第十八天：行星的运动-【寒假自学课】2024年高一物理寒假提升学与练（人教版2019）

第十八天：行星的运动 行星的运动内容的考点： 1、天体运动的探索历程； 2、开普勒第一定律； 3、开普勒第二定律； 4、开普勒第三定律。 知识点1：行星的运动 一、两种对立的学说 学说 内容 代表人物 缺点 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。 托勒密 两种学说都不完善，太阳、地球等天体都是运动的，鉴于当时自然科学的认识能力，日心说比地心说更先进，日心说能更完美地解释天体的运动。以后的观测事实表明，哥白尼日心说有一定的优越性。但是，限于哥白尼时代科学发展的水平，哥白尼学说存在两大缺点：①把太阳当做宇宙的中心。实际上太阳仅是太阳系的中心天体，而不是宇宙的中心。②沿用了行星在圆形轨道上做匀速圆周运动的陈旧观念。实际上行星轨道是椭圆的，行星的运动也不是匀速的。 日心说 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做匀速圆周运动； 天穹不转动，因为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； 与日地距离相比，其他恒星离地球都十分遥远，比日地间的距离大得多。 哥白尼 二、开普勒三大定律 定律 内容 图示/公式 开普勒第一定律(轨道定律) 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(面积定律) 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。 开普勒第三定律(周期定律) 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。 ，k是一个与行星无关的常量。 对开普勒三大定律的理解： 1、开普勒第一定律解决了行星运动的轨道问题 行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上，如下图所示，不同行星绕太阳运动的椭圆轨道是不同的。 开普勒第一定律说明了太阳不是位于椭圆的中心，不同的行星不是位于同一椭圆轨道，而且不同行星的椭圆轨道一般不在同一平面内。 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 如下图所示，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，即行星在远日点a的速率最小，在近日点b的速率最大。 近日点是行星距离太阳最近的点，远日点则为行星距离太阳最远的点。根据开普勒第二定律可知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周期的长短问题 椭圆轨道的半长轴a如下图所示。 由开普勒第三定律可知椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越长，该定律既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。 遇到题目中椭圆轨道求周期的情景时一般考虑这个定律。该定律也适用与圆轨道，此时半长轴a为半径r，即。高中阶段行星绕太阳的运动通常按圆轨道处理。因此高中阶段的开普勒三大定律可以这样理解： ①大多数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速率不变，即行星做匀速圆周运动；③所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。绕同一中心天体运动的两颗行星的轨道半径分别为R1、R2，公转周期分别为T1、T2，则有。 要注意长轴是指椭圆中过焦点与椭圆相交的线段，半长轴即长轴的一半，注意它和远日点到太阳的距离不同 考点1：天体运动的探索历程 1．（2021下·重庆沙坪坝·高一重庆一中校考阶段练习）许多科学家在物理学的发展过程中做出了重要贡献，下列叙述错误的是（　　） A．开普勒首先指出了行星绕太阳运动的轨道不是圆，而是椭圆 B．海王星是人们根据万有引力定律计算出其轨道后才发现的，被称为“笔尖下发现的行星” C．开普勒总结出了行星运动的规律，并发现了万有引力定律 D．卡文迪什第一次在实验室里测出了万有引力常量G，被称为“第一个称出地球质量的人” 2．（2023上·高一课时练习）关于天体的运动以下说法正确的是（   ） A．天体的运动毫无规律，无法研究 B．天体的运动是最完美的、和谐的匀速圆周运动 C．太阳从东边升起，从西边落下，所以太阳绕地球运动 D．太阳系中所有行星都围绕太阳运动 考点2：开普勒第一定律 3．（2022下·重庆沙坪坝·高一重庆市凤鸣山中学校考期中）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．开普勒行星运动定律仅适用于行星绕太阳运动 C．在中，k是与太阳无关的常量 D．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 4．（2022下·广东江门·高一江门市新会东方红中学校考期中）对于开普勒定律的理解，下列说法不正确的是（　　） A．开普勒根据第谷对行星的观测数据，总结得出了开普勒三定律