行星的运动 优秀

1、6-1 行星的运动一 行星运动的两种学说1.地心说（1）地球是宇宙的中心，是静止不动的；（2）太阳、月亮及其他行星都绕地球运动；（3）地心说的代表人物是古希腊的天文学家托勒密。2.日心说（1）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；（2）地球是绕太阳旋转的行星，月球是绕地球旋转的卫星，它绕地球做匀速圆周运动，同时还跟地球一起绕太阳运动；（3）天穹不转动，因为地球每天自西向东自转一周，造成天体每天东升西落的现象；（4）日心说的代表人物是哥白尼。3.古代对行星的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，其运动也不是匀速的，鉴于当时对自然科学的认知能

2、力，日心说比地心说更为先进。二 开普勒行星运动定律1.开普勒第一定律（轨道定律）（1）内容：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。（2）理解：开普勒定律第一定律说明行星的运动轨迹是椭圆，太阳在此椭圆的一个焦点上，而不是位于椭圆的中心。不同的行星位于不同的椭圆轨道上，而不是位于同一椭圆轨道。再有，不同行星的椭圆轨道一般不在同一平面内。2.开普勒第二定律（面积定律）（1）内容：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。（2）理解：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.开普勒第三定律（周期定律

3、）（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值都相等。（2）理解：若用a代表椭圆轨道的半长轴，T代表公转周期，则a3T2=k （其中，比值k是一个与行星无关的常量）。本定律也适用于圆形轨道，只要把半径看成半长轴，即可得到公转周期与半径的关系 R3T2=k 。4.对开普勒定律的理解（1）开普勒行星运动定律是在研究行星绕太阳转动和前人大量准确的观测数据的基础上，利用数学逻辑总结出的经验定律，为万有引力定律的发现奠定了基础。（2）开普勒定律虽然来自于对行星的运动规律的观察经验总结，但实践证明它同样适用于其他天体系统，如地月系统、地卫系统等。（3）需要注意的是，不同的天体系统中

4、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。5.中学阶段对天体运动的处理方法由于大多数行星绕太阳运动的轨道与圆十分接近，因此，在中学阶段的研究中，可以按圆周运动处理，这样，开普勒三定律就可以这样说：（1）行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心；（2）对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（或线速度）不变，即行星做匀速圆周运动；（3）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R3T2=k。范例精析例1：地球绕太阳的运行轨道是椭圆，因而地球与太阳之间的距离随季节变化。冬至这天地球离太阳最近

5、，夏至最远。下列关于地球在这两天绕太阳公转速度大小的说法中，正确的是 （ ） A地球公转速度是不变的B冬至这天地球公转速度大C夏至这天地球公转速度大D无法确定 解析：冬至地球与太阳的连线短，夏至长。根据开普勒第二定律，要在相等的时间内扫过的面积相等，则在相等的时间内冬至时地球运动的路径就要比夏至时长，所以冬至时地球运动的速度比夏至的速度大，答案选B 拓展：本题要比较行星在轨道不同位置时运动的快慢，可以比较相同时间内行星在不同位置时运动的路线长度，而开普勒第二定律则告诉了我们，相同时间内行星与太阳的连线扫过的面积相等，根据几何关系，可以找到行星与太阳的连线扫过的面积和行星运动路线长度的关系，从而

6、解决问题。 例2根据美联社2002年10月7日报道，天文学家在太阳系的9大行星之外，又发现了一颗比地球小得多的新行星，而且还测得它绕太阳公转周期约为288年。若把它和地球绕太阳公转的轨道看作圆，问它与太阳的距离是地球与太阳距离的多少倍？（最后结果可用根式表示） 解析：本题要求行星到太阳的距离，由于可以把该行星和地球的轨道看作圆，则行星和地球到太阳的距离就是它们的轨道半径。题中给出了行星运动的周期，可以根据开普勒第三定律直接求解。根据开普勒第三定律有： a地3/T地2= a行3/T行2得：拓展：开普勒第三定律，揭示了行星运动轨道与运动周期之间的联系。当将行星运动轨道看成圆时，公式中的半长轴就是行

7、星运动的轨道半径。开普勒定律不仅适用于行星，也适用于围绕同一行星运动的各个卫星。一般行星或卫星（人造卫星），涉及到轨道和周期的问题，不管是椭圆轨道还是圆轨道，在中学物理中通常运用开普勒分析、求解。 例3飞船沿半径为R的圆轨道运动，其周期为T，如果飞船要返回地面，可在轨道上的某一点A处减速，将速度降低到适当的数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆与地面的B点相切，实现着陆，如图所示。如果地球半径为R0，求飞船由A点运动到B点的时间。 解析：飞船先后在两个轨道上运动，一次作半径为R的圆周运动，一次是椭圆轨道运动。飞船绕地球的圆轨道又可以看作两个焦点重合在地心的椭圆轨道。从A点运动到B

8、点的时间就是飞船在椭圆轨道上运动周期的二分之一，可以利用开普勒第三定律求出飞船在椭圆轨道运动的周期，进而求出飞船从A点到B点的运动时间。设飞船的椭圆轨道的半长轴为R1，运动周期为T1，根据开普勒第三定律有： 根据几何关系， 解得： 所以飞船从A点到B点所需要的时间为 拓展：运用开普勒第三定律计算天体的运动时间，一般都要寻找运动时间与天体做椭圆运动周期的联系，天体运动的轨道半长轴（或轨道半径）则可以通过几何关系与已知长度联系起来。再用开普勒第三定律建立天体运动的轨道半长轴（或轨道半径）与天体运动周期联系，求得所需要的结果。【课堂练习】1.发现行星运动规律的天文学家是（ ）A.第谷 B.哥白尼 C

