高中物理第六章万有引力与航天第一节行星的运动课堂探究学案新人教版必修2

第一节行星的运动课时：一课时教师：教学目标三个维度的教学目标具体为：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)知道所有行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴的三次方跟周期的二次方的比值相等，且这个比值与行星的质量无关，但与太阳的质量有关．过程与方法(1)理解人们对行星运动的认识过程是漫长而复杂的；(2)了解科学发现的艰辛，真理是来之不易的．情感、态度与价值观通过教学活动，使同学们感受到科学探索的乐趣与科学探究方法的魅力，树立为科学献身的远大理想．重点与难点重点是开普勒关于行星运动的描述，难点是体验和理解把实验归纳和数学演绎结合起来研究问题的科学方法．教学用具多媒体课件、实物投影仪、木板、白纸、棉线．教学过程：二个视频、〔导入新课〕学生齐读P31页二自然段自远古以来，当人们仰望星空时，天空中壮丽璀璨的现象吸引了无数智慧的头脑开始探索星体运动的奥秘．我们的祖先发现，大多数星星的相互位置几乎是固定的，几百年内不会发生肉眼可见的变化，它们是“恒星”，然而，水星、金星、火星、木星、土星这五颗亮星则在众星的背景下移动，有的在几个星期中就能发现它的位置变化，所以把它们叫“行星”．认识宇宙要从行星开始．新课教学：一、古人对天体运动的看法及发展过程？1、古代人们对天体运动存在哪些看法？2、什么是“地心说”，什么是“日心说”？3、哪种学说占统治地位的时间较长？4、两种学说争论的结果是什么？科学的足迹1、地心说代表人物：托勒密观点：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、日心说代表人物：哥白尼：拦住了太阳，推动了地球。

观点：太阳是静止不动的，地球和其他行星都在绕太阳做匀速圆周运动。

3、日心说的进一步完善（1）天才观察者：第谷·布拉赫把天体位置测量的误差由10/ 减少到2/(2) 开普勒：真理超出希望开普勒行星运动三定律[探究1]行星运动绕太阳运动的轨道是什么形状？圆？年份春分夏至秋分冬至20043/206/219/2312/2120053/206/219/2312/2120063/216/219/2312/21春92天夏94天秋89天冬90天秋冬两季比春夏两季时间短第谷（丹麦）二十年的精心观测开普勒（德国）潜心研究 8分的误差四年多的刻苦计算否定19 种假设行星轨道为椭圆假设地球绕太阳的运动是一个椭圆运动,太阳在焦点上,根据曲线运动的特点，得从秋分到冬至再到春分的时间比从春分到夏至再到秋分的时间短，所以秋冬两季比春夏两季要短。

6.1 行星的运动【学习目标】1）通过天文学家的介绍，能简要阐述地心说和日心说两种不同观点。

能简要说出开普勒行星运动定律的发现过程2）通过阅读课本和相关材料的探索，通过动手作图，初步认识椭圆的特点和属性；能说出开普勒对行星运动的描述和行星运动三大定律的内容；【学习过程】【活动1】整理学习要点：一、地心说：二、日心说：三、天文学家对天体运动进一步研究1、第谷——“星学之王”的长期观察数据：2、德国物理学家开普勒对观察数据的研究：1）开普勒第一定律又称轨道定律：所有行星绕太阳运动的轨道是，太阳位于。

远日点是指__________，近日点是指_________。

不同行星的是不同的，太阳处在。

2）开普勒第二定律又称面积定律：对任意一个行星来说，它与太阳的在相等的时间内扫过。

所以行星在离太阳比较近时，运动速度________。

行星在离太阳较远时，运动速度_________。

推论及表达式3．开普勒第三定律又称周期定律：所有行星的轨道的的三次方跟它的的二次方的比值都。

该定律的数学表达式是：_________。

3、几点说明：1）对于多数大行星来说，它们的运动轨道很接近圆，因此在中学阶段，可以把开普勒定律简化，认为行星绕太阳做。

行星的的三次方跟它的的二次方的比值都相等，即：。

这样做使处理问题的方法大为简化，而得到的结果与行星的实际运动情况相差并不大。

2）开普勒行星运动定律，不仅适用于行星，也适用于其它卫星的运动。

研究行星运动时，开普勒第三定律中的常量k与________有关，研究月球、人造地球卫星运动时，k与____________有关。

【活动2】1、关于行星的运动，以下说法中正确的是：（）A、行星轨道的半长轴越长，自转周期就越大B、行星轨道的半长轴越长，公转周期就越大C、水星的半长轴最短，公转周期最大D、冥王星离太阳“最远”，绕太阳运动的公转周期最大3、1970年4月24日我国发射了第一颗人造卫星，其近地点高度为h1，远地点的高度为h2，地球半径为R，则近地点与远地点的运动速率之比为。

