第三章 1.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（教科版2019）

1．天体运动 课程标准 核心素养 1.了解地心说和日心说两种学说的内容 2.了解开普勒行星运动三定律的内容 3.能用开普勒三定律分析一些简单的行星运动问题 物理观念：行星的运行轨道及运行规律 科学思维：用圆周运动规律近似处理行星的椭圆运动 科学探究：归纳总结开普勒定律的科学认知过程 科学态度与责任：开普勒定律在分析实际问题中的应用 一、中国古代对宇宙的认识　地心说与日心说 1．地心说：公元150年前后，古希腊学者托勒密构建了地心宇宙体系。他认为地球位于宇宙的中心，是静止不动的，其他天体围绕地球转动。 2．日心说：波兰天文学家哥白尼提出日心说，认为地球和别的行星一样，围绕太阳运动，只有太阳固定在这个体系的中心。 二、开普勒行星运动定律 定律 内容 公式或图示 开普勒第一定律 所有的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 开普勒第二定律 从太阳到行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积 开普勒第三定律 行星轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比是一个常量 公式：＝k，k是一个与行星无关的常量 1．判断正误 (1)地球是整个宇宙的中心，其他天体都绕地球运动。(　　) (2)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。(　　) (3)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。(　　) (4)行星轨道的半长轴越长，行星的周期越长。(　　) (5)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)√　(5)× 2．链接实景 太阳系的八大行星绕太阳的运动如图所示，观察并思考下列问题： (1)已知地球的公转轨道是椭圆，地球在近日点速度大还是远日点速度大？ (2)地球和火星两行星相比较，谁的公转周期大？ 提示：　(1)地球在近日点速度大。 (2)火星的公转周期大。 学生用书第49页 知识点一　开普勒定律的理解 我们生活的地球自转的同时绕太阳公转，从而造成四季变换，如图所示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。 (1)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？ (2)为什么一年之内秋、冬两季比春、夏两季要少几天？ 提示：　(1)太阳不在轨道中心，而在轨道的焦点上。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。 (2)地球在冬天要经过近日点，夏天要经过远日点，由开普勒第二定律可知，地球在冬天比在夏天运动得快一些，从题图看出春分到秋分的春、夏两季地球与太阳连线所扫过的面积比秋分到次年春分的秋、冬两季地球与太阳连线所扫过的面积大，即一年之内秋、冬两季比春、夏两季要少几天。 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——太阳开普勒第一定律又叫轨道定律。 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。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。开普勒第三定律也叫周期定律。 (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)关于开普勒行星运动定律，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 C．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．开普勒行星运动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等，故B错误；开普勒第三定律的表达式＝k中的T代表行星的公转周期，故C错误；开普勒行星运动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，故D正确。] 学生用书第50页 针对练．(2022·广西南宁高一期中)火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，由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．木星和火星绕太阳运行