18学年高中物理第六章万有引力与航天第1节行星的运动课件2

1 第六章 万有引力与航天

第1节 行星的运动

【学习目标】：

知识与技能

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．

过程与方法

通过托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、开普勒等几位科学家对行星运动的不同认识，了解人类认识事物本质的曲折性并加深对行星运动的理解．

情感、态度与价值观

1．澄清对天体运动裨秘、模糊的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法．

2．感悟科学是人类进步不竭的动力 ．

【预习要点】：

要点一 开普勒行星运动定律适用于各种天体系统

1．来源：开普勒行星运动定律是在研究行星绕太阳转动，在前人大量地准确观测数据的基础上，利用高超的数学技巧总结出的定律．

2．适用对象

虽然定律来自于行星的规律探究，但实践证明该定律同样适用于其他天体系统，如地—月系统，地—卫系统等．

要点二 对开普勒行星运动定律的理解

1．由开普勒第一定律可知，不同行星绕太阳运行时的轨道是不同的，它们的半长轴也各不相同．

2．由开普勒第二定律可知：行星从近日点向远日点运动时，其速率减小，由远日点向近日点运动时其速率增大．

3．由开普勒第三定律可知：太阳系中任何两个行星均满足：a31T21＝a32T22＝k，k值的大小与行星无关，而仅与太阳有关．本定律也适用于圆形轨道，只要把半径看成半长轴，即可知道公转周期与半径的关系R3T2＝k.在应用开普勒第三定律解题时，要注意不同的天体系统中k值不同．k值的大小只与被环绕的中心天体有关，也就是说中心天体不同的系统，k值是不同的，在中心天体相同的系统里k值是相同的．

4．开普勒三定律是根据行星运动的观察结果而总结归纳出来的规律，其每一条都是经

成才之路2019-2020学年高中物理第6章万有引力与航天第1节行星的运动课时作业新人教版

一、选择题(1～5题为单选题，6题为多选题)

1．日心说的代表人物是导学号 00820190( )

A．托勒密 B．哥白尼

C．布鲁诺 D．第谷

答案：B

解析：日心说的代表人物是哥白尼，布鲁诺是宣传日心说的代表人物。

2．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导学号 00820191( )

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

答案：C

解析：太阳位于木星运行轨道的一个焦点上，A项错误；火星与木星轨道不同，在运行时速度不可能始终相等，B项错误；“在相等的时间内，行星与太阳连线扫过的面积相等”是对于同一颗行星而言的，不同的行星，则不具有可比性，D项错误；根据开普勒第三定律，对同一中心天体来说，行星公转半长轴的三次方与其周期的平方的比值为一定值，C项正确。

3．太阳系有八大行星，八大行星离地球的远近不同，绕太阳运转的周期也不相同。下列能反映周期与轨道半径关系的图象中正确的是导学号 00820192( )

答案：D

解析：由开普勒第三定律知R3T2＝k，所以R3＝kT2，D正确。

4．(威海市2015～2016学年高一下学期五校联考)长期以来“卡戎星(Charon)”被认为是冥王星唯一的卫星，它的公转轨道半径r1＝19600km，公转周期T1＝6．39天。2006年3月，天文学家新发现两颗冥王星的小卫星，其中一颗的公转轨道半径r2＝48000km，则它的公转周期T2最接近于导学号 00820193( )

A．15天 B．25天 C．35天 D．45天

答案：B

解析：由开普勒第三定律可知(r1r2)3＝(T1T2)2，代入解得T2≈25天，B正确。

- 1 - 6.1 行星的运动

1.根据开普勒行星运动规律推论出下列结论中，哪个是错误的( )

A.人造地球卫星的轨道都是椭圆，地球在椭圆的一个焦点上

B.同一卫星在绕地球运动的不同轨道上运动，轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都相同

C.不同卫星在绕地球运动的不同轨道上运动，轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都相同

D.同一卫星绕不同行星运动，轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都相等

2．银河系中有两颗行星环绕某恒星运转，从天文望远镜中观察它们的运转周期为27：1，则它们的轨道半长轴比是（ ）

A. 3：1 B. 9：1 C. 27：1 D. 1：9

3．下列说法中符合开普勒对行星绕太阳运动的描述是( )

A.所有的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，太阳在椭圆的一个焦点上

C.行星从近日点向远日点运动时，速率逐渐增大D.离太阳越远的行星，公转周期越长

5．两个质量分别是m1和m2的行星，它们绕太阳运行的轨道半径分别等于，则它们运行周期的比等于（ ）

A．3/221RR B. 3/212RR C. 12mm D. 21mm

6. 我国的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，则该卫星在远地点运动速率和近地点运动的速率之比为（ ）

A．12RR B. 21RR C. 12RR D. 21RR

7．下面关于丹麦天文学家第谷，对行星的位置进行观察所记录的数据，说法正确的是

( )

A．这些数据在测量记录时误差相当大 B．这些数据说明太阳绕地球运动

C．这些数据与以行星绕太阳做匀速圆周运动为模型得到的结果相吻合

高中物理第七章：万有引力与宇宙航行

基础总结 能力提升

模块一：概念及其理解

开普勒第一定律：所有行星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。（轨道定律）

理解：行星绕太阳的轨道严格来说是椭圆，太阳不在椭圆的中心，行星与太阳间的距离不断变化。

需要注意椭圆其中的概念：

如上图，A、B为椭圆的焦点，设A为太阳，则G为近日点，H为远日点。GE＝EH＝半长轴，IE＝EH＝短半轴，AE＝EB＝焦距，设常量e＝EB/EH，e越小则椭圆越近似为圆。

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时间内扫过的面积相等（相同轨道内）（面积定律) 理解：当行星离太阳较近时，运行速度较大，而离太

阳较远时速度较小。（V近/V远＝R远/R近)。

对于上述结论，我们进行简要推导，如图：设行星在近日点时距离太阳的距离为r1速度为v1，远日点时则为r2，v2。假设行星在近日点和远日点的运行时间足够短且设为Δt，则两部分均近似为扇形，即：½v1r1Δt＝½v2r2Δt。故v1r1＝v2r2。又因为v1＝ΔL1/Δt，v2=ΔL2/Δt，ΔL1＞ΔL2，Δt相同，所以v1＞v2，故v近日点＞v远日点。

开普勒第三定律：所有行星轨道半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等（绕同一天体）若设a代表半长轴、T代表周期，则a³/T²＝K，比值K是一个对所有行星都相同的常量，其由中心天体质量决定，K∝中心天体质量，与环绕天体无关。|a1/a2|³=|T1/T2|²用于题目求解。若轨道可近似为圆r为圆的半径，则a→r

万有引力定律：自然界任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，万有引力计算公式为F＝

Gm1m2/r²，G＝6.67×10-¹¹N·㎡/kg²。m1、m2为两物体的质量，r为两物体质心之间的距离。

定律性质：1.普遍性：宇宙间任何两个有质量的物体之间均存在。2.相互性：万有引力符合牛顿第三定律。3.宏观性：地面上的一般物体之间万有引力较小，与其他力比较忽略不计。4.特殊性：两个物体之间的万有引力只与它们本身的质量和它们的质心距离有关，而与他们所在空间的性质无关，也与周围是否存在其他物体无关。