模型，毕竟是托勒密根据有限的观察 资料拼凑出来的，他是通过人为地规定本轮、均轮的大小及行星 运行速度，才使这个模型和实测结果取得一致。但是，到了中世 纪后期，随着观察仪器的不断改进，行星位置和运动的测量越来 越精确，观测到的行星实际位置同这个模型的计算结果的偏差， 就逐渐显露出来了。
毕达哥拉斯(公元 我是毕达哥拉斯, 是毕氏定理的发
前6世纪古希腊数 明人; 我相信宇宙间的万事万物都是被
学的奠基人)
数学主宰着, 我的基本信条是“万物皆 数也”; 数字具有无上的神力, 不但
关系人的生死, 而且涉及到宇宙的结构.
我认为: 宇宙天体模型必然遵循数学
的原则, 便是以地球为中心, 且日、
我们不妨将人们最熟悉的地球到太阳间的距离R定
为1，地球绕太阳的公转周期T是1年，以此为标准再换 算其他行星的周期和距离，便得到这么一堆数字：
行星 水星 金星 地球 火星 木星
土星
T
R
T2
R3
0.241 0.387 0.058 0.058
0.615 0.723 0.378 0.378
1.000 1.000 1.000 1.000

那最神圣恒久而又日新月
异的，那最使我们感到惊
奇和震撼的两件东西，是
天上的星空和我们心中的
道德律。 _
康德 ———
一、 “地心说”与“日心 说”:
• 1、“地心说”的基本观点是什么？ • 2、“日心说”的基本观点是什么？ • 3、“地心说” 为什么能统治较长的时间？ • 4、“日心说”的进步体现是什么？ • 5、哥白尼日心说为什么在发表一个世
•长风破浪会有时，直挂云帆济沧海。努力，终会有所收获，功夫不负有心人。以铜为镜，可以正衣冠；以古为镜，可以知兴替；以人为镜，可以明得失。前进的路上 照自己的不足，学习更多东西，更进一步。穷则独善其身，达则兼济天下。现代社会，有很多人，钻进钱眼，不惜违法乱纪；做人，穷，也要穷的有骨气！古之立大 之才，亦必有坚忍不拔之志。想干成大事，除了勤于修炼才华和能力，更重要的是要能坚持下来。士不可以不弘毅，任重而道远。仁以为己任，不亦重乎?死而后已， 理想，脚下的路再远，也不会迷失方向。太上有立德，其次有立功，其次有立言，虽久不废，此谓不朽。任何事业，学业的基础，都要以自身品德的修炼为根基。饭 而枕之，乐亦在其中矣。不义而富且贵，于我如浮云。财富如浮云，生不带来，死不带去，真正留下的，是我们对这个世界的贡献。英雄者，胸怀大志，腹有良策， 吞吐天地之志者也英雄气概，威压八万里，体恤弱小，善德加身。老当益壮，宁移白首之心；穷且益坚，不坠青云之志老去的只是身体，心灵可以永远保持丰盛。乐 其乐；忧民之忧者，民亦忧其忧。做领导，要能体恤下属，一味打压，尽失民心。勿以恶小而为之，勿以善小而不为。越是微小的事情，越见品质。学而不知道，与 行，与不知同。知行合一，方可成就事业。以家为家，以乡为乡，以国为国，以天下为天下。若是天下人都能互相体谅，纷扰世事可以停歇。志不强者智不达，言不 越高，所需要的能力越强，相应的，逼迫自己所学的，也就越多。臣心一片磁针石，不指南方不肯休。忠心，也是很多现代人缺乏的精神。吾日三省乎吾身。为人谋 交而不信乎?传不习乎?若人人皆每日反省自身，世间又会多出多少君子。人人好公，则天下太平；人人营私，则天下大乱。给世界和身边人，多一点宽容，多一份担 为生民立命，为往圣继绝学，为万世开太平。立千古大志，乃是圣人也。丹青不知老将至，贫贱于我如浮云。淡看世间事，心情如浮云天行健，君子以自强不息。地 载物。君子，生在世间，当靠自己拼搏奋斗。博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之。进学之道，一步步逼近真相，逼近更高。百学须先立志。天下大事，不立 川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚做人，心胸要宽广。其身正，不令而行；其身不正，虽令不从。身心端正，方可知行合一。子曰:“知者不惑，仁者不忧，勇者不惧 进者，不会把时间耗费在负性情绪上。好学近乎知，力行近乎仁，知耻近乎勇。力行善事，有羞耻之心，方可成君子。操千曲尔后晓声，观千剑尔后识器做学问和学 次的练习。第一个青春是上帝给的；第二个的青春是靠自己努力当眼泪流尽的时候，留下的应该是坚强。人总是珍惜未得到的，而遗忘了所拥有的。谁伤害过你，谁 要。重要的是谁让你重现笑容。幸运并非没有恐惧和烦恼；厄运并非没有安慰与希望。你不要一直不满人家，你应该一直检讨自己才对。不满人家，是苦了你自己。 久的一个人，而是心里没有了任何期望。要铭记在心；每一天都是一年中最完美的日子。只因幸福只是一个过往，沉溺在幸福中的人；一直不知道幸福却很短暂。一 看他贡献什么，而不应当看他取得什么。做个明媚的女子。不倾国，不倾城，只倾其所有过的生活。生活就是生下来，活下去。人生最美的是过程，最难的是相知， 幸福的是真爱，最后悔的是错过。两个人在一起能过就好好过！不能过就麻利点分开。当一个人真正觉悟的一刻，他放下追寻外在世界的财富，而开始追寻他内心世 若软弱就是自己最大的敌人。日出东海落西山，愁也一天，喜也一天。遇事不转牛角尖，人也舒坦，心也舒坦。乌云总会被驱散的，即使它笼罩了整个地球。心态便 明灯，可以照亮整个世界。生活不是单行线，一条路走不通，你可以转弯。给我一场车祸。要么失忆。要么死。有些人说：我爱你、又不是说我只爱你一个。生命太 了明天不一定能得到。删掉了关于你的一切，唯独删不掉关于你的回忆。任何事都是有可能的。所以别放弃，相信自己，你可以做到的。、相信自己，坚信自己的目 受不了的磨难与挫折，不断去努力、去奋斗，成功最终就会是你的！既然爱，为什么不说出口，有些东西失去了，就在也回不来了！对于人来说，问心无愧是最舒服 ，表明他人的成功，被人嫉妒，表明自己成功。��

