1、3.1 行星的运动一新课标要求（一）知识与技能1、知道地心说和日心说的基本内容。 来源:Zxx k.Com2、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。（二）过程与方法通过托勒密、哥白尼、第谷布拉赫、开普勒等几位科学家对行星运动的不同认识，了解人类认识事物本质的曲折性并加深对行星运动的理解。（三）情感、态度与价值观1、澄清对天体运动神秘模糊的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法。2、感悟
2、科学是人类进步不竭的动力。二、课前预习1、 “地心说”的观点： 位于宇宙的中心，是静止不动的。代表人物是 。2、 “日心说”的观点： 位于宇宙的中心，是静止不动的。代表人物是 。3、开普勒在 的观察基础上总结得到行星运动的规律。 4、开普勒第一定律： 。近日点： ；远日点： 。5、开普勒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?6、开普 勒第二定律 ： 。7、行星沿着椭圆轨道运行，太阳位于椭圆的一个焦点上，则行星在远日点的速率与在近日点的速率谁大？8、开普勒第三定律： 。公式是 。9、公式 kTa23中的比例系数 k 可能与谁有关？10、由于太阳系行星的轨道与圆
3、十分接近，所以在中学阶段的研究中我们按圆轨道处理。这样，开普勒三大定律就可以说成 。 。 。12、扩展及注意：a) 开普勒定律不仅适用于行星绕太阳运动，同时它适用于所有的天体运动。只不过对于不同的中心天体， kTR23中的 k 值不一样。如金星绕太阳的 23TR与地球绕太阳的23TR是一样的，因为它们的中心天体一样，均是太阳。但月球绕地球运动的 23与地球绕太阳的 23是不一样的，因为它们的足以天体不一样。b) 开普勒定律是根据行星运动的现察结果而总结归纳出来的规律它们每一条都是经验定律，都是从行星运动所取得的资料中总结出来的规律开普勒定律只涉及运动学、几何学方面的内容，不涉及力学原因。c)
4、开普勒关于行星运动的确切描述，不仅使人们在解决行星的运动学问题上有了依据，更澄清了人们对天体运动神秘 、模糊的认识，同时也推动了对天体动力学问题的研究三、经典例题例 1、下列说法中正确的是（ ）A.大多数人造地球卫星的轨道都是椭圆，地球处在这些椭圆的一个焦点上B.人造地球卫星在椭圆轨道上运动时速度是不断变化的；在近日点附近速率大，远地点附近速率小；卫星与地心的连线，在相等时间内扫过的面积相等C.大多数人造地球卫星的轨道，跟月亮绕地球运动的轨道，都可以近似看做为圆，这些圆的圆心在地心处D.月亮和人造地球卫星绕地球运动，跟行星绕太阳运动，遵循相同的规律例 2、关于开普勒定律，下列说法正确的是（ ）
5、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例 3、关于行星的运动说法正确的是（ ）A、行星半长轴越长，自转周期越大B、行星半长轴越长，公转周期越大C、水星半长轴最短，公转周期最大D、冥王星半长轴最长，公转周期最大例 4、已知木星绕
6、太阳的公转周期是地球绕太阳公转周期的 12 倍，则木星轨道半长轴是地球轨道半长轴的多少倍？来源:Zxxk.Com四、巩固练习1、下列说法正确的是（ ）A.地球是一颗绕太阳运动的行星B.关于天体运动的日心说和地心说都是错误C.太阳是静止不动，地球和其它行星都在绕太阳转动D.地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其它行星却绕地球 转动2、下列关于开普勒对于行星运动规律的认识的说法正确的是( )A、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比值都相同D、所有行星的公转周期与行星的轨道的半径成正比3、理论和实践证明，开普勒定律不仅适
7、用于太阳系中的天体运动，而且对一切天体（包括卫星绕行星的运动）都适用。下面对于开普勒第三定律的公式KTR23，下列说法正确的是（ ）A、公式只适用于轨道是椭圆的运动B、式中的 K 值，对于所有行星（或卫星）都相等C、式中的 K 值，只与中心天体有关，与绕中心天体旋转的行星（或卫星） 无关 D、若已知月球与地球之间的距离，根据公式可求出地球与太阳之间的距离4、两颗行星的质量分别为 21m和 ，绕太阳运行的轨道半长轴分别为 21r和 ，则它们的公转周期之比为（ ）A、 21rB、321rC、321rD、无法确定5、某行星沿椭圆轨道运行，近日点离太阳距离为 a，远日点离太阳距离为 b，过近日点时行星
