2019-2020年高中物理 第三章 万有引力定律 第1节 天体运动教学案 教科版必修2

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1、2019-2020年高中物理第三章万有引力定律第1节天体运动教学案教科版必修21.地心说的代表人物是托勒密，认为地球是宇宙的中心，是静止不动的。2．日心说的代表人物是哥白尼，认为太阳是宇宙的中心，是静止不动的。3．开普勒第一定律指明行星绕太阳运动的轨道为椭圆轨道，而非圆轨道。开普勒第二定律称为面积定律，可导出近日点速率大于远日点速率。开普勒第三定律指明了行星公转周期与半长轴间的定量关系。4．近似处理时，可将行星绕太阳运动或卫星绕地球运动看作是匀速圆周运动，且对同一中心天体的行星或卫星，＝k中的k值均相同。一、地心说和日心说1．地心说托勒密认为，地球位于宇宙的中心，是静止不动的

2、，其他天体围绕地球转动。2．日心说波兰天文学家哥白尼在其著作《天球运行论》中提出了日心说，他认为，地球和别的行星一样，围绕太阳运动，太阳固定在这个体系的中心。二、开普勒行星运动定律定律内容公式或图示开普勒第一定律所有的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开普勒第二定律从太阳到行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积续开普勒第三定律行星轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值是一个常量公式：＝k，k是一个与行星无关的常量1．自主思考——判一判(1)行星绕太阳运动一周的时间内，它离太阳的距离是变化的。(√)(2)地球绕太阳运动的速率是不变的。(×)(3)开

3、普勒定律仅适用于行星绕太阳的运动。(×)(4)行星轨道的半长轴越长，行星的周期越长。(√)(5)公式＝k，只适用于轨道是椭圆的运动。(×)2．合作探究——议一议(1)地心说和日心说是两种截然不同的观点，现在看来这两种观点哪一种是正确的？提示：两种观点受人们意识的限制，是人类发展到不同历史时期的产物。两种观点都具有历史局限性，现在看来都是不完全正确的。(2)太阳每天都是东升西落，这一现象是否说明太阳是绕着地球转的，为什么？提示：太阳是太阳系的中心，地球绕太阳公转，由于地球同时还在自转，所以造成了太阳东升西落的现象。(3)如图311是火星冲日年份示意图，观察图中地球、火星的位置，

4、思考地球和火星谁的公转周期更长。图311提示：由题图可知，地球到太阳的距离小于火星到太阳的距离，根据开普勒第三定律可得：火星的公转周期更长一些。对开普勒定律的理解1．开普勒第一定律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，开普勒第一定律又叫椭圆定律，如图312所示。图3122．开普勒第二定律(1)如图313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313(2)

5、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．开普勒第三定律(1)它揭示了周期与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，因此又叫周期定律。(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。而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。(3)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。1．关于

6、开普勒对行星运动规律的认识，下列说法正确的是(　　)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．所有行星的公转周期与行星的轨道半径成正比解析：选A　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，选项A正确，B错误；由开普勒第三定律知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，选项C、D错误。2.开普勒第二定律告诉我们：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，如图314所示，某行星绕太阳运动轨道为椭圆，该行星在近日点

7、A时的速度大小为vA，在远日点B时的速度大小为vB，则vA、vB的大小关系为(　　)图314A．vA>vB　　　　　　　　B．vA＝vBC．vAvB，故A正确，B、C、D错误。3．已知两颗行星的质量m1＝2m2，公转周期T1＝2T2，则它们绕太阳运转轨道的半长轴之比为(　　)A.＝B.＝C.＝D.＝解析：选C　由＝k知，＝，则＝，与行星质量无关，故选C。开