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1、第六章万有引力与航天第六章万有引力与航天第一第一节行星的运行星的运动第六章万有引力与航天第六章万有引力与航天学学习目目标1.知知道道地地心心说和和日日心心说的的基基本本内内容容及及发展展过程程2.知知道道开开普普勒勒行行星星运运动定定律律及及其其建建立立过程程3.能能够运运用用开开普普勒行星运勒行星运动定律公式解决有关行星运定律公式解决有关行星运动问题第六章万有引力与航天第六章万有引力与航天一、地心一、地心说与日心与日心说(阅读教材教材P32)1地心地心说_是是宇宇宙宙的的中中心心，且且是是静静止止不不动的的，太太阳阳、月月亮亮以以及其他行星都及其他行星都绕_运运动2日心日心说_是是宇宇宙宙的
2、的中中心心，且且是是静静止止不不动的的，地地球球和和其其他他行行星都星都绕_运运动地球地球地球地球太阳太阳太阳太阳3两种学两种学说的局限性的局限性两种学两种学说都都认为天体的运天体的运动必然是最完美、最和必然是最完美、最和谐的的_运运动，而，而这和丹麦天文学家和丹麦天文学家_的的观测数数据不符据不符匀速匀速圆周周第谷第谷拓展延伸拓展延伸(解疑解疑难)古古代代对行行星星运运动的的两两种种学学说都都不不完完善善，因因为太太阳阳、地地球球等等天天体体都都是是运运动的的，并并且且行行星星的的轨道道是是椭圆的的，其其运运动也也不不是是匀匀速速的的，鉴于于当当时对自自然然科科学学的的认知知能能力力，日日心
3、心说比比地地心心说进步步1.关于关于“日心日心说”和和“地心地心说”的一些的一些说法中，正确的是法中，正确的是()A地球是宇宙的中心，是静止不地球是宇宙的中心，是静止不动的的B“太太阳阳从从东方方升升起起，在在西西方方落落下下”这说明明太太阳阳绕地地球球转动,地球是不地球是不动的的C如如果果认为地地球球是是不不动的的(以以地地球球为参参考考系系)，行行星星运运动的的描描述不述不仅复复杂而且而且问题很多很多D如如果果认为太太阳阳是是不不动的的(以以太太阳阳为参参考考系系)，则行行星星运运动的的描述描述变得得简单CD提示：提示：地球和太阳都不是宇宙的中心，地球地球和太阳都不是宇宙的中心，地球绕太阳
4、公太阳公转，是，是太阳系的一太阳系的一颗行星行星“太阳从太阳从东方升起，在西方落下方升起，在西方落下”，是地，是地球上的人以地球球上的人以地球为参考系参考系观察的察的结果，并不能果，并不能说太阳太阳绕地球地球转动，因，因为运运动是相是相对的，参考系不同，的，参考系不同，对运运动的描述也不的描述也不同同二、开普勒行星运二、开普勒行星运动定律定律(阅读教材教材P32P33)定律定律内容内容公式或公式或图示示开普勒第开普勒第一定律一定律所有行星所有行星绕太阳运太阳运动的的轨道道都是都是_，太阳，太阳处在在_的一个的一个_上上开普勒第开普勒第二定律二定律对任意一个行星来任意一个行星来说，它与，它与太阳
5、的太阳的连线在相等的在相等的时间内内扫过_开普勒第开普勒第三定律三定律所有行星的所有行星的轨道的道的_的三次方跟它的的三次方跟它的_的二的二次方的比次方的比值都都_公式：公式： k，k是一是一个与行星个与行星_的常量的常量椭圆椭圆焦点焦点相等的面相等的面积半半长轴周期周期相等相等无关无关拓展延伸拓展延伸(解疑解疑难)1开普勒三定律是对行星绕太阳运动的总结，实践表明开普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，勒三定律也适用于其他天体的运动，如月球绕地球的运动，卫星卫星(或人造卫星或人造卫星)绕行星的运动绕行星的运动2开普勒第二定律与开
6、普勒第三定律的区别：前者揭示的是开普勒第二定律与开普勒第三定律的区别：前者揭示的是同一行星在距太阳不同距离时的运动快慢的规律，后者揭示同一行星在距太阳不同距离时的运动快慢的规律，后者揭示的是不同行星运动快慢的规律的是不同行星运动快慢的规律2.(1)绕太阳运太阳运动的行星的速度大小是不的行星的速度大小是不变的的()(2)开普勒定律开普勒定律仅适用于行星适用于行星绕太阳的运太阳的运动()(3)行星行星轨道的半道的半长轴越越长，行星的周期越，行星的周期越长()三、行星运三、行星运动的近似的近似处理理(阅读教材教材P33)1行星行星绕太阳运太阳运动的的轨道十分接近道十分接近圆，太阳，太阳处在在_2行星