第一节行星的运动［学习目标］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.、地心说与日心说（阅读教材P 32）1 .地心说地球是宇宙的中心，且是静止不动的，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，且是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动. 3^种学说的局限性两种学说都认为天体的运动必然是最完美、 最和谐的匀速圆周运动,而这和丹麦天文学 家第谷的观测数据不符.拓展延伸？ ------------------------------------------------------- （解疑难）古代对行星运动的两种学说都不完善， 因为太阳、地球等天体都是运动的，并且行星 的轨道是椭圆的，其运动也不是匀速的， 鉴于当时对自然科学的认知能力， 日心说比地心说 进步. 1.关于“日心说”和“地心说”的一些说法中，正确的是（ ）A. 地球是宇宙的中心，是静止不动的B. “太阳从东方升起，在西方落下”这说明太阳绕地球转动，地球是不动的C. 如果认为地球是不动的（以地球为参考系），行星运动的描述不仅复杂而且问题很多D. 如果认为太阳是不动的（以太阳为参考系），则行星运动的描述变得简单提示：选 CD.地球和太阳都不是宇宙的中心，地球绕太阳公转，是太阳系的一颗行 星.“太阳从东方升起，在西方落下”，是地球上的人以地球为参考系观察的结果，并不能 说太阳绕地球转动，因为运动是相对的，参考系不同，对运动的描述也不同.二、开普勒行星运动定律（阅读教材刊2〜P 33）拓展延伸？ ------------------------------------------------------- （解疑难）1 .开普勒三定律是对行星绕太阳运动的总结，实践表明开普勒三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.［学生用书P 38］椅理基础釋疑解难2•开普勒第二定律与开普勒第三定律的区别：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.2. （1）绕太阳运动的行星的速度大小是不变的. （）（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，行星的周期越长. （）提示：⑴X （2）X （3）V三、行星运动的近似处理（阅读教材P33）1. 行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心. ______2. 行星绕太阳做匀速圆周运动.3r3. 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，即r j2=k.拓展延伸？ ------------------------------------------------------ （解疑难）开普第三定律中的k值是由中心天体决定的，与环绕天体无关，与是椭圆运动还是圆周运动无关.出送 3.“嫦娥三号”先进入半长轴为a的绕月椭圆轨道，周期为T,后调整为半径为R的近月圆轨道，则“嫦娥三号”在近月轨道的周期为_____________ .提示：由开普勒第三定律得：二=T，则%多维课堂题组通关知识点一对开普勒三定律的理解[学生用书P39]1 .第一定律（轨道定律）所有行星都沿椭圆轨道绕太阳运动，太阳则位于所有椭圆的一个公共焦点上. 否定了行星圆形轨道的说法，建立了正确的轨道理论，给出了太阳准确的位置.2.讲练结合深入探究第二定律（面积定律）揭示了某个行星运行速度的大小与到太阳距离的关系. 阳时速度小.近日点速度最大，远日点速度最小.3 .第三定律（周期定律）行星靠近太阳时速度大，远离太第三定律反映了行星公转周期跟轨道半长轴之间的关系•椭圆轨道半长轴越长的行星， 其公转周期越大；反之，其公转周期越小•在右图中，半长轴是 AB 间距的一半，T 是公转 周期•其中常数k 与行星无关，只与太阳有关.12015 •衡水高一检测）下列关于开普勒对于行星运动规律认识的说法中，正确的是 （ ）A. 所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆B. 所有行星绕太阳运动的轨道都是圆C. 所有行星的轨道的半长轴的二次方跟公转周期的三次方的比值都相同D. 所有行星都是在靠近太阳时速度变大［解析］由开普勒第一定律知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，所以A 正确，B 错误•由开普勒第三定律知所有行星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， 故C 错误.根据开普勒第二定律， 行星在椭圆轨道上靠近太 阳运动时，速度越来越大， D 正确.［答案］AD高考江苏卷）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］根据开普勒行星运动定律， 火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行时， 太阳 位于椭圆的一个焦点上， 选项A 错误；行星绕太阳运行的轨道不同，周期不同，运行速度大 小也不同，选项B 错误；火星与木星运行的轨道半长轴的立方与周期的平方之比是一个常量， 选项C 正确；火星与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等， 木星与太阳连线在相同时间内 扫过的面积相等，但这两个面积不相等，选项 D 错误.［答案］C哈雷彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆，下列说法中正确的是 （ ） A. 彗星在近日点的速率大于在远日点的速率 B. 彗星在近日点的角速度大于在远日点的角速度C. 彗星在近日点的向心加速度大于在远日点的向心加速度D. 若彗星周期为76年，则它的半长轴是地球公转半径的 76倍［解析］根据开普勒第二定律，为使相等时间内扫过的面积相等， 则应保证近日点与远 日点相比在相同时间内走过的弧长要大.因此在近日点彗星的线速度 （即速率）、角速度都较2v大，故A 、B 正确.而向心加速度 a =，在近日点，v 大，R 小，因此a 大，故C 正确.根R3 3 2据开普勒第三定律 T = k ，则|1 = T 1= 762，即a i =引5 776 a 2，故D 错误.［答案］ABC［名师点评］开普勒行星运动三定律是理解行星运动和进一步学习天体运动知识的基 础.本节知识的考查点主要集中在应用行星运动三定律分析有关天文现象和人造卫星运动问 题.知识点一开普勒第三定律的应用世〕典例题址 __________________（自选例题，启迪思维）［学生用书P 39］1 •星体绕中心天体做椭圆运动时，其周期与轨道半长轴的关系满足:2 •星体绕中心天体做圆周运动时，其周期与轨道半径的关系满足: 3. 绕同一中心天体运行的星体，有的轨迹为椭圆，有的轨迹为圆，则满足:k .''----------------------------- （自选例题两颗人造卫星 A 、B 绕地球做圆周运动，周期之比为T A ： T B = 1 : 8，则轨道半径之比为（）F A7= 4F AC.