7.1 行星的运动 导学案 -2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019)必修第二册

组题人：杨密花 核对人：杨密花 学案 §7.1 行星的运动 [学习目标] 1、知道地心说和日心说的基本内容。 2、知道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。 3、知道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，且这个比值与行星的质量无关，但与太阳的质量有关。 4、理解人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，真理是来之不易的。 [导学] 1. 人类认识天体运动的历史： （1）地心说：地心说认为地球是 ，太阳、月球及其他星体均绕 运动。它符合人们的 。代表人物是托勒密。 （2）日心说认为太阳是 ，地球和其他星体都绕 运动，代表人物是哥白尼。 （3）第谷和开普勒对行星运动的研究 a．第谷的观测：第谷用了三十年时间观测了行星、月亮、彗星的位置，第谷本人虽然没有准确描绘出行星运动的规律，但他所记录的数据为后人的研究提供了坚实的基础。 b．开普勒的分析：德国天文学家开普勒用了20年的时间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。只有假设行星的运动的轨道不是圆，而是椭圆，才能解释这种差别。开普勒于1609年在他的著作中提出了著名的三大定律中的前两条，十年后又提出了第三条定律。 2.开普勒行星运动定律： (1)开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是 ，太阳处在椭圆的一个 上。 说明：可以用一条细绳和两图钉来画椭圆．如图所示，把白纸铺在木板上，然后按上图钉．把细绳的两端系在图钉上，用一枝铅笔紧贴着细绳滑动，使绳始终保持张紧状态．铅笔在纸上画出的轨迹就是椭圆，图钉在纸上留下的痕迹就是椭圆的焦点． (2)开普勒第二定律：太阳与行星的连线在相等的时间内扫过相等的 说明：如图所示，阴影部分为相等时间内所扫过的面积，两面积相等说明行星在近日点的速率大于远日点的速率。 (3)开普勒第三定律：所有行星的轨道的半长轴的 跟它的公转周期的 的比值都相等。 此规律可以用公式 表示，这个比值与行星的质量 ，但与太阳的质量 。 说明：开普勒定律不仅适用于行星绕太阳运动，也适用于卫星绕着地球转，K是一个与卫星质量无关的常量，但不是恒量，在不同的星系中，K值不相同。K与中心天体有关。 (1)行星绕太阳运动都符合：a3/T2=K 如对于地球和木星比较，就有：a地3/T地2 a木3/T木2=K 但月球人造卫星以及其他行星的卫星并不是主要绕太阳运动的，它们和行星的运动比较，就有：a卫3/T卫2 a行3/T行2 (2)对于同一个行星的不同卫星, 它们也符合：a3/T2=K’ 如月球和各人造地球卫星就符合这一运动规律 (3)K’与K是与中心天体有关的量.因此K’ K 3.实际上，行星的轨道与圆十分接近，在高中阶段我们处理行星运动时可以说：（1）行星绕太阳运动的轨迹十分接近圆，太阳在圆心处； （2）对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（或线速度大小）不变，即做匀速s圆周运动； （3）所有行星轨道半径的三次方跟它公转周期的二次方的比值都相等，即 [典型例题] 1．2023年8月10日，我国成功发射首颗人工智能卫星—地卫智能应急一号，标志着我国在人工智能与航天领域的重大突破。假设绕地球做匀速圆周运动时，该卫星的周期是地球同步卫星周期的，则它与地球同步卫星的轨道半径之比为（    ） A． B． C． D． 2．在物理学建立、发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步。关于科学家和他们的贡献，下列说法中正确的是（   ） A.牛顿认为在足够高的高山上以足够大的水平速度抛出一物体，物体就不会再落在地球上 B.物理学家牛顿利用“扭秤实验”首先较准确的测定了万有引力常量 C.伽利略用“月—地检验”证实了万有引力定律的正确性 D．德国天文学家开普勒对伽利略观测的行星数据进行了多年研究，得出了开普勒三大行星运动定律 3．关于行星绕太阳的运动，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.离太阳越近的行星公转周期越小 D.离太阳越近的行星公转周期越大 4．位于贵州的“中国天眼”（FAST）是目前世界上口径最大的单天线射电望远镜，通过FAST可以测量地球与木星之间的距离。当FAST接收到来自木星的光线传播方向恰好与地球公转线速度方向相同时，测得地球与木星的距离是地球与太阳距离的k倍。若地球和木星绕太阳的运动均视为匀速圆周运动且轨道共面，则可知木星的公转周期为（　　） A．年 B．年 C