第7章 1 行星的运动（Word教参）-【精讲精练】2024-2025学年高中物理必修第二册（人教版2019）

1　行星的运动 [学业要求] 1．知道地心说和日心说的基本内容及发展过程。 2．知道开普勒行星运动定律及其建立过程。 3．能够运用开普勒行星运动定律公式解决有关行星运动问题。 [对应学生用书P52] 一、两种对立的学说 1．地心说 __地球__是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕__地球__运动。 2．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__运动。 二、开普勒行星运动定律 阅读教材，并回答： 根据教材“做一做”，自己绘制椭圆。 [概念·规律] 内容 图示 开普勒第一定律(椭圆定律) 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 (1)各行星围绕太阳运动的速率是不变的。(　　) (2)开普勒定律仅适用于行星绕太阳的运动。(　　) (3)行星轨道的半长轴越长，行星的公转周期越长。(　　) (4)可近似认为地球围绕太阳做圆周运动。(　　) (5)行星绕太阳运动一周的时间内，它与太阳的距离是不变的。(　　) (6)公式＝k只适用于轨道是椭圆的运动。(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×　(6)× [对应学生用书P53] 探究点一　对开普勒定律的理解 [交流讨论] 1．行星沿着椭圆轨道运行，太阳位于椭圆的一个焦点上，行星在远日点的速率与在近日点的速率谁大？ 答：近日点大。 2．开普勒第三定律：行星的轨道的半长轴与公转周期之间的定量关系，比值k是一个与行星无关的常量，比较下列表格中的数据，你认为它可能跟谁有关？ 太阳系八大行星的平均轨道半径、周期和k值 行星 平均轨道半径(米) 周期(秒) k值 水星 5.79×1010 7.60×106 3.36×1018 金星 1.08×1011 1.94×107 3.35×1018 地球 1.49×1011 3.16×107 3.31×1018 火星 2.28×1011 5.94×107 3.36×1018 木星 7.78×1011 3.74×108 3.37×1018 土星 1.43×1012 9.30×108 3.38×1018 天王星 2.87×1012 2.66×109 3.34×1018 海王星 4.50×1012 5.20×109 3.37×1018 地球卫星的半长轴、公转周期和k值 卫星 半长轴(×106 km) 公转周期(天) k值 同步卫星 0.042 4 1 1.02×104 月球 0.384 4 27.322 1.02×104 答：略 [归纳总结] 定律 认识角度 理解 开普勒 第一定律 对空间分 布的认识 各行星的椭圆轨道尽管大小不同，但太阳是所有轨道的一个共同焦点； 不同行星的轨道是不同的，可能相差很大 开普勒 第二定律 对速度大 小的认识 行星沿椭圆轨道运动，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 开普勒 第三定律 对周期长 短的认识 椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越长； 该定律不仅适用于行星，也适用于其他天体； 常数k与其中心天体有关 　火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据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．火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等 C．火星与木星公转周期之比的二次方等于它们轨道半长轴之比的三次方 D．相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积 [解析]　太阳位于木星运行椭圆轨道的一个焦点上，选项A错误；由于火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，火星和木星绕太阳运行速度的大小变化，选项B错误；根据开普勒行星运动定律可知，火星与木星公转周期之比的二次方等于它们轨道半长轴之比的三次方，选项C正确；相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积不等于木星与太阳连线扫过的面积，选项D错误。 [答案]　C ●核心素养·思维升华 对开普勒行星运动定律理解的两点提醒 (1)开普勒行星运动定律是对行星绕太阳运动的总结，实践表明该定律也适用于其他天体的运动，如月球绕地球的运动，卫星(或人造卫星)绕行星的运动。 (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。 1．下列关于行星绕太阳运动的说法，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．离太阳越近的行星运动周期越长 D．所有行星轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等 解析　由开普勒行星运动定律可知所有行星轨道都是椭圆，太阳位于一个焦点上，行星在椭圆轨道上运动的周期T和半长轴a满足＝k(常量)，对于同一中心天体，k不变，故A、B、C都错误，D正确。 答案　D 探究点二　天体运行规律及分析方法 1．行星运动的近似处理 行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心，行星绕太阳做匀速圆周运动。 2．开普勒第三定律的应用 绕同一中心天体运行的行星，有的轨迹为椭圆，有的轨迹为圆，则满足：＝＝k。 　一个小行星(质量为m＝1.00×1021 kg)，它的轨道半径是地球绕太阳运动的轨道半径的2.77倍，则它绕太阳一周所需要的时间为(　　) A．1年 B．2.77年 C．2.772年 D．2.77 年 [解析]　假设地球绕太阳运动的轨道半径为r0，则小行星绕太阳运动的轨道半径为r＝2.77r0。 已知地球绕太阳运动的周期为T0＝1年。 依据＝k可得＝，即T＝·T0 将r＝2.77r0，代入上式解得T＝T0＝ 2．77年。 [答案]　D 2．飞船沿半径为R的圆周绕地球运动，其周期为T。如果飞船要返回地面，可在轨道上某点A处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在B点相切，如图所示。如果地球半径为R0，求飞船由A点运动到B点所需要的时间。 解析　飞船沿椭圆轨道返回地面，由题图可知，飞船由A点到B点所需要的时间刚好是沿图中整个椭圆运动周期的一半，椭圆轨道的半长轴为，设飞船沿椭圆轨道运动的周期为T′ 根据开普勒第三定律有＝ 解得T′＝T ＝ 所以飞船由A点到B点所需要的时间为t＝＝ 。 答案　 [对应学生用书P55] 1．下列说法正确的是(　　) A．地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动 B．太阳是宇宙的中心，所有天体都绕太阳运动 C．太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动 D．“地心说”和哥白尼提出的“日心说”现在看来都是不完全正确的 答案　D 2．理论和实践证明，开普勒定律不仅适用于太阳系中的天体运动，而且对一切天体(包括卫星绕行星的运动)都适用。对于开普勒第三定律的公式＝k，下列说法正确的是(　　) A．公式只适用于轨道是椭圆的运动 B．公式中的k值，对于所有行星(或卫星)都相等 C．公式中的k值，只与中心天体有关，与绕中心天体旋转的行星或卫星无关 D．若已知月球与地球之间的距离，根据公式可求出地球与太阳之间的距离 答案　C 3．如图所示，B为绕地球沿椭圆轨道运行的卫星，椭圆的半长轴为a，运行周期为TB；C为绕地球沿圆周运动的卫星，圆周的半径为r，运行周期为TC。下列说法或关系式正确的是(　　) A．地球位于B卫星轨道的一个焦点上，位于C卫星轨道的圆心上 B．卫星B和卫星C运动的速度大小均不变 C.＝，该比值的大小与地球和卫星有关 D.≠，该比值的大小不仅与地球有关，还与太阳有关 解析　由开普勒第一定律可知，选项A正确；由开普勒第二定律可知，B卫星绕地球转动时速度大小在不断变化，选项B错误；由开普勒第三定律可知，＝＝k，比值的大小仅与地球有关，选项CD错误。 答案　A 学科网（北京）股份有限公司 $$