£= 2R A F BF A 1［解析］A 、B 两卫星都绕地球做圆周运动，则〒=〒.又已知T A : T B = 1 : 8,解得R =-.C D 错误.［答案］B假设某飞船沿半径为 地面时，可在轨道上某点 A 处将速率降到适当数值， 椭圆与地球表面的 B 点相切，如图所示.求该飞船由 ［解析］飞船沿半径为 R 的圆周绕地球运行时，可认为其半长轴 a =R1飞船沿椭圆轨道运行时，设其周期为 T ',轨道半长轴a '= -（R + F 0）,3 3a a由开普勒第三定律得T 2=,所以，飞船从A 点运动到B 点所需的时间3a 〒=k . R 3 产k .a 3 R 3产厂2 =F A 1B.RT 4 F A 1 D-=- 吊2［答案］B高考浙江卷）长期以来“卡戎星（Charon ） ”被认为是冥王星唯一的卫星， 它的T 1 = 6.39天.2006年3月，天文学家新发现两颗冥 「2= 48 000 km,则它的公转周期 T a 最接近于（ ）25天45天3公转轨道半径r i = 19 600 km ，公转周期 王星的小卫星，其中一颗的公转轨道半径A. 15 天B.C. 35 天D. 3「1 ［解析］根据开普勒第三定律得 pT 1 ~ 25天，选项B 正确，选项A T ,地球半径为Fb .该飞船要返回 从而沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动， A 点运动到B 点所需的时间.［答案］t =［名师点评］（1）开普勒第三定律不仅适用于椭圆轨道的行星运动，也适用于圆轨道的 行星运动.（2）绕同一天体运动时，开普勒第三定律公式中的k 值相同.［学生用书P 4o ］思想方法一一微分法在开普勒第二定律中的应用行星在近日点、远日点时速度方向与连线垂直， 若行星在近日点、 远日点到太阳的距离 分别为a 、b ,取足够短的时间 △ t ,由于行星与太阳的连线扫过的图形可看做扇形， 由开普 1 1 V a b 一 一勒第二定律应有2V a • △ t • a = 2V b • △ t • b ,得v = a ，即行星在这两点的速率与行星到太阳 的距离成反比.［范例］“神舟十号”飞船绕地球飞行时近地点高度约h i = 200 km ，远地点高度约 h a=330 km,已知R 地=6 400 km,求飞船在近地点、远地点的运动速率之比 V i : v a .［解析］ “神 舟十号”飞船在近地点和远地点， 相同时间△ t 内通过的弧长分别为：V i A t 和V a △ t ,扫过1 1 的面积分别为：2V 1（ R 地+ h 1）A t 和2V 2（ R 地+ h a ） A t .由开普勒第二定律得： 1 12V 1（ R 地 + h 1）A t = 2V a （ R 地 + h a ） A tR&+ h 2 6 400 + 330 “a V 1 : V 2 — - + h「6 400 + 200-673 ：660.［答案］673 : 660［名师点评］行星的速率特点（1） 定性分析：行星靠近太阳时，速率增大；远离太阳时，速率减小. （2） 定量计算：在近日点、远日点行星的速率与行星到太阳的距离成反比. （3） 行星的运行轨道看成圆时，速率不变.（2015 •杭州高一检测）如图所示是行星 m 绕恒星M 运动情况的示意图，下列说法正确 的是（）mDA. 速度最大点是B 点B. 速度最小点是C 点C. m 从A 到B 做减速运动収例说眩触类旁通6D. m 从B 到A 做减速运动解析：选C.由开普勒第二定律可知，近日点时行星运行速度最大，因此， A 、B 错误; 行星由A 向B 运动的过程中，行星与恒星的连线变长，其速度减小，故 C 正确，D 错误.［学生用书P4i］［随堂达标］1. 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“日心说”的如下四个基本论点，这四个论点目前看存在缺陷的是（）A. 宇宙的中心是太阳，所有行星都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，它绕地球运转的同时还跟地球一起绕太阳运动C. 地球每天自西向东自转一周，造成太阳每天东升西落的现象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：选AB.所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上；3行星在椭圆轨道上运动的周期T和轨道半长轴a满足旱=恒量，故所有行星实际并不是在做匀速圆周运动，整个宇宙是在不停地运动的.2.（2015 •抚顺一中高一检测）某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示，F i和F2是椭圆轨道的两个焦点，行星在A点的速率比在B点的大，则太阳是位于（）A. F2B. AC. F iD. B解析：选A.根据开普勒第二定律：太阳和行星的连线在相等时间内扫过相等的面积，因为行星在A点的速率比在B点大，所以太阳位于F2.2. 据报道，研究人员从美国国家航天局“开普勒”望远镜发现的 1 235颗潜在类地行星中选出86颗，作为寻找外星生命踪迹的观测对象. 关于这86颗可能栖息生命的类地行星的运动，以下说法正确的是（）A. 所有行星都绕太阳做匀速圆周运动B. 所有行星都绕太阳做椭圆运动，且轨道都相同C. 离太阳越近的行星，其公转周期越小D. 离太阳越远的行星，其公转周期越小解析：选C.所有的行星都绕太阳做椭圆运动，且轨道不同，故A、B错误；由开普勒第三定律知，离太阳越近的行星，公转周期越小，故C正确，D错误.33. 关于开普勒第三定律的公式丰=k，下列说法正确的是（）A. 公式只适用于绕太阳做椭圆轨道运动的行星B. 公式适用于宇宙中所有围绕星球运动的行星（或卫星）C. 公式中的k值，对所有行星或卫星都相等D. 围绕不同星球运动的行星（或卫星），其k值不同3解析：选BD.公式T = k不仅适用于太阳一行星系统，而且适用于所有的天体系统.只不过不同的天体系统k值不相同，故B、D选项正确.以练促学补咼扬长4.（选做题）某行星沿椭圆轨道运行，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V a ,则过近日点时的速率为 （）Aba 扫A. V b =尹B. V b = . Ja解析：选C.如图所示A 、B 分别表示远日点、近日点，由开普勒第二定律知，太阳和行星的连线在相等的时 间里扫过的面积相等，取足够短的时间△ t ，则有11a吝' t • a =2V b * t • b ，所以 vb = B Vb .［课时作业］一、选择题 i .（多选）某行星绕太阳运动的轨道如图所示.则以下说法正确的是 （ ）A. 太阳一定在椭圆的一个焦点上B. 该行星在a 点的速度比在b 、c 两点的速度都大C. 该行星在c 点的速度比在a 、b 两点的速度都大D. 行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积是相等的解析：选ABD.由开普勒第一定律知， 太阳一定位于椭圆的一个焦点上， A 正确；由开普勒第二定律知太阳与行星的连线在相等时间内扫过的面积是相等的， 因为a 点与太阳的连线最短，b 点与太阳的连线最长，所以行星在 a 点速度最大，在 b 点速度最小，选项 B D 正 确，C 错误.3a2.