第三章 第—节 认识天体运动（教师用书）-2022-2023学年新教材高中物理必修第二册【正禾一本通】同步课堂高效讲义（粤教版2019）

第一节　认识天体运动 【核心素养目标】 物理观念 了解人类对行星运动规律的认识历程，知道地心说和日心说；知道开普勒定律，掌握行星运行的轨道特点和运动规律。 科学思维 理解开普勒定律，会用开普勒定律分析行星或卫星的运动。 科学态度与责任 知道科学包含大胆的想象和创新，尊重客观事实、坚持实事求是的科学研究的基本态度和社会责任。 一、从地心说到日心说 — 地心说 日心说 内容 (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围绕地球做圆周运动。 (1)宇宙的中心是太阳，所有的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转动； (3)地球每天自西向东自转一周，造成天体每天东升西落的现象。 代表人物 古希腊天文学家托勒密。 16世纪，波兰天文学家哥白尼提出“日心说”。 二、开普勒定律 定律 内容 图示 开普勒第一定律 所有行星围绕太阳运行的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。 开普勒第二定律 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。 开普勒第三定律 所有行星的轨道半长轴的三次方与它公转周期的二次方之比都相等。 表达式：＝k，其中r是椭圆轨道的半长轴，T为公转周期，k是常量。 学生用书第58页 1．判断正误 (1)太阳是整个宇宙的中心，其他天体都绕太阳运动。(×) (2)太阳每天东升西落，这一现象说明太阳绕着地球运动。(×) (3)开普勒第三定律的公式＝k中的k值，对于所有行星(或卫星)都相等。(×) (4)开普勒在天文观测数据的基础上总结出了行星运动的规律。(√) (5)开普勒总结出了行星运动的规律并找出了行星按照这些规律运动的原因。(×) 2．链接实景 太阳系的八大行星绕太阳的运动如图所示，观察并思考下列问题： (1)已知地球的公转轨道是椭圆，地球在近日点速度大还是远日点速度大？ (2)地球和火星两行星相比较，谁的公转周期大？ 提示：　(1)地球在近日点速度大。 (2)火星的公转周期大。 知识点一　对开普勒行星运动定律的理解 我们生活的地球自转的同时绕太阳公转，从而造成四季变换，如图所示为地球绕太阳运动的示意图及北半球春分、夏至、秋分、冬至时地球所在的位置。 (1)太阳是否在轨道中心？夏至、冬至时地球到太阳的距离是否相等？ (2)为什么一年之内秋、冬两季比春、夏两季要少几天？ 提示：　(1)太阳不在轨道中心，而在轨道的焦点上。夏至、冬至时地球到太阳的距离不相等，夏至时地球离太阳远些。 (2)地球在冬天要经过近日点，夏天要经过远日点，由开普勒第二定律可知，地球在冬天比在夏天运动得快一些，从题图看出春分到秋分的春、夏两季地球与太阳连线所扫过的面积比秋分到次年春分的秋、冬两季地球与太阳连线所扫过的面积大，即一年之内秋、冬两季比春、夏两季要少几天。 1．从空间分布上认识：行星的轨道都是椭圆，不同行星轨道的半长轴不同，即各行星的椭圆轨道大小不同，但所有轨道都有一个共同的焦点，太阳在此焦点上。因此开普勒第一定律又叫焦点定律。 2．对速度大小的认识 (1)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。 (2)描述了行星在其轨道上运行时，线速度的大小不断变化并阐明了速度大小变化的数量关系。 3．对开普勒第三定律的理解 (1)k值由中心天体决定，与绕中心天体运动的行星(或卫星)无关，即对于绕同一中心天体运动的行星，k值相同；中心天体不同，则k值一般不同。例如，绕太阳运动的八大行星k值相同，卫星绕地球运动的k值与行星绕太阳运动的k值不同，常数k不是个普适常量。 学生用书第59页 (2)对于绕同一中心天体运动的行星，椭圆轨道半长轴越长的行星，公转周期越大，反之公转周期越小。 (3)大多数行星绕太阳运动的轨道与圆十分接近，在中学阶段研究时均按圆轨道处理，太阳处在圆心，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。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表示为＝k。 (2022·重庆渝北·高一期末)关于开普勒行星运动定律，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，太阳处在椭圆的中心 B．地球和太阳的连线与火星和太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等 C．开普勒第三定律的表达式＝k中的T代表行星的自转周期 D．开普勒行星运动定律既适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动 D　[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，故A错误；根据开普勒第二定律可知，同一行星与太阳连线在相等的时间内扫过相等的面积，但不同的行星扫过的面积不等，故B错误；开普勒第三定律的表达式＝k