(讲义)第3章 第1节 认识天体运动-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理必修第二册(粤教版2019)

第一节　认识天体运动 学习任务 1．了解地心说和日心说的基本内容和发展历程。 2．知道开普勒行星三定律及其建立过程。 3．能够运用开普勒行星运动定律解决相关问题。 4．借助人类对行星运动规律的探索过程，培养科学探究精神和社会责任。 知识点一　从地心说到日心说 1．地心说 认为地球是静止不动的，位于宇宙中心，太阳、月亮以及其他行星都绕着地球运动。代表天文学家托勒密。 2．日心说 太阳是宇宙的中心，地球和其他行星都围绕太阳运动。代表天文学家哥白尼。 　从天体运动的规律来看，日心说比地心说前进了一大步，但是日心说也不是绝对正确的。 1：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (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。 (　　) [答案]　(1)×　(2)× 知识点二　开普勒定律 1．德国天文学家开普勒对丹麦天文学家第谷观测的数据反复核算，发表了描述行星运动规律的开普勒定律。 2．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跟它的公转周期的二次方之比都相等 公式：＝k，k是一个与行星无关而与太阳有关的常量 　不同行星绕太阳运动的轨道半径不同，为什么公式＝k中的“k”值相同？ 提示：“k”值是一个只和中心天体有关的物理量。 2：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)开普勒定律仅适用于行星绕太阳的运动。 (　　) (2)所有行星绕太阳运转的周期都是相等的。 (　　) (3)在中学阶段可认为地球围绕太阳做圆周运动。 (　　) [答案]　(1)×　(2)×　(3)√ 3：填空 长期以来“卡戎星(Charon)”被认为是冥王星唯一的卫星，它的公转轨道半径r1＝19 600 km，公转周期T1＝6.39天。2006年3月，天文学家新发现两颗冥王星的小卫星，其中一颗的公转轨道半径r2＝48 000 km，则它的公转周期T2等于________天。 [答案]　24.5 如图所示是地球绕太阳公转及四季的示意图，由图可知地球在春分日、夏至日、秋分日和冬至日四天中哪一天绕太阳运动的速度最大？哪一天绕太阳运动的速度最小？ 提示：冬至日，夏至日。由图可知，冬至日地球在近日点附近，夏至日在远日点附近，由开普勒第二定律可知，冬至日地球绕太阳运动的速度最大，夏至日地球绕太阳运动的速度最小。 考点1　开普勒定律的理解 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．对周期长短的认识：行星公转周期跟轨道半长轴之间有依赖关系，椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越长；反之，其公转周期越短。 【典例1】　关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是(　　) A．所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动 B．行星绕太阳运动时，太阳位于行星轨道的中心处 C．行星在椭圆轨道上绕太阳运动的过程中，其速度与行星和太阳之间的距离有关，距离小时速度小，距离大时速度大 D．离太阳越近的行星运动周期越短 D　[不同行星绕太阳运动时的椭圆轨道不同，但有一个共同的焦点，即太阳位置，A、B错误；由开普勒第二定律知，行星离太阳距离小时速度大，距离大时速度小，C错误；运动的周期T与半长轴a满足＝k，D正确。] 　开普勒行星运动定律的三点注意 (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的运动快慢的规律，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、圆的星体，k值相等，即＝＝k。 [跟进训练] 1．关于开普勒行星运动定律的描述，下列说法中正确的是(　　) A．所有行星的轨道的半长轴的二次方跟它的公转周期的三次方的比值都相等 B．所有行星绕太阳运动的轨道都是圆，太阳处在圆心上 C．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 D．行星绕太阳运动的速度大小不变 C　[由开普勒第三定律知，绕同一中心天体运动的所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，选项A错误；开普勒第一定律的内容为所有行星绕太