第7章 第1节 行星的运动（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第二册（人教版2019，河北河南专用）

　第七章　万有引力与宇宙航行 第1节　行星的运动(强基课—逐点理清物理观念) 课标要求 层级达标 通过史实，了解万有引力定律的发现过程。 学考层级 1.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。 2.知道开普勒行星运动定律的内容，掌握行星运行的轨道特点和运动规律。 选考层级 理解并能应用开普勒行星运动定律解答有关问题。 逐点清(一)　对开普勒定律的理解 [多维度理解] 一、两种对立的学说 1．地心说 地心说认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月球以及其他星体都绕地球运动。 2．日心说 日心说认为太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动。 二、开普勒定律 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 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的面积相等 开普勒第三定律 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。其表达式为＝k，其中a代表椭圆轨道的半长轴，T代表公转周期，比值k是一个对所有行星都相同的常量 1．开普勒第一定律解决了行星运动的轨道问题，又叫轨道定律。 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，又叫面积定律，同一行星在近日点时速度最大，在远日点时速度最小。 3．开普勒第三定律比较了不同行星公转周期的长短问题，也叫周期定律。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。 [全方位练明] 1．判断下列说法是否正确。 (1)行星绕太阳沿椭圆轨道运动，太阳处在椭圆的中心。(×) (2)围绕太阳运动的行星的速率是一成不变的。(×) (3)同一行星绕中心天体沿椭圆轨道运动，靠近中心天体时速度增大，远离中心天体时速度减小。(√) (4)绕同一恒星运动的行星轨道的半长轴越长，行星的公转周期越长。(√) 2．地球沿椭圆轨道绕太阳运行，月球沿椭圆轨道绕地球运行。下列说法正确的是(　 ) A．地球位于月球运行轨道的中心 B．地球在近日点的运行速度大于其在远日点的运行速度 C．地球与月球公转周期平方之比等于它们的运行轨道半长轴立方之比 D．相同时间内，地球与太阳连线扫过的面积等于月球与地球连线扫过的面积 解析：选B　根据开普勒第一定律知，地球位于月球椭圆运行轨道的一个焦点上，A错误；根据开普勒第二定律，地球和太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，所以地球在近日点的运行速度大于其在远日点的运行速度，B正确；根据开普勒第三定律知，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，但地球与月球不是绕同一个星球运动，不满足这一结论，C错误；根据开普勒第二定律知，对任意一个行星而言，太阳与行星的连线在相等时间内扫过的面积相等，但地球与月球不是绕同一个星球运动，不满足这一结论，D错误。 3.(2023·东营高一检测)如图所示，火星和地球都在围绕着太阳旋转，运行轨道都是椭圆。根据开普勒行星运动定律可知(　 ) A．太阳位于地球运行轨道的中心 B．地球靠近太阳的过程中，运行速率减小 C．火星远离太阳的过程中，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积逐渐增大 D．火星绕太阳运行一周的时间比地球的长 解析：选D　根据开普勒第一定律可知，太阳位于地球运行轨道的焦点处，A错误；根据开普勒第二定律可知，地球靠近太阳的过程中，运行速率增加，B错误；根据开普勒第二定律可知，火星远离太阳的过程中，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积不变，C错误；根据开普勒第三定律可知，火星绕太阳运行的半长轴大于地球绕太阳运行的半长轴，可知火星绕太阳运行一周的时间比地球的长，D正确。 逐点清(二)　开普勒第三定律的应用 [多维度理解] 1．椭圆轨道——如彗星的运动 知道了彗星的周期，就可以由开普勒第三定律计算彗星轨道的半长轴长度。反之，知道了彗星轨道的半长轴长度也可以求出彗星的周期。 2．近似圆轨道——如行星的运动 知道了行星到太阳的距离，就可以由开普勒第三定律计算或比较行星绕太阳运行的周期。反之，知道了行星的公转周期，也可以计算或比较其到太阳的距离。 [典例]　太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳近似做圆周运动，其中火星轨道半长轴为1.524天文单位(地球到太阳的平均距离为1个天文单位)。则火星公转一周约为(　 ) A．0.8年　　　　　 B．2年 C．3年 D．4年 [解析]　由开普勒第三定律可得＝，得T火≈2年，故A、C、D错误，B正确。 [答案]　B [全方位练明] 1．(多选)下列关于行星运动的叙述中正确的是(　 ) A．由行星运动规律＝k可知，k值与a3成正比 B．由行星运动规律＝k可知，a3与T2成正比 C．