如何有效地理解开普勒第三定律?

小榄菲菲美发老师吕杰


开普勒的三个行星运动定律还是放在一起理解比较好!

开普勒的三个运动定律

1. 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.因此第一定律也叫轨道定律.

理解:所有行星的轨道都是椭圆,所有这些椭圆有一个焦点是重合的,太阳就在这个焦点上。

2. 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的时间内扫过相等的面积.因此第二定律也叫面积定律

理解:按照第二定律可以推知,行星靠近太阳时速度增大,远离太阳时速度减小.近日点速度最大,远日点速度最小.

3. 开普勒第三定律:所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的平方的比值都相等.

若用a代表椭圆轨道的半长轴,T代表公转周期,即

理解:比值k是一个与行星无关的常量,只跟行星所围绕的中心天体有关,即由中心天体决定,因此对于绕同一中心天体运行的所有行星来说,此比值k是相同的.

三个定律的推广

(1)开普勒三定律同样适用于卫星绕地球的运动,即:

卫星绕地球运动的轨道也是椭圆,地球位于椭圆的一个焦点上;

地球与卫星的连线在相等的时间内扫过的面积相等;

所有卫星轨道半长轴的三次方跟运转周期平方的比值都相等。

只不过此时的比值k由地球决定。

(2)若将行星绕太阳的运动轨道近似看做圆轨道,则三个定律可以理解为:

太阳处在圆心上;

行星绕太阳做匀速圆周运动;

所有行星的轨道的半径的三次方跟它的公转周期的平方的比值都相等。

应用示例

开普勒第三定律是历年高考考查的重点。只要知道了同一中心天体的环绕体的半长轴或半径关系,就可以推知周期关系,反之,知道了周期关系也可以迅速推知半长轴或半径关系。如下图,可以利用地球的轨道半径、周期、哈雷彗星的半长轴,估算哈雷彗星的周期----预言哈雷彗星的回归。


sun高中物理第二课堂


开普勒第三定律的原话是:绕以太阳为焦点的椭圆轨道运行的所有行星,其各自椭圆轨道的半长轴的立方与周期的平方的比是一个常量(开普勒常数k)。

这句话的意思我画了一个图来帮助理解:

公式为:k=R*R*R/(T*T)

由万有引力定律推导出k=GM/(4πR^2)

两式合并可以得出

R^3/T^2=GM/(4πR^2)

当两个天体间只有万有引力的作用时,测算出天体的周期和半轴长,通过这个式子可以算出中心天体的大致质量。


依晨说


我个人认为地球的产生是巨大的太阳那时发生爆炸,爆炸后飞出的大碎片在太空中,而地球就是这碎片中的一圆。


执着160840185


我记得第三定律是周期定律,他在解决竞赛中天体问题时用的多,正常课几乎没用…那个k2等于GM除以4π2在解决吧天体看做椭圆的问题时很有用,这个定律当初只是观察出来的,没经过证明,后来好像被权威证明了,于是只能考试用,请采纳…


光桿司令


有可能是解释相对的两个引力物体间相互作用力的关系,多引力物体系统可能更复杂,个人猜测


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