第七章1 行星的运动 -【优化探究】2023-2024学年新教材高中物理必修第二册同步导学案配套教参（人教版，多选）

1　行星的运动 学习目标要求 核心素养和关键能力 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。 3.知道开普勒第三定律中k值大小只与中心天体有关。 4.知道行星运动的近似处理。 1.科学思维：把熟悉天体的运动抽象成匀速圆周运动模型。 2.关键能力：物理建模能力。 授课提示：对应学生用书第66页 一 两种对立的学说 内容 局限性 地心说 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 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，但和丹麦天文学家第谷的观测数据不符 日心说 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 定律 内容 公式或图示 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 公式：＝k，比值k是一个对所有行星都相同的常量 三 行星运动的近似处理 行星的轨道与圆十分接近，中学阶段按圆轨道处理，运动规律可描述为： 1．行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心。 2．对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度(或线速度)大小不变，即行星做匀速圆周运动。 3．所有行星轨道半径r的三次方跟它的公转周期T的二次方的比值都相等，即＝k。 授课提示：对应学生用书第67页 　对开普勒定律的理解 　如图所示为地球绕太阳运动的示意图及春分、夏至、秋分、冬至时地球所在的位置。 (1)太阳是否在轨道平面的中心？夏至、冬至时地球到太阳的距离是否相同？ (2)一年之内秋、冬两季比春、夏两季为什么要少几天？ 提示：(1)不是；不相同。 (2)地球在秋、冬两季比春、夏两季运动得快。 1．开普勒第一定律解决了行星的轨道问题 行星的轨道都是椭圆，如图甲所示。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，如图乙所示，即所有轨道都有一个共同的焦点——太阳。因此开普勒第一定律又叫轨道定律。 2．开普勒第二定律解决了行星绕太阳运动的速度大小问题 (1)如图所示，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。因此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．开普勒第三定律解决了行星周期的长短问题 (1)如图所示，由＝k知椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越长，因此第三定律也叫周期定律。常量k与行星无关，只与太阳有关。 (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，其中常量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。 　火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知(　　) A．太阳位于木星运行轨道的中心 B．火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等 C．火星与木星公转周期之比的二次方等于它们轨道半长轴之比的三次方 D．相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积 [解析]　太阳位于木星运行轨道的一个焦点上，A错误；火星与木星轨道不同，运行速度不可能始终相等，B错误；“在相等的时间内，行星与太阳连线扫过的面积相等”是对于同一颗行星而言的，不同的行星，则不具有可比性，D错误；根据开普勒第三定律，对同一中心天体来说，行星公转半长轴的三次方与其周期的二次方的比值为一定值，C正确。 [答案]　C 名师点评 开普勒定律的三点注意 1．开普勒三定律是通过对行星运动的观察结果总结而得出的规律，它们都是经验定律。 2．开普勒第二定律与第三定律的区别：前者揭示的是同一行星在距太阳不同距离时运动快慢的规律，后者揭示的是不同行星运动快慢的规律。 3．绕同一中心天体运动的轨道分别为椭圆、圆的天体，k值相等，即＝＝k。 　1.关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是(　　) A．所有的行星都绕太阳做圆周运动 B．对任意一个行星，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积 C．在＝k中，k是与太阳无关的常量 D．开普勒行星运动定律仅适用于行星绕太阳的运动 解析：根据开普勒第一定律知，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；由开普勒第二定律知，对任意一个行星，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，故B正确；在＝k中，k是与太阳有关的常量，故C错误；开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于宇宙中卫星绕行星的运动，故D错误。 答案：B 2．某行星沿椭圆轨道运动