8、的速率为 av，则过远日点时速率为（ ）A、 ab B、 abv C、 bav D、 abv6、银河系中有两颗行星，它们绕太阳运转周期之比为 81，则（1）它们的轨道半径的比为 （ ）A.41 B.81 C.21 D.14（2）两行星的公转速度之比为 （ ）A.21 B.41 C.12 D.147、海王星的公转周期约为 5.19109s，地球的公转周期为 3.16107s，则海王星与太阳的平均距离约为地球与太阳的平均距离的多少倍？8、飞船沿半径为 R 的圆周绕地球运动其周期 为 T，地球半径为 0R，若飞船要返回地面，可在轨道上某点 A 处将速率 降到适当的数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭
9、圆轨道运行，椭圆与地球表面在 B 点相切，求飞船由 A 点到 B 点所需要的时间？ABR参考答案1、 【答案】:A2、 【答案】:A【解析】：由开普勒第一定律知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。所以 A 正确，B 错误。由开普勒第三定律知所有行星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，故 C D 错误，A 正确。3、 【答案】:C【解析】：行星和卫星的轨道可以近似为圆，公式KTR23也适用，故 A 错。比例系数k 是一个由中心天体决定而与行星无关的常量，但不是恒量，不同的星系中，k 值不同，故 B 错，C 对。月球绕地球转动的 k 值与地球 绕太阳转动得
10、k 值不同，故 D 错。来源:学科网4、 【答案】:C【解析】：由开普勒第三定律可知：231Tr，故 C 正确。5、 【答案】:C【解析】：由开普勒第二定律可知太阳和行星的连线在相等的时间里扫过的面积相等进行求解解：取足够短的时间 t，则有： sr21bvatb6、 【答案】:A C【解析】： 12TRv 2Tv 1221RTv 或rk7、 【答案】:30a b【解析】：由开普勒第三定律32RkT可得：312RT，292137(5.10)368、 【答案】: RT24)(00【解析】：开 普勒定律不仅对所有围绕太阳运动的行星适用，而且也适用于卫星、飞船等绕行星的运动。 解：当飞船做半径为 R
11、的圆周运动时，由开普勒第三定律 ： KTR23 当飞船返回地面时，从 A 处降速后沿椭圆轨道至 B。设飞船沿椭圆轨道运动的周期为 T，椭圆的半长轴为 a，则 kT23可解得： R3)(由于 20a，由 A 到 B 的时间 2tRTRTt 4)()(1 0030 答案： 24)(006.1 行星的运动新课标要求（一）知识与技能1、知道地心说和日心说的基本内容。 来源:Zxx k.Com2、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
12、的认识过程是漫长复杂的，真理是来之不易的。（二）过程与方法通过托勒密、哥白尼、第谷布拉赫、开普勒等几位科学家对行星运动的不同认识，了解人类认识事物本质的曲折性并加深对行星运动的理解。（三）情感、态度与价值观1、澄清对天体运动神秘模糊的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法。2、感悟科学是人类进步不竭的动力。教学重点、难点开普勒行星运动定律、对开普勒行星运动定律的理解和应用教学方法教师 启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。 来源:学科网教学建议日心说、地心说及两者之间的争论有许多内容可以向学生介绍，教材为了简单明了地讲述开普勒定律，没有过多地叙述这些内容.教学中可以结合教学的实际情
13、况向学生介绍有关的历史材料，也可引导学生课外阅读有关的读物。这些内容学生会很感兴趣，又容易接受，也是我们进行科学方法和思想教育的好素材。学习本节课的目的是为下一节推导万有引力定律铺垫, 开普勒定律没必要做过高要求。教学过程（一）引入新课教师活动：在浩瀚的宇宙中有着无数大小不一、形态各异的天体。白天我们沐浴着太阳的光辉，夜晚，仰望苍穹，繁星闪烁，美丽的月亮把我们带入无限的遐想中。由这些天体所组成的宇宙始终是人们渴望了解又不断探索的领域。经成百上千年的探索，伟大的科学家们对它已经有了一些初步的了解。本节我们就共同来学习前人所探索到的行星的运动情况。（二）进行新课1、古人对天体运动的看法及发展过程教
