第9课 行星的运动-【帮课堂】2021-2022学年高一物理同步精品讲义（沪科版2020必修第二册）

第9课 行星的运动 ( 目标导航 ) 1、了解地心说与日心说 2、明确开普勒三大定律,能应用开普勒三大定律分析问题 3、知道太阳与行星间的引力与哪些因素有关.理解引力公式的含义并会推导平方反比规律 ( 知识精讲 ) 知识点01两种学说的对立 1.地心说 (1)地球是宇宙的中心,是静止不动的; (2)太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动; (3)地心说的代表人物是古希腊科学家托勒密。 2.日心说 (1)太阳是宇宙的中心,是静止不动的,所有行星都绕太阳做匀速圆周运动; (2)地球是绕太阳旋转的行星;月球是绕地球旋转的卫星,它绕地球做匀速圆周运动,同时还跟地球一起绕太阳旋转; (3)太阳静止不动,因为地球每天自西向东自转一周,造成太阳每天东升西落的现象; (4)日心说的代表人物是哥白尼。 3.局限性 都把天体的运动看得很神圣,认为天体的运动必然是最完美、最和谐的匀速圆周运动,但计算所得的数据和丹麦天文学家第谷的观测数据不符。 4.哥白尼的学说存在两大缺点 (1)把太阳当作宇宙的中心。实际上太阳仅是太阳系的中心天体,而不是宇宙的中心。 (2)沿用了行星在圆轨道上做匀速圆周运动的陈旧观念。实际上行星的轨道是椭圆,行星的运动也不是匀速的。 【典例1】 首先对天体做圆周运动产生了怀疑的科学家是( ) A.布鲁诺 B.伽利略 C.开普勒 D.第谷 【答案】C 【解析】开普勒根据第谷的观测数据及个人的理论分析,对前人提出的天体做圆周运动的说法产生了怀疑,并认为所有行星的运动轨道都是椭圆,C正确。 【典例2】 下列说法都是“日心说”的观点,现在看来其中正确的是( ) A.宇宙的中心是太阳,所有行星都在绕太阳做匀速圆周运动 B.地球是绕太阳运动的普通行星,月球是绕地球旋转的卫星,它绕地球做匀速圆周运动,同时还跟地球一起绕太阳运动 C.天体不动,因为地球每天自西向东转一周,造成天体每天东升西落的现象 D.与日地距离相比,恒星离地球十分遥远,比日地间距离大得多 【答案】D 【解析】A是“日心说”的观点,但现在看来是不正确的,太阳不是宇宙中心,只是太阳系的中心天体,行星做的也不是匀速圆周运动,A错误;月亮绕地球运动的轨道不是圆,B错误;恒星是宇宙中的主要天体,宇宙中可观察到的恒星有1012颗,太阳是离我们最近的一颗恒星,所有的恒星都在宇宙中高速运动着,所以天体也是运动的,C错误。 【即学即练1】 在物理学发展史中,许多物理学家做出了卓越贡献。以下关于物理学家的科学贡献的叙述中,正确的是 A.牛顿建立了相对论 B.伽利略提出了“日心说” C.哥白尼测定了万有引力常量 D.开普勒发现了行星运动三定律 【答案】D 【解析】爱因斯坦最先提出狭义相对论和广义相对论,A错误;在天体运动规律的探究过程中哥白尼最先提出了日心说,B错误;牛顿发现了万有引力定律,卡文迪许测定了万有引力常量,C错误;开普勒在前人研究数据的基础上发现了行星运动的三大定律,D正确。 【即学即练2】 关于日心说被人们接受的原因是( )(多选) A.太阳总是从东面升起,从西面落下 B.日心说符合宗教神学得观点 C.若以太阳为中心许多问题都可以解决,对行星的描述也变得简单 D.地球是围绕太阳运转的 【答案】CD 【解析】关于日心说被人们所接受的原因是以地球为中心来研究天体的运动有很多无法解决的问题,以太阳为中心,许多问题都可以解决,行星的运动的描述也变得简单,故CD正确,AB错误;故选CD。 知识点02 开普勒行星运动定律 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.如下左图所示;不同行星绕太阳运动的椭圆轨道是不同的,太阳处在椭圆的一个焦点上,如下右图所示,即所有轨道都有一个共同的焦点——太阳 说明:该定律又叫椭圆轨道定律,行星与太阳间的距离一直在变。 2、开普勒第二定律:对于任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。如图所示。 说明:该定律又叫面积定律,如果时间间隔相等,由开普勒第二定律知,面积SA=SB,可见离太阳越近,行星在相等时间内经过的弧长越长,即行星的速率越大。近日点、远日点分别是行星距离太阳的最近点、最远点.同一行星在近日点速度最大,在远日点速度最小。 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二次方的比值都相等。 说明:该定律又叫周期定律。数学表达式:=k,或者,其中a为椭圆轨道的半长轴,T为公转周期。常数k与行星无关,只与太阳有关。 该定律不仅适用于行星绕太阳的运动,也适用于卫星绕地球的运动,其中常数k与卫星无关,只与地球有关,也就是说k值大小由中心天体决定。 【典例1】 关于开普勒对于行星运动规律的认识,下列说法正确的是( ) 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