一、人们对行星运动的认识发展过程
2、日心说
代表人物：哥白尼 观点： 太阳才是宇宙的中心，太阳是静止不动的，
地球和其他行星都是围绕太阳做匀速圆周运动。一年 的周期是地球绕太阳公转一周的反映。
一、人们对行星运动的认识发展过程
3、对天体运动的进一步研究
(1)天才观察者：第谷·布拉赫
第 谷（丹麦）
哥白尼的宇宙体系动摇了基督教宇宙体系的根 基，但它并没有在天文测算的精确度上有多大的提 高。近代早期最重要的观测工作是由丹麦的第谷 （1546-1601）进行的，他成功的把观测误差缩小到 2分。
（2）开普勒定律是总结行星运动的观察结果而 总结归纳出来的规律，它们每一条都是经 验定律。
回忆思考：
什么情况下椭圆可以与圆很 接近 ？
三、行星运动近似处理方法
行星的轨道与圆十分接近，在高中我们 一般按圆处理，因此：
１、行星围绕太阳运动的轨道可以认为是圆，太阳处在圆心。 ２、行星绕太阳做匀速圆周运动。 ３、所有行星的轨道半径的三次方跟公转周期的二次方的比
§6.1 行星的运动
太阳
思考：行星按照怎样的规律运动呢？
预习课本，回答问题：
1、古代人对天体运动存在哪些看法？
2、“地心说”和“日心说”的观点、代 表人物分别是什么？
一、人们对行星运动的认识发展过程
1、 地心说
代表人物：托勒密
观点： 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。
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other fam ous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.

6.1 恒星的运动
古人对天体运动有 哪些看法？
一、地心说与日心说
托 勒 密 ( 公 元 90— —168 年 ) 认 为 地 球是宇宙中心， 任何星球都围绕 地球旋转。
托勒密 的地心 体系
16 世 纪 ， 波 兰 天 文学家哥白尼根 据天文观测的大 量 资 料 经 过 40 多 年的天文观测和 潜心研究，提出 “日心体系”宇 宙图景
近处速 度快
远处速 度慢
用图钉和细绳画椭圆
开普勒第三定律：
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： a3 T2
半长轴
=k
行星绕太阳公转 的周期
半长轴a
长轴 短 轴
探究：
行星
水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星
海王星
半长轴(x106km) 57 108 149 228
哥白尼的 《天体运行 论》及其使 用过的观测、 计算仪器复 制品
这是哥白 尼根据观 测绘制的 月球表面
哥白尼的 日心说
哥白尼 的铜像
地心说和日心说
地心说 日心说
代表人物 托勒密
地球是宇宙的
基本论点 中心，是静止
不动的
哥白是宇宙的中
动遇到了困难
心，行星绕太阳的 运动轨道不是圆
公转周期(地球日) 87.97 225 365 687
K值
3.36×1018 3.35×1018 3.31×1018 3.36×1018
778
4333
1426
10759
2869
30686
4495
60188
同步卫星 月球
0.0424 0.3844
1 27.322