14、师活动：引导学生阅读教材第一段，投影出示以下提纲：1、古代人们对天体运动存在哪些看法? 来源:学科网 ZXXK2、什么是“地心说” ，什么是 “日心说”?3、哪种学说占统治地位的时间较长?4、两种学说争论的结果是什么? 来源:学| 科|网学生活动：阅读课文，并从课文中找出相应 的答案。学生代表发言。1、在古代，人们对于天体的运动存在着地心说和日心说两种对立的看法。2、 “地心说”认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳 ，月亮以及其他行星都绕地球运动；“日心说”认为太阳是宇宙的中心，地球，月亮以及其他行星都在绕太阳运动。3、 “地心说”占领统治地位的时间较长 .4、 “日心说”与“地心说”争论
15、的结果是 “日心说 ”最终战胜了 “地心说”.真理最终战胜了谬 误。2、开普勒行星运动 定律教师活动：引导学生阅读教材，投影出示以下提纲：1、古人认为天体做什么运动?2、开普勒认为行星做什么样的运动? 他是怎样得出这一结论的？3、开普勒行星运动定律哪几个方 面的描述了行星绕太阳运动的规律 ？具体表述是什么？学生活动：阅读课文，并从课文中找出相应的答案。学生代表发言。1、古人把天体的运动看得十分神圣，他们认为天体的运动不同于地面物体的运动，天体做的是最完美、最和谐的匀速圆周运动.2、开普勒认为行星做椭圆运动。他发现假设行星作匀速圆周运动，计算所得的数据与观测数据不符，只有认为行星作椭圆运动，才能
16、解释这一差别。3、开普勒行星运动定律从行星运动轨道、行星运动的线速度变化、轨道与周期的关系三个方面揭示了行星运动的规律 。具体表述为：第一定律：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。第二定律：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。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。即： 32akT比值 k 是一个与行星无关的常量。教师活动：认真听取学生代表发言，点评总结。引导学生深入探究：出示挂图介绍行星运动的挂图，使学生对行星的运动有一个简单的感性认识.放录像使学生通过对天体运动的立体画面的观看，对天体运动的感性认识进一步提高
17、.思考：比值 k 与行星无关，你能猜想出它可能跟谁 有关吗 ?实际上，多数行星的轨道与圆十分接近，在中学阶段的研究中能够按圆处理。开普勒三定律适用于圆轨道 时，应该怎样表述呢？来源:Zxxk.Com学生活动：分组讨论，并根据课文、挂图及录像所提供的线索得出答案。学生代表发言。根据开普勒第三定律知：所有行星绕太阳运动半长轴的三次方跟公转周期二次方的比值是一个常数 k，可以猜想，这个 “k”一定与运动系统的物体有关。因为常数 k 对于所有行星都相同，而各行星是不一样的，故跟行星无关，而在运动系中除了行星就是中心天体太阳，故这一常数“k”一定与中心天体太阳有关。（四）实例探究来源：高考资源网高考资源
18、网()例 1关于行星的运动以下说法正确的是（ ）A行星轨道的半长轴越长，自转周期就越长B行星轨道的半长轴越长，公转周期就越长C水星轨道的半长轴最短，公转周期就最长D冥王星离太阳“最远” ，公转周期就最长2.为什么说曲线运动一定是变速运动?分析： 由开普勒第三定律 可知，a 越大，T 越大，故 BD 正确，C 错误；式中的kT23T 是公转周期而非自转周期，故 A 错。答案：BD例 2已知木星绕太阳公转的周期是地球绕太阳公转周期的 12 倍。则木星绕太阳公转轨道的半长轴为地球公转轨道半长轴的 倍。思维入门指导： 木星和地球均为绕太阳运行的行星，可利用开普勒第三定律直接求解。本题考查开普勒第三定律
19、的应用。解：由开普勒第三定律 可知：kTa23对地球： 对木星k21323所以 11322 4.5)/(aTa点拨：在利用开普勒第三定律解题时，应注意它们的比值 中的 k 是一个与行星Ta23运动无关的常量。例 3 已知 地球绕太阳作椭圆运动。在地球远离太阳运动的过程中，其速率越来越小，试判断地球所受向心力如何变化。若此向心力突然消失，则地球运动情况将如何？思维入门指导：行星的运动为曲线运动，因此本节知识常常和曲线运动知识相综合。解：由于地球在远离太阳运动的过程中，其速率减小，据牛顿第二定律有，由开普勒第二定律知，地球在远离太阳运动的过程中角速度 （单位时间内mvFn 地球与太阳的连线扫过的角
