1、第1节 行星的运动学习目标 核心提炼 1.了解人类对行星运动规律的认识历程。2个学说地心说、日心说 3个定律开普勒第一、二、三定律 2.知道开普勒三定律的内容。3.能用开普勒三定律分析一些简单的行星运动问题。一、地心说与日心说 阅读教材第32页第1、2自然段，知道地心说、日心说，认识地心说、日心说的不足之处。1地心说：_是宇宙的中心，是_的，太阳、月亮以及其他行星都绕_。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_，而与丹麦天文学家第谷的观测数据不符。地球静止不动地球运动太阳太阳匀速圆周运动思考判断 1太阳是整个
2、宇宙的中心，其他天体都绕太阳运动。()2太阳每天东升西落，这一现象说明太阳绕着地球运动。()二、开普勒行星运动定律 阅读教材第3233页内容，知道开普勒行星定律的内容。定律 内容、公式 图示 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 开普勒第二定律 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_的面积 开普勒第三定律 所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的_的二次方的比值都_ 公式：k，k是一个与行星_的常量 椭圆焦点相等公转周期相等无关a3T2_思维拓展 如图1所示为地球绕太阳运动的示意图及春分、夏至、秋分、冬至时地球所在的位置。图1(1)太阳是否在轨道平
3、面的中心？夏至、冬至时地球到太阳的距离是否相同？(2)一年之内秋、冬两季比春、夏两季为什么要少几天？答案(1)不是 不相同(2)秋、冬两季比春、夏两季地球运动的快。要点归纳对开普勒定律的认识1从空间分布上认识：行星的轨道都是椭圆，不同行星轨道的半长轴不同，即各行星的椭圆轨道大小不同，但所有轨道都有一个共同的焦点，太阳在此焦点上。因此开普勒第一定律又叫焦点定律。2对速度大小的认识(1)如图2所示，如果时间间隔相等，即t2t1t4t3，由开普勒第二定律，面积SASB，可见离太阳越近，行星在相等时间内经过的弧长越长，即行星的速率越大。因此开普勒第二定律又叫面积定律。图2(2)近日点、远日点分别是行星
4、距离太阳的最近点、最远点，所以同一行星在近日点速度最大，在远日点速度最小。3对周期长短的认识(1)行星公转周期跟轨道半长轴之间有依赖关系，椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越长；反之，其公转周期越短。(2)该定律不仅适用于行星，也适用于其他天体。例如，绕某一行星运动的不同卫星。精典示例例1 关于行星绕太阳运动的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行星在椭圆轨道上绕太阳运动的过程中，其速度与行星和太阳之间的距离有关，距离小时速度小，距离大时速度大 D离太阳越近的行星运动周期越短解析 不同行星绕太阳运动时的椭圆轨道不同，但
5、有一个共同的焦点，即太阳位置，A、B均错误；由开普勒第二定律知行星离太阳距离小时速度大，距离大时速度小，C错误；运动的周期T与半长轴a满足k，D正确a3T2答案 D针对训练1(多选)(2017济南高一检测)16世纪，哥白尼根据天文观测的大量资料，经过40多年的天文观测和潜心研究，提出“日心体系”宇宙图景，即“日心说”的如下基本论点，这四个基本论点目前看存在缺陷的是()A宇宙的中心是太阳，所有的行星都在绕太阳做匀速圆周运动 B地球是绕太阳做匀速圆周运动的行星，月球是绕地球做匀速圆周运动的卫星，它绕地球运动的同时还跟地球一起绕太阳运动 C天穹不转动，因为地球每天自西向东转一周，造成天体每天东升西落
6、的现象 D与日地距离相比，恒星离地球都十分遥远，比日地间的距离大得多解析 所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆轨道的一个焦点上；行星在椭圆轨道上运动的周期T和轨道半长轴a满足恒量，故所有行星实际并不是在做匀速圆周运动，整个宇宙是在不停运动的，A、B、C符合题意；与日地距离相比，其他恒星离地球都十分遥远，故D不符合题意。a3T2答案 ABC 要点归纳开普勒第三定律的应用1适用范围：天体的运动可近似看成匀速圆周运动，开普勒第三定律既适用于做匀速圆周运动的天体，也适用于做椭圆运动的天体。2用途：(1)知道了行星到太阳的距离，就可以由开普勒第三定律计算或比较行星绕太阳运行的周期。反之，
7、知道了行星的周期，也可以计算或比较其到太阳的距离。(2)知道了彗星的周期，就可以由开普勒第三定律计算彗星轨道的半长轴长度，反之，知道了彗星的半长轴也可以求出彗星的周期。3k值：表达式k中的常数k，只与中心天体的质量有关，如研究行星绕太阳运动时，常数k只与太阳的质量有关，研究卫星绕地球运动时，常数k只与地球的质量有关。a3T2精典示例例2 某宇宙飞船进入一个围绕太阳运行的近似圆形轨道，如果轨道半径是地球轨道半径的9倍，那么宇宙飞船绕太阳运动的周期是多少年？解析 由开普勒第三定律a3T2k 得r3船T2船r3地T2地，所以宇宙飞船绕太阳运动的周期 T 船r3船r3地T 地27 年。答案 27年针对
8、训练2(2017金昌高一检测)行星的运动可看作匀速圆周运动，则行星绕太阳运动的轨道半径R的三次方与周期T的平方的比值为常量，即k，下列说法正确的是()R3T2A公式k只适用于围绕太阳运行的行星 B围绕同一星球运行的行星或卫星，k值不相等 Ck值与被环绕星球的质量和行星或卫星的质量都有关系 Dk值仅由被环绕星球的质量决定R3T2解析 公式k适用于所有环绕天体围绕中心天体的运动，故A错误；围绕同一星球运行的行星或卫星，k值相等；围绕不同星球运行的行星或卫星，k值不相等，故B错误；常数k是由中心天体质量决定的，即仅由被环绕星球的质量决定，故C错误，D正确。R3T2答案 D1(两种对立的学说)下列说法
9、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解析“地心说”是错误的，所以A错误；太阳系在银河系中运动，银河系也在运动，所以B、C错误；从现在的观点看地心说和日心说都是不完全正确的，都是有其时代局限性的，D正确。答案 D 2.(对开普勒第三定律的理解)(2017盐城高一检测)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。下面对于开普勒第三定律的公式k，下列说法正确的是()
10、R3T2A.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 C3.(开普勒三定律的应用)如图3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。下列说法或关系式中正确的是()图3 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.a3T2B r3T2C，该比值的大小与地球和卫星有关D.a3T2
11、B r3T2C，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，a3T2B r3T2Ck，比值的大小仅与地球有关，选项 C、D 错误。答案 A4.(开普勒第三定律的应用)已知两颗行星的质量m12m2，公转周期T12T2，则它们绕太阳运转轨道的半长轴之比为()A.a1a212B.a1a221C.a1a23 4D.a1a2 13 4解析 由a3T2k 知，a31a32T21T22，则a1a23 4，与行星质量无关。答案 C5.(开普勒第三定律的应用)两个质量分别是m1、m2的人造地球卫星，分别绕地球做匀速圆周运动，若它们的轨道半径分别是R1和R2，则它们的运行周期之比是多少？解析 所有人造卫星在绕地球运转时，都遵守开普勒第三定律。因此，对这两个卫星有R31T21R32T22，所以它们的运行周期之比T1T2R1R23R1R2。答案 R1R23232
