7.1 行星的运动 导学案 -2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

7.1 行星的运动 【学习目标】： 1.了解地心说和日心说,知道开普勒行星运动三定律的内容。(物理观念) 2.掌握行星运动定律的应用。(科学思维) 3.了解人们对行星运动的认识过程漫长复杂,真理来之不易。(科学态度与责任) 【重点难点】 重难点：开普勒定律 【预习案】 一、地心说与日心说 1.地心说:　　　　是宇宙的中心,是　　　　　　　　的,太阳、月球以及其他星体都绕　　　　运动。 2.日心说:　　　　是静止不动的,地球和其他行星都绕　　　　运动。 3.局限性: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　　　　　　　　　, 而与丹麦天文学家　　　　的观测数据不符。 二、开普勒三定律   【课堂案】 探究点一　开普勒行星运动的规律 一、开普勒第一定律：又称 1. 内容：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。 2. 说明：（1）太阳并不是位于椭圆中心，而是位于 。 （2） 不同行星轨道不同，但所有轨道的 重合。 二、开普勒第二定律：又称 思考：1椭圆上某点到两个焦点的距离之和与椭圆上另一点到两焦点的距离之和有什么关系? 思维：2把细绳的两端合在一起（即两个焦点合并成一个点），再用铅笔把细绳拉紧，在板上画出的图形是什么？ 1. 内容：对于任意一个行星而言，它和太阳的连线在相等的时间内扫过相等的 。 2. 说明：行星在近日点速率 远日点速率。 学以致用：你认为春夏两季的时间长还是秋冬两季的时间长？ 3、 开普勒第三定律：又称 1. 内容：所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等。 2. 公式： 3. 猜想：能猜出k可能跟谁有关吗?行星？太阳？ 4. 结论： (1) 开普勒第三定律也适用于太阳系以外的其他环绕系统， 不同的环绕系统，k值 (2) k值与环绕天体 ，由 决定 5. 行星运动的近似处理方法： （1） 行星绕太阳运动的轨道近似为 ，太阳处于 。 （2） 行星绕太阳做 。 （3） 所有行星轨道半径的三次方与它的公转周期的二次方的比值都相等，即 【针对练习】 1.易错辨析 (1)行星绕太阳运动一周的时间内,它离太阳的距离是不变的。(　　) (2)公式 =k,只适用于轨道是椭圆的运动。(　　) (3)开普勒定律除适用于行星绕太阳的运动外,还适用于其他天体绕中心天体的运动。(　　) 2.（2020·广西高一期末）人类一直不断地对宇宙追求探索着，关于宇宙天体学说正确的是（　　） A．日心说代表人物是托勒密 B．地心说是正确的，日心说是错误的 C．日心说被人们所接受的原因是以太阳为中心，许多问题都可以解决，行星运动也变得简单了 D．太阳从东边升起，从西边落下，所以太阳绕地球运动 3.人造卫星围绕地球的运动,有近地点和远地点,由开普勒定律可知卫星在远地点运动速率比近地点运动的速率小,如果近地点距地心距离为R1,远地点距地心距离为R2,则该卫星在近地点运动速率和远地点运动速率之比为(　　) 4. (2023山东枣庄高一期中)二十四节气,代表着地球在公转轨道上的二十四个不同的位置。如图所示,由天体物理学可知,地球沿椭圆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.秋分时地球公转速度最大 B.地球沿椭圆轨道绕太阳匀速率运动 C.从正对纸面的方向看,地球绕太阳沿顺时针方向运动 D.地球从秋分至第二年春分的运动时间小于地球公转周期的二分之一 5. (2018•全国Ⅲ卷)为了探测引力波，“天琴计划”预计发射地球卫星P，其轨道半径约为地球半径的16倍；另一地球卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍。P与Q的周期之比约为（　　） A.2∶1 B.4∶1 C.8∶1 D.16∶1 6.(多选)(2023山东滨州高一期末)“七星连珠”现象,是指金星、木星、水星、火星、土星、天王星、海王星连成一线。