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1、第汽章I) DILIUZHANG为存引力与航羡概念做律 要记牢第1节/ 行星的运动1 .德国天文学家开普勒用了 20年的时间研究了丹麦 天文学家第谷的行星观测记录，发现了行星运动定 律。2 .开普勒第一定律指明行星绕太阳的轨道为椭圆轨道, 而非圆轨道；第二定律可导出近日点速率大于远日 点速率；第三定律指明了行星公转周期与半长轴间 的定量关系。3 .近似处理时，可将行星绕太阳运动或卫星绕地球运 动看做是匀速圆周运动，且对同一中心天体的行星或 卫星，窘左中的我值均相同。课前自主学习，基稳才能楼高一、地心说与日心说二、开普勒行星运动定律内容局限性地心说地球是宇宙的中心，而且是静止不动的， 太阳、月亮
2、以及其他行星都绕地球运动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 的匀速圆周运动，但计算所得的数 据和丹麦天文学家第杳的观测数 据不符日心说太阳是宇宙的中心，且是静止不动的， 地球和其他行星都绕太阳运动内容开普勒第一定律（椭圆定律）所有行星绕太阳运动的轨道都是橙 圆，太阳处在椭圆的一个焦点上行用 -1- 说明不同行星绕太阳运动时的椭 圆轨道是不同的开普勒第二定律 （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说明 行星在近日点的速率大于在 远日点的速率开普勒第三定律 （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
3、等说明 *=A,比值土是一个取决于 中心天体的常量图示三、行星运动的近似处理定律近似处理方法开普勒第一定律行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心开普勒第 二定律对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（或线速度大小）丕 变，即行星做匀速圆周运动开普勒第 三定律所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相 等，表达式端=&1 .自主思考一判一判宇宙的中心是太阳，所有行星都在绕太阳做匀速圆周运动。（X）造成天体每天东升西落的原因是天空不转动，只是地球每天自西向东自转一周。（X）与日地距离相比，恒星离地球都十分遥远。（J）（4）围绕太阳运动的行星的速率是一成不变的。（X）开普勒定
4、律仅适用于行星绕太阳的运动。（X）(6)行星轨道的半长轴越长，行星的周期越长。(J)(7)在中学阶段可认为地球围绕太阳做圆周运动。(J)2 .合作探究议一议(1)地心说和日心说是两种截然不同的观点，现在看来这两种观点哪一种是正确的？提示：两种观点受人们意识的限制，是人类发展到不同历史时期的产物。两种观点都 具有历史局限性，现在看来都是不完全正确的。(2)如图6-14是火星冲日年份示意图，观察图中地球、火星的位置，思考地球和火星谁 的公转周期更长。图 6-1-1提示：由题图可知，地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离，根据开普勒第三定律 可得：火星的公转周期更长一些。眩送案课堂讲练设计，举一能通类
5、题对开普勒行星运动定律的理解。通知识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攵与其中心天体有关。通方法典例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
6、木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方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R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平方等于它们轨道半长轴之比的立方， 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
7、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。0通题组1 . 16世纪，哥白尼根据天文观测的大量资料，经过多年的潜心研究，提出“日心说” 的如下四个基本论点，这四个基本论点目前不存在缺陷的是()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的现象D.与日地距离相比，其他恒星离地球都十分遥远，比日
8、地间的距离大很多解析：选D 开普勒三定律指出，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。行星在椭圆轨道上运动的周期T和半长轴。的关系为爷=A（常量），整个 宇宙是在不停地运动的。所以目前只有D中的观点不存在缺陷。2 .下列关于行星绕太阳运动的说法中，正确的是（）A.所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动8 .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：选D 由开普勒行星运动定律可知所有行星轨道都是桶圆，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:=以常量），
9、对于同一中心天体，k 不变，故A、B、C都错误，D正确。考点二V天体运动规律及分析方法。通知识1 .天体的运动可近似看成匀速圆周运动：天体虽做椭圆运动，但它们的轨道一般接近 圆。中学阶段我们在处理天体运动问题时，为简化运算，一般把天体的运动当作圆周运动 来研究，并且把它们视为做匀速圆周运动，椭圆的半长轴即为圆半径。2 .在处理天体运动时，开普勒第三定律表述为：天体轨道半径r的三次方跟它的公转 周期T的二次方的比值为常数，即捻=鼠据此可知，绕同一天体运动的多个天体，轨道半 径r越大的天体，其周期越长。3 .天体的运动遵循牛顿运动定律及匀速圆周运动规律，与一般物体的运动在应用这两 个规律上没有区别
10、。4.公式捻=A,对于同一中心天体的不同行星k的数值相同，对于不同的中心天体的 行星的数值不同。通方法典例I飞船沿半径为K的圆周绕地球运动，其周期为兀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6-1-2所示。如果地球半径为Ro,求飞船由4点运动到 3点所需要的时间。R图 6-1-2审题指导分析题图，可以获得以下信息：(1)开普勒第三定律对圆轨道和椭圆轨道都适用。(2)椭圆轨道的半长轴大小为典。(3)飞船由A运动到B点的时间为其椭圆轨道周期的一半。解析飞船沿椭圆轨道返回地面，由题图可知，飞船由A点到8
11、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空&,设飞船沿椭圆轨道运动的周期为V O根据开普勒第三定律有亍=解得=啜我=厝.所以飞船由A点到B点所需要的时间为_r_(k+Ro)t FrRot=T4R2R l (R+%)二、叵瓦闱痢4R2R开普勒第三定律的应用应用开普勒第三定律可分析行星的周期、半径，应用时可按以下步骤分析：(1)首先判断两个行星的中心天体是否相同，只有对同一个中心天体开普勒第三定律才 成立。(2)明确题中给出的周期关系或半径关系。(3)根据开普勒第三定律列式求解。6通题组1.图613是行星绕恒星运行的示意图，下列说法正确的是()cI图 6-1-3A.速
12、率最大点是4点B.速率最小点是C点C. m从A点运动到B点做减速运动D. m从A点运动到B点做加速运动解析：选C由开普勒第二定律知，行星与恒星的连线在相等的时间内扫过的面积相 等；A点为近地点，速率最大，点为远地点，速率最小，A、B错误；加由A点到点的 过程中，离恒星M的距离越来越远，所以机的速率越来越小，C正确，D错误。2.木星的公转周期约为12年，如把地球到太阳的距离作为1天文单位，则木星到太 阳的距离约为（）A. 2天文单位B. 4天文单位C. 5.2天文单位D. 12天文单位解析：选C 木星、地球都环绕太阳按椭圆轨道运动，近似计算时可当成圆轨道处理， 因此它们到太阳的距离可当成是绕太阳公转的轨道半径，根据开普勒第三定律黑=黑得r