高中物理 必修第2册 《7.1 行星的运动》学案

《7.1行星的运动》学案【学习目标】1．了解人类对行星运动规律的认识历程。2．知道开普勒行星运动定律极其科学价值。3、了解开普勒定律中的k值的大小只与中心天体有关。【课堂合作探究】同学们，2020年是中国航天的超级2020，这些高光时刻值得铭记。1.2020年11月24日嫦娥五号发射成功，挑战月球采样返回。2.2020年6月23日，北斗卫星导航系统第55颗卫星,北斗系统终于完成全部组网星座发射任务，正式建成！3.2020年7月23日，天问一号搭乘长征五号遥四火箭，从文昌航天发射场成功升空，开启前往火星数亿千米的旅程。同学们，你们知道人类最开始认识宇宙的方法是什么吗，东西方观测与发展有什么不一样吗？人类初步探索宇宙的方法：在中国，虽然人们很早就进行了天星观测并取得了非凡的成就，但是由于封建集权的限制，没有形成系统的研究。而西方，在亚里士多德提出球星大地的基础上进入了宇宙模型建立的阶段。地心说问题：地心说的内容是什么，代表物是谁？问题：日心说的内容是什么，代表人物是谁？问题：“日心说”是怎样战胜“地心说”的呢？问题：为什么说第谷是“日心说”最终战胜“地心说”的科学功臣？二、开普勒三大定律1.开普勒第一定律（轨道定律）：。说明：（1）太阳并不是位于椭圆中心，而是位于焦点处。（2）不同行星轨道不同，但所有轨道的焦点重合。做一做把细绳的两端合在一起（即两个焦点合并成一个点），再用铅笔把细绳拉紧，在板上画出的图形是什么？思考：椭圆上某点到两个焦点的距离之和与椭圆上另一点到两焦点的距离之和有什么关系?2.开普勒第二定律(面积定律）：：。说明：行星在近日点速率大于远日点速率。开普勒第三定律（周期定律）：。猜想：a3/T2=k，你能猜出k可能跟谁有关吗?行星？太阳？行星/卫星半长轴（106km）周期（天）k（m³/s²）水星5787.97金星108225地球149365火星228687木星7784333土星142610759天王星287030660海王星449860148月球0.384427.3同步卫星0.04241我们通常将行星的轨道近似为圆，这样合理吗？若将行星运动轨道按圆处理，则开普勒三定律又该如何表述？【课堂检测】1.下列说法都是“日心说”的观点，现在看来其中正确的是()A．宇宙的中心是太阳，所有行星都在绕太阳做匀速圆周运动B．地球是绕太阳运动的普通行星，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C．天体不动，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，恒星离地球十分遥远，比日地间距离大得多2.关于行星绕太阳运动，下列说法正确的是()A．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B．所有行星在椭圆轨道上绕太阳运动，太阳在椭圆轨道的一个焦点上C．所有行星绕太阳运动的周期都是相等的D．行星之所以在椭圆轨道上绕太阳运动，主要是由于太阳对行星的引力作用3.如图所示，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va，则过近日点时行星的速率为()【达标训练】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关于行星的运动，下列说法正确的是(    )A.轨道的半长轴越长，自转周期越大

B.轨道的半长轴越短，自转周期越大

C.轨道的半长轴越长，公转周期越大

D.轨道的半长轴越短，公转周期越大某行星和地球绕太阳公转的轨道均可视为圆．每过N年，该行星会运行到日地连线的延长线上，如下图所示．该行星与地球的公转半径之比为(    )A.NN+123

B.NN−12316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，提出了“日心说”的四个基本观点。目前看来这四个观点中不存在缺陷的是(    )A.宇宙的中心是太阳，所有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，它绕地球运转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自转一周，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，比日地间的距离大得多某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示，F1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.F2 B.A C.F1 D.两行星运行周期之比为1:8，其运行轨道的半长轴之比为(    )A.1/2 B.24 C.14 如图所示，某行星沿椭圆轨道绕太阳运行，远日点A和近日点B距太阳的距离为a和b，若行星经过A点时的速率为v，则经过B点时的速率为(    )A.b2a2v B.abv 某行星绕恒星运行的椭圆轨道如图所示，E和F是椭圆的两个焦点，O是椭圆的中心，行星在B点的速度比在A点的速度大。则恒星位于(    A.F

点 B.A点 C.E点 D.O点下列叙述中正确的是(    )①由行星运动规律a3T2=k可知，②由行星运动规律a3T2=k可知，③行星运动规律中的k值是由a与T共同决定的④行星运动规律中的k值与a和T均无关A.①② B.③④ C.①③ D.②④16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(    )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.太阳不转动，因为地球每天自西向东转一周，造成太阳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，比日地间的距离大很多参考答案【课堂检测】D2.BD3.C【达标训练】1.C【解析】A.由开普勒第一定律(轨道定律)可知，太阳位于木星运行轨道的一个焦点上，A错误；B.火星和木星绕太阳运行的轨道不同，运行速度的大小不可能始终相等，B错误；C.根据开普勒第三定律(周期定律)知所有行星轨道的半长轴的三次方与它的公转周期的平方的比值是一个常数，C正确；D.对于某一个行星来说，其与太阳连线在相同的时间内扫过的面积相等，不同行星在相同的时间内扫过的面积不相等，D错误。

故选：C。

2.C【解析】

所有行星的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，其表达式R3T2=k，行星轨道的半长轴越长，公转周期就越长，而自转周期与之无关，故C正确，ABD错误。故选C。

3.B【解析】由图可知行星的轨道半径大，那么由开普勒第三定律知其周期长，每过N年，该行星会运行到日地连线的延长线上，说明从最初在日地连线的延长线上开始，每一年地球都在行星的前面比行星多转圆周的N分之一，N年后地球转了N圈，比行星多转1圈，即行星转了N−1圈，从而再次在日地连线的延长线上，所以行星的周期是NN−1年，根据开普勒第三定律有r地3r行3=T地2T行2，即：r行B.地球绕太阳并不是严格的匀速圆周运动，其轨道为一椭圆，太阳位于椭圆一焦点上，不同的地方速度大小也有变化，月球绕地球同样是如此，故B错误；C.宇宙中万事万物都在运动，故C错误；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，故D正确。故选D。5.A【解析】根据开普勒第二定律，对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积．如果时间间隔相等，那么面积A=面积B，由此可知，

由于vA>vB，所以A点为近日点，B点为远日点，则太阳是位于F2；

故A正确，BCD错误。

故选A。

6.C【解析】根据开普勒第三定律得轨道半长轴R的三次方与运行周期T的平方之比为常数，即R3T2=k两行星的运转周期之比为1：8，所以它们椭圆轨道的半长轴之比为1382=14

故选C。

7.B【解析】解：取极短时间△t，根据开普勒第二定律得：12t2−t1=t4−t3，左边扇形面积等于右边扇形面积，由此可知