20、度）也减小，故向心力 减小。若此向心力突然消失，则地球将nF沿轨道的切线方向做离心运动。点拨：地球绕太阳的运动虽然并非匀速圆周运动，但向心力公式仍适用。任一时刻，地球的速度方向均沿椭圆的切线方向。课余作业1、课后完成 P66“问题与练习”中的问题。2、课后阅读教材 P64“科学足迹”栏目中的阅读材料，体会人类对行星运动规律的认识历程。课 题 61 行星的运动备课时间 上课时间 总课时数知识与技能来源:Z_xx_k.Com知道地心说和日心说的基本内容。知道开普勒三定律的 内容。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。来源:Zxxk.Com过程与方法通过托勒密、哥白尼、第谷、开
21、普勒等几位科学家对行星运动的不同认识，了解人类认识事物本质的曲折性并加深对行星运 动的理解。课程目标来源:学.科.网情感态度与价值观1、澄清 对天体运动神秘模糊的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法。2、感悟科学是人类进步不竭的动力。教学重点 开普勒行星运动定律教学难点 对开普勒行星运动定律的理解和应用教学过程 二次备课引入新课多媒体演示：天体运动的图片浏览。在浩瀚的宇宙中有无数大小不一、形态各异的天体，如月亮、地球、太阳、夜空中的星星由这些天体组成的广袤无限的宇宙始终是我们渴望了解、不断探索的领域。人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，历史上有过不同的看法，科学家对此进行了不懈 的探索，通过
22、本节内容的学习，将使我 们正确地认识行星的运动。新课讲解一、古代对行星运动规律的认识问 1：古人对天体运动存在哪些看法 ?“地心说”和“日心说”问 2什么是“地心说” ?什么是“日心说” ?“地心说”认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，大阳、月亮以及其他行星都绕地球运动， “日心说”则认为太阳 是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动“地心说的代表人物：托勒密(古希腊) “地心说符合人们的直接经验，同时也符合势力强大的宗教神学关于地球是宇宙中心的认识 ，故地心说一度占据了统治地位二、开普勒行 星运动三定律问 1：古人认为天体做什么运动 ?古人把天体的运动看得十分 神圣，他们认为天体的运动不同于
23、地面物体的运动，天体做的是最完美、最和谐的匀速圆周运动问 2：开普勒认为行星做什么样的运动 ?他是怎样得出这一结论的?开普勒认为行星做椭圆运动他 发现假设行星傲匀逮 圆周运动， 计算所得的数据与观测数据不符，只有 认为行星做椭圆运动，才能解释这一差别问 3：开普勒 行星运动定律哪几个方面描述了行星绕太阳运动的规律?具 体 表述是什么?开普勒行星运动定律从行星运动轨道，行星运 动的线 速度变化， 轨道与周期的关系三 个方面揭示了行星运动的规律（多媒体播放行星绕椭圆轨道运动的课件）来源：高考资源网高考资源网()开普勒第一定律：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问 4：这一定
24、律说明了行星运动轨迹的形状，不同的行星绕大阳运行时椭圆轨道相同吗? 不同开普勒第二定律：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问 5：如图 7.1-2 所示，行星沿着椭圆轨道运行，太阳位于椭圆的一个焦点上行星在远日点的速率与在近日点的速率谁大？因为相等时间内面积相等，所以近日点速率大。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公转周期的平方的比值都相等 （如图 6 1l）问 6：由于行星的椭圆轨道都跟圆近似，在中学阶段研究中按圆处理，开普勒三定律适用于圆轨道时，应该怎样表述呢?1、多数大行星绕太阳运动轨道半径十分接近圆，太阳处在圆心上。2、对某一行星来说，它绕太