“行星冲日”是地球恰好运行到某个地外行星和太阳之间,且三者几乎排成一条直线的现象。已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示,AU是一个长度单位,其数值取地球和太阳之间的平均距离,根据表中数据,下列说法正确的是(　　) A.火星相邻两次冲日的时间最长 B.海王星相邻两次冲日的时间最长 C.火星相邻两次冲日的时间间隔约为2.2年 D.火星相邻两次冲日的时间间隔约为1.1年 7. (2023湖南岳阳高一期末)“天问一号”探测器发射成功后,与地球共同绕太阳公转,并逐渐远离地球,飞向火星,其运动轨道如图所示。若地球到太阳的平均距离为1 AU(天文单位),火星到太阳的平均距离为1.5 AU,则“天问一号”在地火转移椭圆轨道上运动的周期约为(　　) A.0.8年 B.1.4年 C.2.2年 D.2.6年 【巩固案】 1.地球沿椭圆轨道绕太阳运行，月球沿椭圆轨道绕地球运行．下列说法正确的是(　　) A．地球位于月球运行轨道的中心 B．地球在近日点的运行速度大于其在远日点的运行速度 C．地球与月球公转周期平方之比等于它们轨道半长轴立方之比 D．相同时间内，地球与太阳连线扫过的面积等于月球与地球连线扫过的面积 答案　B 解析　根据开普勒第一定律知，地球位于月球椭圆运行轨道的一个焦点上，A错误；根据开普勒第二定律，地球和太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，所以地球在近日点的运行速度大于其在远日点的运行速度，B正确；根据开普勒第三定律知，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，但地球与月球不是绕同一个星球运动，不满足这一结论，C错误；根据开普勒第二定律知，对任意一个行星而言，太阳与行星的连线在相等时间内扫过的面积相等，但地球与月球不是绕同一个星球运动，不满足这一结论，D错误． 2.如图7所示是中国“天问一号”探测器拍摄的火星影像图．已知火星绕日公转一年，相当于地球上的两年，假设火星和地球均绕太阳做匀速圆周运动，则火星与太阳之间的距离约为地球与太阳之间距离的(　　) 图7 A. B. C.倍 D．2倍 答案　C 解析　设地球与太阳之间的距离和公转周期分别为r1、T1，火星与太阳之间的距离和公转周期分别为r2、T2，则根据开普勒第三定律有＝，解得＝，故选C. 3.如图1所示是行星m绕太阳M运行情况的示意图，A点是远日点，B点是近日点，CD是椭圆轨道的短轴．下列说法中正确的是(　　) 图1 A．行星运动到A点时速度最大 B．行星运动到C点或D点时速度最小 C．行星从C点顺时针运动到B点的过程中做加速运动 D．行星从B点顺时针运动到D点的时间与从A点顺时针运动到C点的时间相等 答案　C 解析　由开普勒第二定律知，行星在A点速度最小，在B点速度最大，所以行星从C向B顺时针运动的过程中速度在增大，行星从B点顺时针运动到D点的时间小于从A点顺时针运动到C点的时间，故A、B、D错误，C正确． 4．木星和地球都绕太阳公转，木星的公转周期约为12年，地球与太阳的距离为1天文单位，则木星与太阳的距离约为(　　) A．2天文单位 B．5.2天文单位 C．10天文单位 D．12天文单位 答案　B 解析　设地球与太阳的距离为r1，木星与太阳的距离为r2，根据开普勒第三定律可知＝，则＝ ＝≈5.2，所以r2≈5.2r1＝5.2天文单位，选项B正确． 5.某行星绕太阳沿椭圆轨道运动，远日点离太阳的距离为a，近日点离太阳的距离为b，过远日点时行星的速率为va，则过近日点时行星的速率为(　　) A．vb＝ va B．vb＝ va C．vb＝va D．vb＝va 答案　C 解析　如图所示，A、B分别为远日点、近日点，由开普勒第二定律可知，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等，取足够短的时间Δt，此时扫过的面积近似为三角形面积，则有avaΔt＝bvbΔt，所以vb＝va，故选C. 第 1 页 守其初心，始终不变。——苏轼 学科网（北京）股份有限公司 $