第三章 第一节　认识天体运动-【金版新学案】2023-2024学年新教材高一物理必修第二册同步课堂高效讲义教师用书（粤教版）

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。 知识点一　从地心说到日心说 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、月亮以及其他行星都绕地球运动。 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。 1．下列说法正确的是(　　 ) A．地球是宇宙的中心，太阳、月球及其他星体都绕地球运动 B．太阳是宇宙的中心，所有天体都绕太阳运动 C．太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳转动 D．“地心说”和“日心说”都是不正确的 D　[太阳、地球、月球都是运动的，“地心说”和“日心说”都是不正确的，D正确。] 2．(多选)16世纪，哥白尼根据天文观测的大量资料，经过40多年的潜心研究，提出“日心说”的如下四个观点，这四个观点目前看来存在缺陷的是(　　 ) 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．地球是绕太阳做匀速圆周运动的行星，月球是绕地球做匀速圆周运动的卫星，它绕地球运动的同时还跟地球一起绕太阳运动 C．天穹不动，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 D．与日地距离相比，恒星离地球都十分遥远，比日地间的距离大得多 ABC　[太阳不是宇宙的中心，所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上，整个宇宙是在不停运动的。题述的四个观点中，目前看来，A、B、C都存在缺陷。] 知识点二　开普勒定律 我们生活的地球自转的同时还绕太阳公转，从而造成四季变换，如图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。 学生用书↓第53页 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？ 提示：太阳不在轨道中心，而在轨道的一个焦点上。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。 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。 2．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相等的面积。 3．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，其表达式为＝k，其中r代表椭圆轨道的半长轴，T代表行星的公转周期，比值k是一个与行星无关而与太阳有关的常量。 4．开普勒定律的近似处理 (1)行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心。 (2)行星绕太阳做匀速圆周运动。 (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。 【判断正误】 1．太阳系中所有行星都绕太阳做椭圆运动，且它们到太阳的距离都相同。(　　) 2．同一行星沿椭圆轨道绕太阳运动，靠近太阳时速度增大，远离太阳时速度减小。(　　) 3．行星轨道的半长轴越长，行星的周期越长。(　　) 4．开普勒第三定律中的常数k与行星无关，与太阳也无关。(　　) 答案： 　1.×　2.√　3.√　4.× 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，如图甲所示，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。 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)如图乙所示，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。 (2)近日点、远日点分别是行星距离太阳最近、最远的点。同一行星在近日点速度最大，在远日点速度最小。 3．开普勒第三定律比较了不同行星周期的长短问题 (1)如图丙所示，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是一个对所有行星都相同的常量。 (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值大小由中心天体决定。 (2022·重庆渝北高一期末)关于开普勒定律，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 学生用书↓第54页 C．行星运动中，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，同一行星与太阳的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一定相等，故B错误；开普勒