（多选）（2015 •孝感高一检测）关于公式〒=k ,下列理解正确的是（）A. k 是一个与行星无关的量B.若地球绕太阳运转轨道的半长轴为 a 地，周期为T 地；月球绕地球运转轨道的半长轴33为a 月，周期为T 月，则寻=务I 地 I 月C. T 表示行星运动的自转周期D. T 表示行星运动的公转周期3解析：选AD.公式旱=k 中的k 为一常数，与中心天体有关，与行星无关，所以选项 A 正确.地球是太阳的行星，月球是地球的卫星，中心天体不同，比例常数不同，所以选项 B错误.公式中T 应表示绕中心天体的公转周期， 而不是自转周期，所以选项C 错误，D 正确.3. 若将八大行星绕太阳运行的轨迹粗略地认为是圆，各星球半径和轨道半径如下表所 示. 行星名称水星 金星 地球 火星 木星 十星 天王星 海王星 星球半径6 (x 10m)2.44 6.05 6.373.39 69.8 58.2 23.7 22.4 轨道半径11 (x 10 m)0.579 1.08 1.50 2.28 7.7814.328.745.0从表中所列数据可以估算出海王星的公转周期最接近（ ）aC. V b = V ab D V b = bv aA. 80 年B. 120 年C. 165 年D. 200 年解析：选C.设海王星绕太阳运行的平均轨道半径为 r i ,周期为T 1,地球绕太阳公转的3 33r i 「2 "i轨道半径为「2,周期为T a （T 2= 1年），由开普勒第三定律有 T 2= T 2,故T i = \ 乙-T 2-165年,故选C.4•太阳系八大行星公转轨道可以近似看做圆轨道，“行星公转周期的平方”与“行星 与太阳的平均距离的三次方”成正比. 地球与太阳之间平均距离约为 1.5亿千米，结合下表 可知，火星与太阳之间的平均距离约为（ ）行星水星 金星地球 火星 木星 十星 公转周期（年） 0.2410.6151.01.8811.8629.5A.1.2C. 4.6亿千米 D. 6.9亿千米T 2解析：选B.由题意可知，行星绕太阳运转时， 满足「3 =常数，设地球的公转周期和轨道T 21 T 22半径分别为「、「1,火星绕太阳的公转周期和轨道半径分别为T 2、「2，则—-，代入数r 31 r 32据得r 2 = 2.3亿千米.5. （2015 •聊城高一检测）宇宙飞船围绕太阳在近似圆周的轨道上运动，若其轨道半径 是地球轨道半径的 9倍，则宇宙飞船绕太阳运行的周期是（ ）A. 3年B. 9年C. 27 年D. 81 年解析：选C.由开普勒第三定律正确，A 、B D 错误.解析：选 C.木星、地球都环绕太阳按椭圆轨道运行，近似计算时可当成圆轨道处理，33因此它们到太阳的距离可当成是绕太阳公转的轨道半径.由开普勒第三定律畧=「地得r 木=H T 地木2r 地=\地7.地球和木星绕太阳运行的轨道都可以看做是圆形的.已知木星的轨道半径约为地球 轨道半径的5.2倍，则木星与地球绕太阳运行的线速度之比约为（ ）A. 0.19B. 0.44C. 2.3D. 5.2333解析：选B.据开普勒第三定律¥木=学，得木星与地球绕太阳运动的周期之比F=O 木,G T 地T 地M R 地线速度v =，故两行星线速度之比 ^木 - 0.44，故B 项正确.Tv 地& （多选）太阳系中的第二大行星一一土星的卫星众多，目前已发现数十颗.下表是有 关土卫五和土卫六两颗卫星的一些参数.则两卫星相比较，下列判断正确的是 （ ）6.木星的公转周期约为 阳的距离约为（ ）12年，如果把地球到太阳的距离作为 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p 年）X 1 ~ 5.2（天文单位）.1天文单位，则木星到太A. 土卫五的公转周期较小B. 土卫六的转动角速度较大C. 土卫六的向心加速度较小绕太阳运动的角速度不变近日点处线速度大于远日点处线速度 近日点处加速度大于远日点处加速度其椭圆轨道半长轴的三次方与周期的二次方之比是一个与太阳质量有关的常数解析：选BCD 根据开普勒定律可以判断 B 、D 正确，A 错误；近日点v 大，R 小，由a 2v =知近日点加速度大， C 正确. ☆ 10.我国发射“天宫一号”空间实验舱时，先将实验舱发送到一个椭圆轨道上，其近 地点M 距地面200 km ，远地点N 距地面362 km ,如图所示•进入该轨道正常运行时，其周 期为T i ，通过M N 点时的速率分别是 V i 、V 2.当某次通过N 点时，地面指挥部发出指令，点 燃实验舱上的发动机，使其在短时间内加速后进入离地面 362 km 的圆形轨道，开始绕地球 做匀速圆周运动，周期为T 2,这时实验舱的速率为 V 3.比较在M N P 三点正常运行时（不包 括点火加速阶段）的速率大小和加速度大小，及在两个轨道上运行的周期，下列结论正确的 是（）A. v i >V 3B. V 2>V iC. a 2>a iD. T >T 2解析：选A.根据开普勒第三定律（周期定律）可知，轨道半径大的周期大，所以T i <T 2,选项D 错误；根据开普勒第二定律（面积定律）可知，v i >V 2, v i >V 3,选项B 错误，A 正确；由2a = V 可知，a i >a 2，选项C 错误. R二、非选择题11.天文学家观察到哈雷彗星的转动周期是 75年，离太阳最近的距离是 8.9 X 1010 m ,离太阳最远的距离不能被测出.试根据开普勒定律估算这个最远距离.（太阳系的开普勒常数 k = 3.354 X 10 18 m 3/s 2）解析：哈雷彗星运行的半长轴1 1 + l 2a= 2，3由开普勒第三定律善k联立得12= 2a — 11 = 2 kT — 11, 代入数值解得12 = 5.226 X 10 12 m.D. 土卫五的公转速度较大 解析：选 ACD •设其运动轨道是圆形的，且做匀速圆周运动，根据开普勒第三定律：轨 得选项A 正确.土卫六的周期较大， 故选项B 错误.根据匀速圆周运动向心加速 r 3 1 2 1•〒•产4 n 可知 厂1 2L r = 2n道半径的三次方与公转周期的二次方的比值相等， 匀速圆周运动的知识得，土卫六的角速度较小， 竿2r 及开普勒第三定律 ¥= k 得a = 则由 度公式a =3 2r = 4 n 2 -~T2- r = 4 n 轨道半径大的向心加速度小，故选项C 正确.由于可知轨道半径小的公转速度大，故选项 D 正确.9.（多选）美国宇航局发射的“深度撞击”号探测器成功撞击“坦普尔- 现了人类历史上第一次对彗星的“大对撞”， 如图所示.假设“坦普尔行的轨道是一个椭圆，其运动周期为 5.74年，则关于“坦普尔 确的是（）号”彗星，实'号”彗星绕太阳运 号”彗星的下列说法中A.B. C. D. k• r ，嗣J答案：5.226 X 10 12 m☆ 12.月球环绕地球运动的轨道半径约为地球半径的60倍，运行周期约为27天，应用开普勒定律计算：在赤道平面内离地面多高，人造地球卫星可随地球一起转动，就像停留在天空中不动一样？（已知R地=6.4 X 103 km）解析：设人造地球卫星轨道半径为R周期为T,由题意知T= 1天，月球轨道半径为60R地，周期为T0 = 27天，亠戌F地3由T2= L卫星离地咼度H= R—R地=5.67 R地=5.67 X 6 400 km4=3.63 X 10 km.答案：3.63 X 10 4 km。