9、.牛顿 D.开普勒2.关于天体的运动，下列说法中正确的是（ ）A.天体的运动和地面上物体的运动遵循不同的规律B.天体的运动是最完美、最和谐的匀速圆周运动C.太阳从东边升起，西边落下，所以太阳绕地球运动D.太阳系中所有的行星都绕太阳运动3.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.离太阳越近的行星的运动周期越长D.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4.关于行星的运动以下说法正确的是（ ）A.行星轨道的半长轴越长，自转周期就越长 B.行星轨道的半长轴越长，公转周期就越短C.水星轨道的半

10、长轴最短，公转周期就最长 D.海王星离太阳“最远”，公转周期就最长5.哈雷彗星绕太阳运动的轨道是比较扁的椭圆，下列说法中不正确的是（ ）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75年，则它的半长轴是地球公转半径的75倍6.如图所示是行星m绕恒星M运动的情况示意图，则下列说法正确的是（ ）A.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 D.m从B到A做减速运动7.行星绕恒星的运动轨道如果是圆形，那么它轨道半径r的三次方跟运动周期T的平方的比为常量，设r3T2=k ，

11、则常量k的大小（ ）A.只与恒星的质量有关 B.与恒星的质量及行星的质量有关C.只与行星的质量有关 D.与恒星的质量及行星的速度有关8.关于开普勒行星运动的公式a3T2=k ，以下理解正确的是（ ）A.k是一个与行星无关的量B.如地球绕太阳运转的半长轴为R地 ，周期为T地 ；月球绕地球运转轨道的半长轴为R月 ，周期为T月 ，则R地3T地2=R月3T月2 C.T表示行星运动的公转周期D.T表示行星运动的公转周期9.火星绕太阳的公转周期约是金星绕太阳公转周期的3倍，则火星轨与金星轨道半径之比为（ ）A.2:1 B.3:1 C.6:1 D.9:110.两颗人造卫星A、B绕地球做圆周运动，周期之比为T

12、A：TB=1：8 ，则轨道半径之比和运动速率之比分别为（ ）A.RA：RB=4：1，vA：vB=1：2 B.RA：RB=4：1，vA：vB=2：1C.RA：RB=1：4，vA：vB=1：2 D.RA：RB=1：4，vA：vB=2：1能力训练1关于太阳系中行星运动的轨道，以下说法正确的是（ BC ） A所有行星绕太阳运动的轨道都是圆B所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆C不同行星绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴是不同的D不同行星绕太阳运动的椭圆轨道是相同的 2把太阳系各行星的运动近似看作匀速圆周运动，比较各行星周期，则离太阳越远的行星（ B） A周期越小 B周期越大 C周期都一样 D无法确定3一年四季,

13、季节更替.地球的公转带来了二十四节气的变化.一年里从立秋到立冬的时间里,地球绕太阳运转的速度_,在立春到立夏的时间里,地球公转的速度_. (填“变大”、“变小”或“不变”)变大,变小4有一颗叫谷神的小行星，它离太阳的距离是地球离太阳的2.77倍,那么它绕太阳一周的时间是_年。4.65一颗近地人造地球卫星绕地球运行的周期为84分钟，假如月球绕地球运行的周期为30天，则月球运行的轨道半径是地球半径的_倍。646天文观测发现某小行星绕太阳的周期是27地球年，它离太阳的最小距离是地球轨道半径的2倍，求该小行星离太阳的最大距离是地球轨道半径的几倍？16倍7天文学者观测到哈雷慧星的周期是75年，离太阳最近

14、的距离是8.9×1010m，但它离太阳最远的距离不能测得。试根据开普勒定律计算这个最远距离。（太阳系的开普勒常量k=3.354×1018m3/s2）5.2×1012m8月球的质量约为735×1022kg绕地球运行的轨道半径是384×105km，运行周期是27.3天，则月球受到地球所施的向心力的大小是多少？ 4.7×10269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？27年10一个近地（轨道半径可以认为等于地球半径）卫星，绕地球运动的周期为84分钟，而地球同步通信

15、卫星则位于地球赤道上方高空，它绕地球运行的周期等于地球自转的周期，试估算地球同步通信卫星的高度。5.6R【课后作业】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，在西边落下，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（以地球为参照物），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（以太阳为参照物），则行星运动的描述变得简单2.某一人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为月球绕地球轨道半径的 12 ，则此卫星运行的周期大约是（ ）A.14天 B.48天 C.816天 D.1620天3.把火星和地球绕太阳运行

16、的轨道视为圆周。由火星和地球绕太阳运动的周期之比可求得（ ）A.火星和地球的质量之比 B.火星和太阳的质量之比C.火星和地球到太阳的距离之比 D.火星和地球绕太阳运行速度大小之比4.两颗人造卫星A、B绕地球做圆周运动，周期之比为TA：TB=1：8，则轨道半长轴之比 RARB 等于（ ）A.4 B. 14 C.2 D. 125.关于开普勒第二定律，正确的理解是（ ）A.行星绕太阳运动时，一定是匀速曲线运动B.行星绕太阳运动时，一定是变速曲线运动C.行星绕太阳运动时，由于角速度相等，故在近日点处的线速度小于它在远日点处的线速度D.行星绕太阳运动时，由于它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等，故它在近日点处的速度大于它在远日点处的速度6.每个行星系都有各自的开普勒常量k，如果月球轨