2024届高考物理一轮复习讲义：7.1行星的运动规律

7.1行星的运动 1.行星运动的两种对立学说 1．地心说 (1)地球是宇宙的中心，是静止不动的； (2)太阳、月球以及其他星体都绕地球运动； 代表人物----古希腊科学家托勒密． 2．日心说 (1)太阳是宇宙的中心，是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动； 代表人物----哥白尼． 3．局限性 (1)古人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． (2)开普勒研究了第谷的行星观测记录，发现如果假设行星的运动是匀速圆周运动，计算所得的数据与观测数据不符． 2.开普勒三定律 开普勒三定律的发现历程 1.开普勒第一定律（轨道定律.） 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（接近圆），不同行星绕太阳运动的椭圆轨道不同，是、太阳为所有轨道的共同焦点----开普勒第一定律 2.开普勒第二定律（面积定律） 比较了某个行星在椭圆轨道上不同位置的速度大小问题 在相等的时间内，行星与太阳连线在相等时间内，扫过的面面积SA＝SB，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----开普勒第二定律 说明：同一行星在近日点速度最大，在远日点速度最小.从A-B做减速运动，B-A做加速运动。 应用：单位时间内，可将两扇形近似看做三角形，故满足：vA rA= vB rB 3.开普勒第三定律（周期定律） 比较了不同行星周期的长短问题 行星轨道的半长轴的三次方，与公转周期的平方之比为定：＝k=------开普勒三定律 说明：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，k值大小由中心天体质量决定. 应用： 1.比较一个行星在椭圆轨道不同位置的速度大小时，选用开普勒第二定律； 2.比较或计算两个行星的周期问题时，选用开普勒第三定律. 3.由于大多数行星绕太阳运动的轨道与圆十分接近，在中学阶段我们可以按圆轨道处理，且把行星绕太阳的运动看作是匀速圆周运动，这时椭圆轨道的半长轴取圆轨道的半径. ( K 值大小推导： . 环绕体绕中心 天体做匀速圆周运动 由 ＝ mr ，化简得 ＝ M ) 4.应用开普勒第三定律解题的思路及技巧 1.首先判断两个或多个行星的中心天体是否相同，若相同则开三成立。 2.明确题中周期及半长轴（半径）关系 ( 注意： 研究以太阳为中心的系统时，地球公转周期往往为隐含的一直条件。T =1 年 )3.根据开三列式求解。 高中物理一轮复习 页 2 学科网（北京）股份有限公司 课后习题 题型一.行星运动的物理学史及开普勒三定律的理解 典型例题 典例1 以下有关说法正确的是（　　） A．第谷通过观察行星的运动，得出了行星的运动规律，他认为行星的轨道都是椭圆 B．开普勒通过对行星运动规律的研究，总结出了万有引力定律 C．牛顿利用扭秤装置测出了万有引力常量的数值 D．牛顿总结前人的成果得出了牛顿三大定律 典例2 关于开普勒行星运动定律，下列说法中正确的是（　　） A．牛顿发现万有引力定律后，开普勒整理牛顿的观测数据后，发现了行星运动的规律 B．此定律不仅适用于行星绕太阳运动，也适用于宇宙中其他卫星绕行星的运动 C．开普勒第三定律，月亮围绕地球运动的k值与人造卫星围绕地球运动的k不相同 D．行星绕太阳运动时，线速度方向时刻在变，但大小始终不变 典例3 关于开普勒行星运动的公式，以下理解正确的是（　　） A．所有行星的轨道都是圆，R是圆的半径 B．若地球绕太阳运转轨道的半长轴为，周期为；月球绕地球运转轨道的长半轴为，周期为，则： C．k与成正比、与成反比 D．k只与中心天体有关 巩固提升 巩固1 中国古代为区分季节有节气之说，如题图所示，从现代物理学可知，地球沿椭圆形轨道绕太阳运动所处四个位置，分别对应我国的四个节气。以下说法正确的是（　　） A．地球做匀速椭圆轨道运动 B．太阳在椭圆的一个焦点上 C．冬至时地球公转速度最小 D．秋分时地球公转速度最大 巩固2 开普勒定律指出，行星绕太阳运行的轨道都是椭圆。太阳与这些椭圆的关系是（　　） A．太阳处在所有椭圆的中心上 B．在相等时间内，太阳与每一颗行星的连线扫过相等的的面积 C．所有行星轨道半长轴的三次方与公转周期二次方的比值都相等，且该比值与太阳无关 D．所有行星轨道半长轴的三次方与公转周期二次方的比值都相等，且该比值与行星无关 巩固3 美国宇航局发射的“深度撞击”号探测