第六章 万有引力与航天6.1 《行星的运动》学案【学习目标】1.知道地心说和日心说的基本内容。

2.知道行星绕太阳运动的轨迹是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。

3.学习开普勒三大定律，能用三大定律解决问题。

4.了解人类对行星的认识过程是漫长且复杂的，真理来之不易。

【重点难点】开普勒三大定律且应用【课前预习】1、“地心说”的观点：。

代表人物是。

2、“日心说”的观点：。

代表人物是。

3、开普勒第一定律：。

4、开普勒第二定律：。

5、开普勒第三定律：。

公式是。

6、公式k Ta 23中的比例系数k 与有关。

[堂中互动][问题探究1]古代对行星运动规律的认识[教师点拨]对天体的运动，历史上有过“地心说”和“日心说”两种对立的认识。

发生过激烈的斗争。

1、地心说由于地球的自转，我们在地球上看到天上的星星，感觉上都是绕地球运动，太阳与月亮也一样，这样人们就很容易得出，地球是宇宙的中心，太阳、月亮及所有的星星都是绕地球转动的。

这就是地心说。

其代表人物是古希腊的托勒密．“地心说’符合人们的直接经验，同时也符合势力强大的 神学关于地球是宇宙中心的认识，故地心说一度占据了统治地位．2、日心说波兰天文学家哥白尼(1473-1543)提出“日心说”（《天体运行论》）：太阳是宇宙的中心，地球和其他行星都绕太阳运动。