25、阳做圆周运动的角速度（或线速度）不变。3、所有行星的轨道半径的三次方跟它的公转周期的平方的比值都相等若用 R 代表轨道半径， T 代表公转周期，开普勒第三定律可以用下面的公式表示：比值 k 是一个与行星无关的恒量。四、课堂小结：让学生概括总结本节的内容。五、作业：【板书设计】教 学后记：主备人: 第六章 万有引力与航天6.1 行星的运动教学目标(一) 知识与技能1. 知道地心说和日心说的基本内容。2. 学习开普勒三大定律，能用三大定律解决问题。3. 了解人类对行星的认识过程是漫长复杂的，真是来之不易的。(二) 过程与方法4. 体会精确的观察记录在科学研究中的重要地位。5. 对过对开普勒三定律的
26、学习了解天体运动的规律。(三) 情感态度与价值观6. 通过托勒密、哥白尼、第谷布拉赫、开普勒等几位科学家对行星运动的不同认识，了解人类认识事物本质的曲折性并加深对行星运动的理解。7. 了解伽利略等科学家为科学献身的精神，学习前人对问题一丝不苟、孜孜以求的精神。教学重点1. 开普勒 行星运动定律教学难点1. 对开普勒行星运动定律的理解和应用教学过程一、引入 师：同学们，在前面的学习中我们研究了地面上物体的运动，从今天开始我们来研究天空中的运动：天体运动。师：自古以来，当人们仰望星空时，天空中壮丽璀璨的现象便吸引了他们的注意。智慧的头脑开始探索星体运动的奥秘。直到二十一世纪的今天，科学迅猛发展，人
27、类终于能够飞出地球，登上月球。还能飞向万籁俱寂的茫茫太空，探索更遥远的星球。但你可知道：人类走到这一步经过了多少艰辛曲折？在对行星规律的认识过程里人们经历了地心说、日心说及到开 普勒定律。二、地心说古希腊的天文学家和哲学家通过直接的感性认识，认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳月亮等各星体都围绕地球做简单的完美的圆周运动。因为地心说符合人们的直接经验，如：太阳从东边升起，从西边落下；同时也符合强大的宗教神学关于地球是宇宙中心的认识，故地心说一度占据了统治地位。代 表人物：亚里士多德最先提出，古希腊的托勒密加以完善的三、日心说随着世界航海事业的发展，人们希望借助星星的位置为船队导航，因而对行
28、星的运动观测越来越精确.再加上第谷等科学家经过长期观测及记录的大量的观测数据，用托勒密的“地心说”模型很难得出完美的解答.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，哥白尼就开始推测是不是地球每天围绕自己的轴线旋转一周呢？他假设地球并不是宇宙的中心，它与其他 行星都是围绕着太阳做匀速圆周运动.这就是“日心说”的模型。日心说认为太阳是宇宙的中心，且太阳是静止不动的，地球和其它行星都绕太阳做简单而完美的圆周运动。代表人物：波兰科学家哥 白尼四、地心说与日心说的碰撞师：两种学说斗争的时间很长，虽然地心说占据统治地位的时间长，但最终日心说战胜了地心说。师：“地心说”
29、占统治地位时间较长的原因是由于它比较符合人们的日常经验，如：太阳从东边升起，从西边落下；同时它也符合当时在政治上占统治地位的宗教神学观点.师：“日心说”所以能够战胜“地心说”是因为好多“地心说”不能解析的现象“日心说”则能说明，也就是说， “日心说”比“地心说”更科学、更接近事实.例如：若地球不动，昼夜交替是太阳绕地球运动形成的.那么，每天的情况就应是相同的，而事实上，每天白天的长短不同，冷暖不同.而“日心说”则能说明这种情况：白昼是地球自转形成的，而四季是地球绕太阳公转形成的。师：虽然“地心说”符合人们的经验，但它还是错误的.进而说明“眼见为实”的说法并非绝对正确.例如：我们乘车时观察到树木
30、在向后运动，而事实上并没有动(相对于地面).师：从目前科研结果和我们所掌握的知识来看， “日心说”也并不是绝对正确的，因为太阳只是太阳系的一个中心天体，而太阳系只是宇宙中众多星系之一，所以太阳并不是宇宙的中心，也不是静止不动的.“日心说”只是与“地心说”相比更准确一些罢了。师：经过前面的学习我们对“地心说”和“日心说”有了初步的认识，事实上从“地心说”向“日心说”的过渡经历了漫长的时间，并且科学家们付出了 艰苦的奋斗，哥白尼就是其中一位.他在哥伦布和麦哲伦猜想的基础上，假设地球并不是宇宙的中心，而和其他天体一样都是绕太阳做匀速圆周运动的行星，从而使许多问题得以解决，也建立起了“日心说”的基本模
