7.1 課件：行星的運(yùn)動

行星的運(yùn)動情境導(dǎo)入“星月皎潔，明河在天，四無人聲，聲在樹間”。浩瀚的星空不僅使得古人文泉思涌，也讓我們對行星的運(yùn)動充滿好奇。星空由有諸多星系組成，比如我們熟悉的太陽系，你知道行星運(yùn)行的軌道有怎樣的特點(diǎn)嗎？行星運(yùn)動的周期又與什么有關(guān)系呢？知識海洋物理學(xué)史——地心說和日心說地心說日心說托勒密哥白尼地球是宇宙中心太陽是宇宙中心其他行星在做勻速圓周運(yùn)動日心說戰(zhàn)勝了地心說知識海洋第谷(丹麥)對行星多年精心觀測開普勒(德國)二十年的精心研究計算數(shù)據(jù)與觀測數(shù)據(jù)不符行星繞太陽的軌道不是圓而是橢圓行星運(yùn)動的三個定律知識海洋開普勒行星運(yùn)動定律

所有行星繞太陽運(yùn)動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點(diǎn)上。太陽系中觀察得到1.開普勒第一定律(軌道定律)：

所有行星繞太陽運(yùn)動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點(diǎn)上。知識海洋太陽系中觀察得到橢圓第一定義：太陽系中各個行星的軌道并不相同，甚至嚴(yán)格來說也不在同一平面。1.開普勒第一定律(軌道定律)：開普勒行星運(yùn)動定律知識海洋2.開普勒第二定律(面積定律)：對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間里內(nèi)掃過的面積相等。知識海洋3.開普勒第三定律(周期定律)：所有行星軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比都相等。k是一個和星系的中心天體質(zhì)量有關(guān)的物理量，同一星系中各行星的k值相同，比如太陽系中八大行星的k值都相同；不同星系因中心天體不同，則不同星系中的行星的k值不同。a知識海洋4.開普勒三大定律的理解：(1)它適用于任何有中心天體的星系，不僅適用于行星也適用于衛(wèi)星；(2)開普勒第三定律也可以適用于圓軌道(由于誤差比較小，高中階段很多時候認(rèn)為行星在做勻速圓周運(yùn)動)，此時公式中的a等效為r。(3)三大定律強(qiáng)調(diào)的是同一中心天體的行星之間規(guī)律，不同星系不能相提并論。應(yīng)用探究AB例.下列關(guān)于行星的運(yùn)動規(guī)律說法正確的是()A.地球的北半球處于冬至日時地球在繞日軌道上的公轉(zhuǎn)速度比夏至日時的公轉(zhuǎn)速度大B.地球繞太陽軌道的半長軸的立方和公轉(zhuǎn)周期的平方的比值與月球繞地球軌道的半長軸的立方和公轉(zhuǎn)周期的平方的比值相同C.將月球和人造衛(wèi)星繞地球軌道均視為圓，則月球軌道半徑的立方和月球自轉(zhuǎn)周期的平方的比值與衛(wèi)星軌道半徑的立方和衛(wèi)星公轉(zhuǎn)周期的平方的比值相同D.下圖是地球繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)軌道示意圖，已知地球公轉(zhuǎn)周期為T，則地球從A點(diǎn)到B點(diǎn)所用時間為解析：北半球冬至日時地球位于近日點(diǎn)，夏至日時位于遠(yuǎn)日點(diǎn)，比較兩點(diǎn)公轉(zhuǎn)速度可以使用開普勒第二定律，在近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)均取一個相同的短暫時間Δt，則兩側(cè)地球和太陽連線掃過的扇形面積相等，顯然在近日點(diǎn)通過的弧長要長，所以近日點(diǎn)的公轉(zhuǎn)速度大于遠(yuǎn)日點(diǎn)公轉(zhuǎn)速度，A正確，而且我們還可以推知離太陽越遠(yuǎn)地球線速度越小，故此D項(xiàng)中從A到B的時間應(yīng)小于四分之一周期，D錯誤。開普勒第三定律指的是同一星系中的行星，且公式中T是公轉(zhuǎn)周期，故B、C錯誤。答案為A。應(yīng)用探究易錯提示：開普勒定律指的是同一中心天體的星系?。?！應(yīng)用探究例.已知月球繞地球運(yùn)行軌道可以視為圓，其軌道半徑為R，公轉(zhuǎn)周期為T，地球自轉(zhuǎn)周期為T1，若發(fā)射一顆定點(diǎn)于赤道上空并與地面保持相對靜止的衛(wèi)星，試求衛(wèi)星軌道半徑？解析：衛(wèi)星和地球保持相對靜止則衛(wèi)星公轉(zhuǎn)周期為T1，設(shè)其軌道半徑為R1利用開普勒第三定律得：

解得：課堂小結(jié)開普勒行星運(yùn)動定律軌道定律

——橢圓軌道面積定律

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