为宣传和捍卫这个学说，意大利学者布鲁诺被 裁判所活活烧死。

“哥白尼拦住了太阳，推动了地球。

”实际上，太阳也不是宇宙的中心，也并非静止，它在以2.46亿年的周期绕银河系中心运动。

…… 例1．16世纪,哥白尼经过40多年的天文观测和潜心研究,提出“日心说”的如下四个基本论点,这四个基本论点目前看不存在缺陷的是( )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.天体不转动,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,恒星离地球都十分遥远,比日地间的距离大得多【解析】选D ，所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在所有椭圆的一个焦点上;，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.所以目前只有D中的观点不存在缺陷.【拓展】关于天体的运动以下说法正确的是（）A.天体的运动毫无规律,无法研究B.天体的运动是最完美的、和谐的匀速圆周运动C.太阳从东边升起,从西边落下,所以太阳绕地球运动D.太阳系中所有行星都围绕太阳运动【解析】选D.天体运动是有规律的,不是做匀速圆周运动,且轨迹是椭圆,而日心说认为太阳系中的所有行星都绕太阳转动.A、B、C均错误,D正确.[问题探究2]开普勒行星运动定律[教师点拨]1、第谷的观测和记录第谷编制的一部恒星表相当准确，至今仍然有使用价值。

6.1 行星的运动一、知识目标1.了解“地心说”和“日心说”两种不同的观点及发展过程.2.知道开普勒对行星运动的描述.二、教学重点1.“日心说”的建立过程.2.行星运动的规律.三、教学难点1.学生对天体运动缺乏感性认识.2.开普勒如何确定行星运动规律的.四、教学方法1.“日心说”的建立的教学——采用对比、反证及讲授法.2.行星运动规律的建立——采用挂图、放录像资料或用CAI课件模拟行星的运动情况.五、教学步骤导入新课我们与无数生灵生活在地球上，白天我们沐浴着太阳的光辉.夜晚，仰望苍穹，繁星闪烁，美丽的月亮把我们带入了无限的遐想之中，这浩瀚无垠的宇宙中有着无数的大小不一、形态各异的天体，它们的神秘始终让我们渴望了解，并不断地去探索.而伟大的天文学家、物理学家已为我们的探索开了头，让我们对宇宙来一个初步的了解.首先，我们来了解行星的运动情况.板书：行星的运动.新课教学（一）用投影片出示本节课的学习目标1.了解“地心说”和“日心说”两种不同的观点及发展过程.2.知道开普勒对行星运动的描述.（二）学习目标完成过程1.“地心说”和“日心说”的发展过程在浩瀚的宇宙中，存在着无数大小不一、形态各异的星球，而这些天体是如何运动的呢？在古代，人类最初通过直接的感性认识，建立了“地心说”的观点，认为地球是静止不动的，而太阳和月亮绕地球而转动.因为“地心说”比较符合人们的日常经验，太阳总是从东边升起，从西边落下，好像太阳绕地球转动.正好，“地心说”的观点也符合宗教神学关于地球是宇宙中心的说法，所以“地心说”统治了人们很长时间.但是随着人们对天体运动的不断研究，发现“地心说”所描述的天体的运动不仅复杂而且问题很多.如果把地球从天体运动的中心位置移到一个普通的、绕太阳运动的行星的位置，换一个角度来考虑天体的运动，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变得简单了.随着世界航海事业的发展，人们希望借助星星的位置为船队导航，因而对行星的运动观测越来越精确.再加上第谷等科学家经过长期观测及记录的大量的观测数据，用托勒密的“地心说”模型很难得出完美的解答.当时，哥伦布和麦哲伦的探险航行已经使不少人相信地球并不是一个平台，而是一个球体，哥白尼就开始推测是不是地球每天围绕自己的轴线旋转一周呢？他假设地球并不是宇宙的中心，它与其他行星都是围绕着太阳做匀速圆周运动.这就是“日心说”的模型.用“日心说”能较好地和观测的数据相符合，但它的思想几乎在一个世纪中被忽略，很晚才被人们接受.原因有：（1）“日心说”只是一个假设.利用这个“假设”，行星运动的计算比“地心说”容易得多.但著作中有很不精确的数据.根据这些数据得出的结果不能很好地跟行星位置的观测结果相符合.（2）当时的欧洲的统治者还是教会，把哥白尼的学说称为“异端学说”，因为它不符合教会的利益.致使这个正确的观点被推迟一个世纪才被人们所接受.德国的物理学家开普勒继承和总结了他的导师第谷的全部观测资料及观测数据，也是以行星绕太阳做匀速圆周运动的模型来思考和计算的，但结果总是与第谷的观测数据有8′的角度误差.当时公认的第谷的观测误差不超过2′.开普勒想，很可能不是匀速圆周运动.在这个大胆思路下，开普勒又经过四年多的刻苦计算，先后否定了19种设想，最后终于计算出行星是绕太阳运动的，并且运动轨迹为椭圆，证明了哥白尼的“日心说”是正确的.并总结为行星运动三定律.同学们，前人的这种对问题的一丝不苟、孜孜以求的精神值得大家学习.我们对待学习更应该是脚踏实地，认认真真，不放过一点疑问，要有热爱科学、探索真理的热情及坚强的品质，来实现你的人生价值.2.开普勒行星运动规律（1）出示行星运动的挂图边看边介绍，让学生对行星运动有一个简单的感性认识.（2）放有关行星运动的录像录像的效果很好，很直观，让同学能看到三维的立体画面，让同学们的感性认识又提高一步.（3）开普勒行星运动的规律开普勒关于行星运动的描述可表述为三定律.我们主要介绍开普勒第一定律和第三定律. （4）所有的行星围绕太阳运行的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上.这就是开普勒第一定律.行星运动的轨道不是正圆，行星与太阳的距离一直在变.有时远离太阳，有时靠近太阳.它的速度的大小、方向时刻在改变.示意图如下：板书：开普勒第一定律：所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上.（5）所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等.这是开普勒第三定律.每个行星的椭圆轨道只有一个，但是它们运动的轨道的半长轴的三次方与公转周期的平方的比值是相等的.我们用R表示椭圆的半长轴，T代表公转周期，表达式可为：显然K是一个与行星本身无关的量，同学们想一想，K有可能与什么有关呢？同学们开始讨论、猜想.都围绕太阳运转，只与中心体有关的一个值了.板书：开普勒第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方与公转周期的三次方的比值都是相同的.表达式：（R表示椭圆的半长轴，T表示公转周期）（6）同学们知道现在我们已经发现太阳周围有几颗行星了吗？分别是什么？学生回答：金、木、水、火、土、地球、天王星、海王星、冥王星.评价：（回答的很好），那同学们知道哪颗行星离太阳最近？同学回答：水星.老师提问：水星绕太阳运转的周期多大？一般学生不知道.老师告诉学生：水星绕太阳一周需88天.老师提问：我们生活的地球呢？同学们踊跃回答：约365天.3.补充说明（1）开普勒第三定律对所有行星都适合.（2）对于同一颗行星的卫星，也符合这个运动规律.比如绕地球运行的月球与人造卫星，就符合这一定律（K′与行星绕太阳的K值不同，中心体变，K值改变）六、小结通过本节课的学习，我们了解和知道了：1.“地心说”和“日心说”两种不同的观点及发展过程.2.行星运动的轨迹及物理量之间的定量关系（K是与行星无关的量）.3.行星绕太阳的椭圆的半长轴R3与周期T2的比值为K，还知道对一个行星的不同卫星，它们也符合这个运行规律，即(K与K′是不同的).七、板书设计行星的运动1.“地心说”与“日心说”的发展过程.2.。

