1 行星的运动-2022-2023学年高一物理同步备课讲义 (人教版2019必修第二册)

Chapter 7第七章 万有引力与宇宙航行 1 行星的运动 [学习目标] 1. 了解地心说与日心说的主要内容和代表人物. 2. 理解开普勒行星运动定律，知道开普勒第三定律中k值的大小只与中心天体有关. 3. 知道行星运动在中学阶段的研究中的近似处理． 1、 两种对立的学说 1． 地心说 1　 ______是宇宙的中心，是静止不动的； 2　 太阳、月球以及其他星体都绕______运动； 3　 地心说的代表人物是古希腊科学家______． 2． 日心说 1　 ______是宇宙的中心，是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动； 2　 日心说的代表人物是______． 3． 局限性 1　 古人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______运动． 2　 开普勒研究了______的行星观测记录，发现如果假设行星的运动是匀速圆周运动，计算所得的数据与观测数据______(填“不符”或“相符”)． 2、 开普勒定律 1． 第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在____________上． 2． 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的______． 3． 第三定律：所有行星轨道的____________跟它的____________的比都相等．其表达式为＝k，其中a是椭圆轨道的半长轴，T是公转周期，k是一个对所有行星____________的常量． 3、 行星运动的近似处理 行星的轨道与圆十分接近，在中学阶段的研究中我们可按圆轨道处理．这样就可以说： 1． 行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在______． 2． 行星绕太阳做____________运动． 3． 所有行星____________的三次方跟它的公转周期T的二次方的____________，即＝k. 1． 行星靠近太阳时运动速度小，远离太阳时运动速度大(　　) 2． 行星轨道的半长轴越长，其自转的周期就越大(　　) 3． 所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，这些椭圆有一个共同的焦点，太阳就在此焦点上(　　) 4． 行星椭圆轨道的半长轴的三次方与公转周期的二次方之比为常数，此常数的大小与太阳和行星均有关(　　) 5． 围绕同一天体运动的不同行星椭圆轨道不一样，但都有一个共同的焦点．(　　) 6． 行星在椭圆轨道上运行速率是变化的，离太阳越远，运行速率越大．(　　) 知识点一：对开普勒定律的理解 如图为行星绕太阳转动的示意图，观察各行星的运动轨迹，它们是规则的圆形吗？它们绕太阳一周的时间分别为：水星约88天、金星约225天、地球约365天、火星约687天、木星约11.9年、土星约29.7年、天王星约84.3年、海王星约165.2年，据此猜测行星绕太阳运动的周期与它们到太阳的距离有什么样的定性关系？ 1． 开普勒第一定律解决了行星运动的轨道问题 行星绕太阳运行的轨道都是椭圆，如图2所示．不同行星绕太阳运动的椭圆轨道是不同的，但所有轨道都有一个共同的焦点——太阳．开普勒第一定律又叫轨道定律． 图2 2． 开普勒第二定律比较了某个行星在椭圆轨道上不同位置的速度大小问题 1　 如图3所示，在相等的时间内，面积SA＝SB，这说明离太阳越近，行星在相等时间内经过的弧长越长，即行星的速率越大．离太阳越远，行星速率越小.开普勒第二定律又叫面积定律． 2　 近日点、远日点分别是行星距离太阳最近、最远的点．同一行星在近日点时速度最大，在远日点时速度最小． 图3 3． 开普勒第三定律比较了不同行星周期的长短问题 1　 如图4所示，由＝k知椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越长．比值k是一个与太阳质量有关而与行星无关的常量．开普勒第三定律也叫周期定律． 图4 2　 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，对于地球卫星，常量k只与地球有关，而与卫星无关，也就是说k值的大小由中心天体决定． 【探究重点】 定律 内容 图示或公式 开普勒第一定律(轨道定律) 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 开普勒第二定律(面积定律) 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的面积相等 开普勒第三定律(周期定律) 所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等 ＝k，k是一个与行星无关的常量 【例题精讲】 1. (2020·广东月考)许多科学家对物理学的发展作出了巨大贡献，以下关于物理学史和物理学家所用物理学方法的叙述不正确的是(　　) A．根据速度定义式，当非常非常小时，就可以表示物体在时刻的瞬时速度，该定义应用了极限思想方法 B．伽利略猜想自由落体的运动速度与下落时间成正比，并直接用实验进行了验证 C．开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运