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个学说一一地心说 日心说 2.知道开普勒三定律的内容。 3个定律——开普勒第 3.能用开普勒三定律分析一些简单的行星运动问题 二、三定律 课前自主梳理 自主学习掌握新知 、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:太阻是静止不动的,地球和其他行星都绕太阻运动 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 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。(×) 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
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
对任意一个行星来说,它与太阳的连线 A行星 开普勒第二定律 太阳 在相等的时间内扫过相等的面积 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 开普勒第三定律 公式:F一k,k是一个与行星无关的常 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。 春分3月20日 近日点 1月3日 6月21日g 12月21日 7月3 秋分9月22日 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。 疑难问题卡片 预习完成后,请把你疑惑的问题记录在下面的表格中 问题 问题2
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：a 3 T 2＝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 课堂互动探究「 「合作探究核心突破 要点1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,即女一t=t一,由开普勒第二定律,面积S=S, 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。因此开普勒第二 定律又叫面积定律。 图2 (2)近日点、远日点分别是行星距离太阳的最近点、最远点,所以同一行星在近日点速度最 大,在远日点速度最小 3.对周期长短的认识 (1)行星公转周期跟轨道半长轴之间有依赖关系,椭圆轨道半长轴越长的行星,其公转周期 越长:反之,其公转周期越短 2)该定律不仅适用于行星,也适用于其他天体。例如,绕某一行星运动的不同卫星 [精典示例]
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 SA＝SB， 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。因此开普勒第二 定律又叫面积定律。 图 2 (2)近日点、远日点分别是行星距离太阳的最近点、最远点，所以同一行星在近日点速度最 大，在远日点速度最小。 3．对周期长短的认识 (1)行星公转周期跟轨道半长轴之间有依赖关系，椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期 越长；反之，其公转周期越短。 (2)该定律不仅适用于行星，也适用于其他天体。例如，绕某一行星运动的不同卫星。 [精典示例]
[例1]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.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 D.离太阳越近的行星运动周期越短 解析不同行星绕太阳运动时的椭圆轨道不同,但有一个共同的焦点,即太阳位置,A、B 均错误:由开普勒第二定律知行星离太阳距离小时速度大,距离大时速度小,C错误:运动 的周期T与半长轴a满足=k,D正确 答案D [针对训练1](多选)(2017·济南高一检测)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“日心体系”宇宙图景,即“日心说”的如下基本 论点,这四个基本论点目前看存在缺陷的是() 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,恒星离地球都十分遥远,比日地间的距离大得多 解析所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在所有椭圆轨道的一个焦点上;行星 在椭圆轨道上运动的周期7和轨道半长轴a满足=恒量,故所有行星实际并不是在做匀速 圆周运动,整个宇宙是在不停运动的,A、B、C符合题意:;与日地距离相比,其他恒星离地 球都十分遥远,故D不符合题意。 答案ABC
[例 1] 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．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 D．离太阳越近的行星运动周期越短 解析 不同行星绕太阳运动时的椭圆轨道不同，但有一个共同的焦点，即太阳位置，A、B 均错误；由开普勒第二定律知行星离太阳距离小时速度大，距离大时速度小，C 错误；运动 的周期 T 与半长轴 a 满足a 3 T 2＝k，D 正确． 答案 D [针对训练 1] (多选)(2017·济南高一检测)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“日心体系”宇宙图景，即“日心说”的如下基本 论点，这四个基本论点目前看存在缺陷的是( ) 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，恒星离地球都十分遥远，比日地间的距离大得多 解析 所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆轨道的一个焦点上；行星 在椭圆轨道上运动的周期 T 和轨道半长轴 a 满足a 3 T 2＝恒量，故所有行星实际并不是在做匀速 圆周运动，整个宇宙是在不停运动的，A、B、C 符合题意；与日地距离相比，其他恒星离地 球都十分遥远，故 D 不符合题意。 答案 ABC
要点2开普勒第三定律的应用 [要点归纳] 1.适用范围:天体的运动可近似看成匀速圆周运动,开普勒第三定律既适用于做匀速圆周 运动的天体,也适用于做椭圆运动的天体 用途 (1)知道了行星到太阳的距离,就可以由开普勒第三定律计算或比较行星绕太阳运行的周期 反之,知道了行星的周期,也可以计算或比较其到太阳的距离。 (2)知道了彗星的周期,就可以由开普勒第三定律计算彗星轨道的半长轴长度,反之,知道 了彗星的半长轴也可以求出彗星的周期 3.k值:表达式=k中的常数k,只与中心天体的质量有关,如研究行星绕太阳运动时, 常数k只与太阳的质量有关,研究卫星绕地球运动时,常数k只与地球的质量有关 [精典示例] [例2]某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? 解析由开普勒第三定件=k符空一会 所以宇宙飞船绕太阳运动的周期T 答案27年 方法总结 应用开普勒第三定律的步骤 (1)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
开普勒第三定律的应用 [要点归纳] 1．适用范围：天体的运动可近似看成匀速圆周运动，开普勒第三定律既适用于做匀速圆周 运动的天体，也适用于做椭圆运动的天体。 2．用途： (1)知道了行星到太阳的距离，就可以由开普勒第三定律计算或比较行星绕太阳运行的周期。 反之，知道了行星的周期，也可以计算或比较其到太阳的距离。 (2)知道了彗星的周期，就可以由开普勒第三定律计算彗星轨道的半长轴长度，反之，知道 了彗星的半长轴也可以求出彗星的周期。 3．k 值：表达式a 3 T 2＝k 中的常数 k，只与中心天体的质量有关，如研究行星绕太阳运动时， 常数 k 只与太阳的质量有关，研究卫星绕地球运动时，常数 k 只与地球的质量有关。 [精典示例] [例 2] 某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？ 解析 由开普勒第三定律a 3 T 2＝k 得 r 3 船 T 2 船 ＝ r 3 地 T 2 地 ，所以宇宙飞船绕太阳运动的周期 T 船＝ r 3 船 r 3 地 T 地 ＝27 年。 答案 27 年 应用开普勒第三定律的步骤 (1)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