7、行星绕太阳做太阳做_运运动3所有行星所有行星_的三次方跟它的公的三次方跟它的公转周期的二次方的周期的二次方的比比值都相等，即都相等，即_.圆心心匀速匀速圆周周轨道半径道半径拓展延伸拓展延伸(解疑解疑难)开普第三定律中的开普第三定律中的k值是由中心天体决定的，与环绕天体无值是由中心天体决定的，与环绕天体无关，与是椭圆运动还是圆周运动无关关，与是椭圆运动还是圆周运动无关3.“嫦娥三号嫦娥三号”先进入半长轴为先进入半长轴为a的绕月椭圆轨道，周期为的绕月椭圆轨道，周期为T，后调整为半径为后调整为半径为R的近月圆轨道，则的近月圆轨道，则“嫦娥三号嫦娥三号”在近月轨道在近月轨道的周期为的周期为_1第一定律
8、第一定律(轨道定律道定律)所所有有行行星星都都沿沿椭圆轨道道绕太太阳阳运运动，太太阳阳则位位于于所所有有椭圆的的一一个个公公共共焦焦点点上上否否定定了了行行星星圆形形轨道道的的说法法，建建立立了了正正确确的的轨道理道理论，给出了太阳准确的位置出了太阳准确的位置对开普勒三定律的理解对开普勒三定律的理解2.第二定律第二定律(面面积定律定律)揭揭示示了了某某个个行行星星运运行行速速度度的的大大小小与与到到太太阳阳距距离离的的关关系系行行星星靠靠近近太太阳阳时速速度度大大，远离离太太阳阳时速速度度小小近近日日点点速速度度最最大大，远日点速度最小日点速度最小3第三定律第三定律(周期定律周期定律)第第三三
9、定定律律反反映映了了行行星星公公转周周期期跟跟轨道道半半长轴之之间的的关关系系椭圆轨道道半半长轴越越长的的行行星星，其其公公转周周期期越越大大；反反之之，其其公公转周周期期越越小小在在右右图中中，半半长轴是是AB间距距的的一一半半，T是是公公转周周期其中常数期其中常数k与行星无关，只与太阳有关与行星无关，只与太阳有关 (自自选例例题，启迪思，启迪思维)1. (2015衡水高一检测衡水高一检测)下列关于开普勒对于行星运动规律认下列关于开普勒对于行星运动规律认识的说法中，正确的是识的说法中，正确的是 ()A所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆B所有行星绕太阳运动的轨道都
10、是圆所有行星绕太阳运动的轨道都是圆C所有行星的轨道的半长轴的二次方跟公转周期的三次方的所有行星的轨道的半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值都相同比值都相同D所有行星都是在靠近太阳时速度变大所有行星都是在靠近太阳时速度变大AD解析解析由开普勒第一定律知所有行星由开普勒第一定律知所有行星绕太阳运太阳运动的的轨道都是道都是椭圆，太阳，太阳处在在椭圆的一个焦点上，所以的一个焦点上，所以A正确，正确，B错误由由开普勒第三定律知所有行星的半开普勒第三定律知所有行星的半长轴的三次方跟它的公的三次方跟它的公转周周期的二次方的比期的二次方的比值都相等，故都相等，故C错误根据开普勒第二定律，根据开普勒第二定律，
11、行星在行星在椭圆轨道上靠近太阳运道上靠近太阳运动时，速度越来越大，速度越来越大,D正确正确2. (2013高考江苏卷高考江苏卷)火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运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二次方等于它们轨道半长轴之火星与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相同时间内，火星与太阳连线扫过的面
12、积等于木星与太阳连线扫过的面积连线扫过的面积C解解析析根根据据开开普普勒勒行行星星运运动定定律律，火火星星和和木木星星沿沿各各自自的的椭圆轨道道绕太太阳阳运运行行时，太太阳阳位位于于椭圆的的一一个个焦焦点点上上，选项A错误；行行星星绕太太阳阳运运行行的的轨道道不不同同，周周期期不不同同，运运行行速速度度大大小小也也不不同同，选项B错误；火火星星与与木木星星运运行行的的轨道道半半长轴的的立立方方与与周周期期的的平平方方之之比比是是一一个个常常量量，选项C正正确确；火火星星与与太太阳阳连线在在相相同同时间内内扫过的的面面积相相等等，木木星星与与太太阳阳连线在在相相同同时间内内扫过的面的面积相等相等