• B．速度最小点是C点
• C．m从A到B做减速运动
• D．m从B到A做减速运动
• 训练6、有一个名叫谷神的小行星，质量为
m＝1.00×1021 kg，它的轨道半径是地球绕
太阳运动半径的2.77倍，求谷神星绕太阳一
周所需要的时间．
课本“36页：问题与练习”1题
训练7、地球公转轨道半径在天 文学上常用来作为长度单位， 叫做天文单位，用来度量太阳 系内天体与太阳的距离。已知 火星公转的轨道半径是1.5天 文单位，根据开普勒第三定律， 火星公转周期是多少天？
绕地球运转的周期之比为
。
1:2 2
【解析】：
设两人造地球卫星的轨道半径分别为r1、r2，周期 分别为T1、T2，且r1 ：r2 ＝1 ：2，则根据开普勒第 三定律
r1 3 r2 3 T12 T22
所 以
T1 T2
r13 r23
1 23
1 22
中 1.行星绕太阳运动的轨道近似
学 为圆，太阳处于圆心。
r3 T2
k
一、两种学说 （人们对天体运动存在两种对立的看法）
请阅读32页第一、二自然段和33-35页“科学足迹” 思考： 两种学说的基本观点是什么？代表人物有谁？
地 心 说
托勒密
地球是宇宙的中心,并且静止不动,太阳、月亮以 及其它行星围绕地球做圆周运动。
日 心 说
哥白尼
太阳是宇宙的中心,并且静止不动,地球和其它行 星都围绕太阳做圆周运动。
•8、教育技巧的全部诀窍就在于抓住儿童的这种上进心，这种道德上的自勉。要是儿童自己不求上进，不知自勉，任何教育者就都不 能在他的身上培养出好的品质。可是只有在集体和教师首先看到儿童优点的那些地方，儿童才会产生上进心。 2021/11/222021/11/222021/11/222021/11/22

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。
6.在古代,人们对天体的运动存在着 “地心说” 和“日心说”两种对立 的看法, “地心说”认为_地__球__是宇 宙的中心,是静止不动的; “日心说” 认为__太__阳__是静止不动的;这两种认 识都是_错__误___(正确或错误)的
D T代表行星绕太阳运动、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。
5、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T2/r3=k,则 常数k的大小( A )
近处 速度快
远处 速度慢
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。
B
A 半长轴R C
R3 表达式：
T2
半长轴
=k
行星绕太阳公转 的周期
小结：
◆开普勒第一定律（轨道定律）
所有行星分别在大小不同的椭圆
太阳
轨道上绕太阳运动，太阳是在这
些椭圆的其中一个焦点上。
B 行星轨道的半长轴越长,公转的周期就越 关于行星的运动,下列说法正确的有是 ( )
太阳、月亮以及其它行星都绕地球运动。 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。

(1)多数大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）大小不变，即行星做匀速圆周运动
(3)所以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。 总体来说，就是变速椭圆运动作为匀速圆周 运动处理，对应的半长轴即为圆的半径。
课堂小结
1 .地心说与日心说
1、太阳并不是位于椭圆中心，而是位于焦点处。
2、不同行星轨道不同，但所有轨道的焦点重合。
(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。
a3 T2
(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 的观察数据相差8′，而当时 第谷公认的误差位2′,开普勒 想,这8/可能就是认为行星绕 太阳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.
经过长期繁复的计算和无数次失败，他终于发
现了行星运动的第三条定律：“行星公转周期的平
方等于轨道半长轴的立方。”这一结果发表在1619
C. 天穹不转动，因为地球每天自西向东自转一周，造 成天体每天东升西落的现象。
D. 与日地距离相比，恒星离地球都十分遥远，比日地 间的距离大得多。
分析
所有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；行星在椭圆 轨道上运动的周期Ｔ和轨道半长轴满足恒量,故 所有行星实际并不是在做匀速圆周运动，整个 宇宙是在不停运动的。

哥白尼
太阳在宇宙正中坐在其宝座上。 在这壮丽的神殿里，还有更好的位 置能让这个发光体同时普照全宇宙 吗？……于是我们在这样的安排中 找到了这个世界美妙的和谐……
——哥白尼
开普勒(1571—163快地比喻为 “征服与战胜火星的战斗”，他说 “这个诡计多端的敌人出乎意料地 扯断了我用方程式制成的锁链”， 使“我那些用物理因素编成的部队 备受创伤”，他却“逃之夭夭”。
——开普勒
开普勒的一生，除了得到第谷的
短期帮助外，几乎都生活在逆境之 中：父亲弃家出走，母亲脾气极坏， 他是七个月的早产儿，从小体弱多 病，四岁的天花在脸上留下疤痕， 猩红热使眼睛受损高度近视，一只 手半残，又瘦又矮。1630年，为了开 展一项研究，为了索取人家欠他的 薪金，处处碰壁，病死在异乡的客 栈里。
开普勒第二定律
行星 a(天文单 T(年) 位)
水星 0.387 0.241
a3
T2
0.057960 0.0580
603
81
金星 0.723 0.615 0.3779330 0.3782
67
25
地球 1.000 1.000 1.000 1.000
火星 1.524 1.881 3.539605 3.5381
讲 台
1 5 31 35 9 13 42 46
2 6 32 36 10 14 43 47
3 7 33 37 11 15 44 48
4 8 34 38 12 41 45 49
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火星的逆行
1080 年《托莱多星表》 1252年《阿方索星表》 十四世纪，维也纳大学成为天文数学中心 十五世纪，托斯卡内里精确地测定二至点 1492 年，哥伦布横渡大西洋 1522年，麦哲伦完成首次环球航行