31、型.但他的观点不符合当时欧 洲统治教会的利益，因而受到了教会的迫害.使得这一正确的观点被推迟一个世纪才被人们接受。前人的这种对问题一丝不苟、孜孜以求的精神值得我们学习，所以我们对待学习要脚踏实地，认认真真，不放过一点疑问。让学生课后阅读“科学足迹”观看动画：日心说示意图；日地月视频文件：地球自转与白天黑夜五、开普勒三大定律师：德国的物理学家开普勒继承和总结了他的导师第谷的全部观测资料及观测数据，也是以行星绕太阳做匀速圆周运动的模型来思考和计算的，因为不管是“地心说”还是“日心说” ，都把天体运动看得很神圣，认为天体运动必然是最完美、最和谐的匀速圆周运动。但结果总是与第谷的观测数据有 8的角度误
32、差.当时公认的第谷的观测误差不超过 2（第谷是一个观察天才，它通过对 780 颗左右的恒星持续观察，将观测结果从前人的 10偏差减小到 2）开普勒想，天体运动很可能不是匀速圆周运动.在这个大胆思路下，开普勒又经过四年多的刻苦计算，先后否定了 19 种设想，最后终于计算出行星是绕太阳运动的，并且运动轨迹为椭圆，证明了哥白尼的“日心说”是正确的.并总结为行星运动三定律。开普勒第一定律：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。（椭圆定律）课本“做一做” ，了解椭圆的特点。近日点 远日点可以用一条细绳和两图钉来画椭圆如图所示，把白纸镐在木板上，然后按上图钉把细绳的两 端系在图钉上，
33、用一枝铅笔紧贴着细绳滑动，使绳始终保持张紧状态铅笔在纸上画出的轨迹就是椭圆，图钉在纸上留下的痕迹叫做椭圆的焦点想一想，椭圆上某点到两个焦点的距离之和与椭圆上另一点到两个焦点的距离之和有什么关系?观看动画：开普勒第一定律来源:学#科#网 Z#X#X#K【问题】：这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?【解析】：不是。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。观看动画：开普勒第一定律(双行星)【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。来源:学_科_网近日点远日点【补充】：因为
34、地轴方向恒指向北极星方向， 在近日点时，太阳直射南回归线（冬至） ，在远日点时，太阳直射北回归线（夏至） 。 在春分和秋分时候太阳直射赤道。所以春夏比秋冬时间长，但因为地球轨道接近于圆，所以相差不了几天。开普勒第二定律：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 （面积定律）观看动画：开普勒第二定律【问题】：行星沿着椭圆轨道运行，太阳位于椭圆的一个焦点上，则行星在远日点的速率与在近日点的速率谁大？【解析】：根据相等时间的面积相等可知近日点速率大于远日点速率。【牢记】：行星在近日点的速率大于远日点的速率。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公转周期的平方的比值都
35、相等 （周期定律）若用 a 表示椭圆半长轴，T 代表公转周期，则开普勒第三定律告诉我们： kTa23观看动画：开普勒第三定律【问题】：公式 kTa23中的比例系数 k 可能与谁有关？【解析】：开普勒第三定律知：所有行星绕太阳运动的半长轴的三次方跟公转周期二次方的比值是一个常数 k，可以猜想，这个“k”一定与运动系统的物体有关因为常数 k 对于所有行星都相同，而各行星是不一样的，故跟行星无关，而在运动系中除了行星就是中心天体太阳，故这一常数“k“一定与中心天体太阳有关【牢记】：k 与中心天体(太阳)有关例 1、我们假设地球绕太阳运动时的轨道半长轴为为 地a，公转周期为 地T，火星绕太阳运动的轨道
36、半径为 地a，公转周期为 地T，那这些物理量之间应该满足怎样的关系？)(23kTr地来源:Z|xx|k.Com六、太阳系师：我们现在来了解一下太阳系的各行星及其运行情况。师：自从冥王星于 2006 年 8 月 24 日被国际天文联会取消其行星地位，降为“矮行星”后，从此太阳系由“九大行星”变为“八大行星。我们先来看一些图片。【补充资料】：新华社电 24 日，国际天文学联合会大会投票决定，不再将冥王星视为行星，而将其列入“矮行星” ；放弃将冥王星之外的太阳系八大行星称为“经典行星”的说法，从而确认太阳系只有 8 颗行星。在第 26 届大会闭幕式上，中国北京获得 2012 年第 28 届大会主办权