13、,但但这两个面两个面积不相等，不相等，选项D错误3.哈雷彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆，下列说法中哈雷彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆，下列说法中正确的是正确的是()A彗星在近日点的速率大于在远日点的速率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彗星在近日点的角速度大于在远日点的角速度C彗星在近日点的向心加速度大于在远日点的向心加速度彗星在近日点的向心加速度大于在远日点的向心加速度D若彗星周期为若彗星周期为76年，则它的半长轴是地球公转半径的年，则它的半长轴是地球公转半径的76倍倍ABC名名师点点评开普勒行星运开普勒行星运动三定律是理解行星运三定律是理
14、解行星运动和和进一步一步学学习天体运天体运动知知识的基的基础本本节知知识的考的考查点主要集中在点主要集中在应用行星运用行星运动三定律分析有关天文三定律分析有关天文现象和人造象和人造卫星运星运动问题开普勒第三定律的应用开普勒第三定律的应用 (自自选例例题，启迪思，启迪思维)B2. (2014高考浙江卷高考浙江卷)长期以来长期以来“卡戎星卡戎星(Charon)”被认为是冥被认为是冥王星唯一的卫星，它的公转轨道半径王星唯一的卫星，它的公转轨道半径r119 600 km，公转周，公转周期期T16.39天天.2006年年3月，天文学家新发现两颗冥王星的小卫月，天文学家新发现两颗冥王星的小卫星，其中一颗的
15、公转轨道半径星，其中一颗的公转轨道半径r248 000 km，则它的公转周，则它的公转周期期T2最接近于最接近于()A15天天B25天天C35天天 D45天天B3.假设某飞船沿半径为假设某飞船沿半径为R的圆周绕地球运行，其周期为的圆周绕地球运行，其周期为T，地，地球半径为球半径为R0.该飞船要返回地面时，可在轨道上某点该飞船要返回地面时，可在轨道上某点A处将速处将速率降到适当数值，从而沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，率降到适当数值，从而沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆与地球表面的椭圆与地球表面的B点相切，如图所示求该飞船由点相切，如图所示求该飞船由A点运动点运动到到B点所需的时间点所需的时
16、间名名师点点评(1)开开普普勒勒第第三三定定律律不不仅适适用用于于椭圆轨道道的的行行星星运运动，也适用于，也适用于圆轨道的行星运道的行星运动(2)绕同一天体运同一天体运动时，开普勒第三定律公式中的，开普勒第三定律公式中的k值相同相同范范例例“神神舟舟十十号号”飞船船绕地地球球飞行行时近近地地点点高高度度约h1200 km，远地地点点高高度度约h2330 km，已已知知R地地6 400 km，求求飞船在近地点、船在近地点、远地点的运地点的运动速率之比速率之比v1v2.答案答案673660名名师点点评行星的速率特点行星的速率特点(1)定定性性分分析析：行行星星靠靠近近太太阳阳时，速速率率增增大大；
17、远离离太太阳阳时，速速率减小率减小(2)定定量量计算算：在在近近日日点点、远日日点点行行星星的的速速率率与与行行星星到到太太阳阳的的距离成反比距离成反比(3)行星的运行行星的运行轨道看成道看成圆时，速率不，速率不变(2015杭杭州州高高一一检测)如如图所所示示是是行行星星m绕恒恒星星M运运动情情况况的的示示意意图，下列，下列说法正确的是法正确的是()A速度最大点是速度最大点是B点点B速度最小点是速度最小点是C点点Cm从从A到到B做减速运做减速运动Dm从从B到到A做减速运做减速运动解解析析：由由开开普普勒勒第第二二定定律律可可知知，近近日日点点时行行星星运运行行速速度度最最大大,因因此此，A、B错误；行行星星由由A向向B运运动的的过程程中中，行行星星与与恒恒星星的的连线变长，其速度减小，故，其速度减小，故C正确，正确，D错误C