6.1行星的运动班级________姓名________学号_____ 学习目标:1．了解地心说(托勒密)和日心说(哥白尼)。

2．了解开普勒对行星运动的描述。

学习重点:1．地心说(托勒密)和日心说(哥白尼)。

2．开普勒三大定律。

学习难点:有关开普勒三大定律的理解和认识。

主要内容:一、地心说和日心说l．地心说：在古代，以希腊亚里士多德为代表，认为地球是宇宙的中心。

其它天体则以地球为中心，在不停地运动。

这种观点，就是“地心说”。

公元二世纪，天文学家托勒密，把当时天文学知识总结成宇宙的地心体系，发展完善了“地心说”描绘了一个复杂的天体运动图象。

2．日心说：随着天文观测不断进步，“地心说”暴露出许多问题。

逐渐被波兰天文学家哥白尼提出的“日心说”所取代。

波兰天文学家哥白尼经过近四年的观测和计算，于1543年出版了“天体运行论”正式提出“日心说”。

“日心说”认为，太阳不动，处于宇宙的中心，地球和其它行星公转还同时自转。

“日心说”对天体的描述大为简化，同时打破了过去认为其它天体和地球截然有别的界限，是一项真正的科学革命。

这种学说和宗教的主张是相反的。

为宣传和捍卫这个学说，意大利学者布鲁诺被宗教裁判所活活烧死。

伽利略受到残酷的迫害，后人把历史上这桩勇敢的壮举形容为：“哥白尼拦住了太阳，推动了地球。

哥白尼(1473一1543)Nicolaus Copemicus二、开普勒行星运动三大定律十七世纪，德国人开普勒在“日心说”的基础上，整理了他的老师，丹麦人第20多年观测行星运动的数据后，经过四年艰苦计算，总结了关于行星运动的三条规律，即：开普勒第一定律：也叫椭圆轨道定律，它的具体内容是：所有行星分别在大小不同的轨道上同绕太阳运动。

人阳在这些椭圆的一个焦点上。

他当时算出，火星的偏心率为0．093，是当时所知的在太阳系内最大的，因此椭圆轨道最为明显。

他的这条定律否定了行星轨道为圆形的理论。

开普勒第二定律：对任意行星来说，他与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。

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：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：太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动。

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、最和谐的匀速圆周运动，而与丹麦天文学家第谷的观测数据不符。

思考判断1．太阳是整个宇宙的中心，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32～33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椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点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相等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公转周期的二次方的比值都相等公式：a3T2＝k，k是一个与行星无关的常量思维拓展如图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。

预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中问题1问题2问题3对开普勒定律的认识[要点归纳]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t2－t1＝t4－t3，由开普勒第二定律，面积S A＝S B，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。

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第一节行星的运动[学习目标]1、行星运动的两种学说2、开普勒三定律任务一：阅读课本，回答下述问题：在古代,人们对于天体的运动存在着地心说和日心说两种对立的看法。

你认为哪种学说更先进？请谈谈你的看法.任务二：总结并书写在学案上一、行星运动的两种学说1。

地心说2.日心说：任务三:阅读课本并总结在学案上二、开普勒三定律：1、轨道定律：2、面积定律：3、周期定律：任务四：课堂练习：1、“地心说"是由_______提出的;“日心说”是由_______提出的．2、地球绕太阳可看成_________运动，它的周期是______，3、月亮绕地球可看成________运动，它的周期是_______4、开普勒第一定律是____________,开普勒第二定律是________________，开普勒第三定律是________________．5、假定两个质量为m1和m2的行星分别绕太阳做匀速圆周运动，若它们的轨道半径分别为R1和R 2，则它们运动的周期之比T1/T2等于（C）A 。