37、，这将是中国首次举办该项大会。冥王星因何被“降级”？位居九大行星末席 70 多年的冥王星，自发现之日起地位就备受争议。虽然“九大行星”成为家喻户晓的说法，但新的天文发现不断使“九大行星”的传统观念受到质疑。天文学家先后发现冥王星与太阳系其他 8 颗行星的一些不同之处。冥王星所处的轨道在海王星之外，属于太阳系外围的柯伊伯带，这个区域一直是太阳系小行星和彗星诞生的地方。20 世纪 90 年代以来，天文学家发现柯伊伯带有更多围绕太阳运行的大天体。国际天文学联合会大会通过的新行星定义，意在弥合传统的行星概念与新发现的差距。大会通过“行星”新定义根据国际天文学联合会大会 24 日通过的新定义， “行星”
38、指的是围绕太阳运转、自身引力足以克服其刚体力而使天体呈圆球状、并且能够清除其轨道附近其他物体的天体。冥王星由于其轨道与海王星的轨道相交，不符合新的行星定义，因此被自动降级。太阳系行星将包括水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星，它们都是在 1900 年以前被发现的。根据新定义，同样具有足够质量、呈圆球形，但不能清除其轨道附近其他物体的天体被称为“矮行星” 。冥王星是一颗矮行星。其他围绕太阳运转但不符合上述条件的物体被统称为“太 阳系小天体 ”。太阳系有了新 “家谱”由此，除太阳外，一个包括行星、矮行星和太阳系小天体在内的太阳系新“家谱”呈现在了我们面前。来源:学.科.网 Z.X.X
39、.K行星：成员包括水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。矮行星：成员包括冥王星和谷神星等。太阳系小天体：围绕太阳运转但不符合行星和矮行星条件的物体。观看动画：九大行星运行图；九大行星七、开普勒三大定律的近似处理师：从刚才的研究我们发现，太阳系行星的轨道与圆十分接近，所以在中学阶段的研究中我们按圆轨道处理。这样，开普勒三大定律就可以说成【牢记】：行星绕太阳运动轨道是圆，太阳处在圆心上。对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（或线速度）不变，即行星做匀速圆周运动。所有行星的轨道半径的三次方跟它的公转周期的平方的比值都相等。若用 R 代表轨道半径，k 水=3.3610 18K 金=
40、3.3510 18K 地=3.3110 18K 火=3.3610 18T 代表公转周期，开普勒第三定律可以用公式表示为： kTR23,k 与太阳有关。【参考资料】：给出太阳系九大行星平均轨道半径和周期的数值，供课后验证。扩展及注意：d) 开普勒定律不仅适用于行星绕太阳运动，同时它适用于所有的天体运动。 只不过对于不同的中心天体， kTR23中的 k 值不一样。如金星绕太阳的 23TR与地球绕太阳的23TR是一样的，因为它们的中心天体一样，均是太阳。但月球绕地球运动的 23与地球绕太阳的 23TR是不一样的，因为它们的足以天体不一样。e) 开普勒定律是根据行星运动的现察结果而总结归纳出来的规律它
41、们每一条都是经验定律，都是从行星运动所取得的资料中总结出来的规律开普勒定律只涉及运动学、几何学方面的内容，不涉及力学原因。f) 开普勒关于行星运动的确切描述，不仅使人们在解决行星的运动学问题上有了依据，更澄清了人们对天体运动神秘、模糊的认识，同时也推动了对天体动力学问题的研究例 2、下列说法中正确的是（ABCD）A.大多数人造地球卫星的轨道都是椭圆，地球处在这些椭圆的一个焦点上B.人造地球卫星在椭圆轨道上运动时速度是不断变化的；在近日点附近速率大，远地点附近速率小；卫星与地心的连线，在相等时间内扫过的面积相等C.大多数人造地球卫星的轨道，跟月亮绕地球运动的轨道，都可以近似看做为圆，这些圆的圆心
42、在地心处D.月亮和人 造地球卫星绕地球运动，跟行星绕太阳运动，遵循相同的规律例 3、关于开普勒定律，下列说法正确的是（ABC ）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例 4、 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 （ B ）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无法确定例 5、关于行星的运动说法正确的是（BD）A、行星半长轴越长，自转周期越大B、行星半长轴越长，公转周期越大C、水星半长轴最短，公转周期最大D、冥王星半长轴最长，公转周期最大例 6、已知木星绕太阳的公转周期是地球绕太阳公转周期的 12 倍，则木星轨道半长轴是地球轨道半长轴的多少倍？【解析】：根据开普勒第三定律有 24.5132323 地地地rTrTr来源:Zxxk.Com