(R2/R1）3/2B .（R2/R1）2/3C 。

(R1/R2）3/2D。

（R1/R2)2/36。

神舟六号沿半径为R的圆周绕地球运动，其周期为T,如果飞船要返回地面，可在轨道上的某一点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特殊椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在B点相切，如图所示，如果地球半径为R，求飞船由A点到B点所需的时间。

第一节行星的运动课堂探究探究一对开普勒定律的进一步认识问题导引如图所示为地球绕太阳运行的示意图，图中椭圆表示地球的公转轨道，A、B、C、D分别表示春分、夏至、秋分、冬至时地球所在的位置，试分析说明一年之内秋冬两季比春夏两季要少几天的原因。

提示：地球绕太阳运行时，对于北半球的观察者而言，秋冬季节地球在近日点运动，经过CDA这段曲线；在春夏季节地球经过ABC这段曲线，根据开普勒第二定律，地球在秋冬季节比在春夏季节运动得快一些，时间相应就短一些。

一年之内，春夏两季共184天，秋冬两季只有181天。

名师精讲1．从空间分布认识：行星的轨道都是椭圆的，所有椭圆有一个共同的焦点，太阳就在此焦点上。

因此第一定律又叫椭圆轨道定律，如图所示。

特别提醒(1)各行星的椭圆轨道尽管大小不同，但是太阳总处在所有轨道的一个共同焦点上，又称焦点定律；(2)不同行星轨道的半长轴是不同的(例如冥王星轨道半长轴的长为水星轨道半长轴的100倍)；(3)行星的椭圆轨道都很接近圆(例如地球绕太阳椭圆轨道半长轴为1.495×102 km，半短轴为1.494 8×102 km)中学阶段在分析处理天体运动问题时，可以将行星轨道作为圆来处理。

这是一种突出主要因素、忽略某些次要因素的理想化方法，是研究物理问题的常用方法。

2．从速度大小认识：如图所示，如果时间间隔相等，即t2－t1＝t4－t3，由开普勒第二定律，面积S A＝S B，可见离太阳越近，行星在相等时间内经过的弧长越长，即行星的速率就越大。

特别提醒 该定律反映出同一行星在远日点速率小于近日点速率，又称为速度定律。

3. 对a 3T 2＝k 的认识：在图中，半长轴是AB 间距的一半，不要认为a 等于太阳到A 点的距离；T 是公转周期，不要误认为是自转周期，如地球的公转周期是一年，不是一天。

特别提醒 (1)高中阶段，如果将行星轨道看作圆，则R 为圆的半径；(2)该定律不仅适用于行星，也适用于其他天体，例如，对于任何一个行星的不同卫星来说，它的(r 3T 2＝k )k 值是相同的，也是一个与卫星无关只与被卫星所环绕的行星有关的常量(例如地球的k 值为1.008%)；(3)开普勒研究所依据的资料都是凭肉眼观察的，随着望远镜等精密仪器的出现，发现开普勒定律只是近似的，行星实际的运动情况与开普勒定律有少许的偏离；(4)开普勒定律只阐述了行星的运动规律，而没有说明行星运动的状态变化的“动力学”原因。

第一节行星运动班级学习小组姓名评价执笔：备课组使用时间：第周一、学习目标：“地心说〞和“日心说〞两种不同观点及开展过程.2.知道开普勒对行星运动描述.3.会运用开普勒行星运动定律解决有关天体运动问题。

二、预习作业：见新坐标P1：预习导学三、课堂问题探究：阅读教材第一二自然段1. 思考：古代人们对天体运动存在哪些看法这些看法区别是什么？这些看法争论结果是什么2.讨论：俗话说“眼见为实〞,这种说法是否绝对正确试举例。

从目前科研结果和我们所掌握知识来看，“日心说〞观点是否正确阅读教材第三四自然段，讨论：1．古人认为天体做什么运动开普勒为什么要疑心他导师第谷观点开普勒认为行星做什么样运动开普勒从哪几个方面描述了行星绕太阳运动规律具体表述是什么开普勒第三定律中常量比值k与行星无关,你能猜测出它跟谁有关吗2.你能应用开普勒第一定律猜测一下对一年四季温度变化解释吗你能从开普勒第三定律找出太阳八大行星运动周期关系吗？【稳固练习】古代人们把天体运动看得都很神圣,认为天体运动必然是完美、和谐________运动,后来________仔细研究了第谷观测资料,经过4年刻苦计算,最后终于发现:所有行星绕太阳运动轨道都是________,太阳处在________位置上,所有行星轨道________跟________比值都相等.地球公转一周为一年，金星与太阳平均距离是地球与太阳平均距离0.72倍，那么金星公转一周需要多少年？四、小结：五、作业：1.关于行星运动,以下说法正确是( )A.行星轨道半长轴越长,自转周期越大B.行星轨道半长轴越长,公转周期越大C.水星半长轴最短,公转周期最大“最远〞,绕太阳运动公转周期最长2.关于行星绕太阳运动以下说法中正确是( )B.行星绕太阳运动时,太阳位于行星轨道中心处3．木星绕太阳公转周期是地球绕太阳公转周期12倍。

那么木星绕太阳公转轨道半长轴为地球公转轨道半长轴倍。

4．一探空火箭未打中目标而进入绕太阳近乎圆形轨道运行，轨道半径是地球绕太阳公转半径16倍，那么探空火箭绕太阳公转周期为_________5．两颗人造卫星A、B绕地球做圆周运动，周期之比为T A : T B = 1: 27，那么轨道半径之比是多少？。