物理沪科版必修2学案：讲练互动51从托勒密到开普勒含解析

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1、讲练互动【例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，提出了“日心说''的如下四个基本观点，这四个观点日前看存在缺陷的是……（）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，因为地球每天白西向东白转一周，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是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上；行星在椭圆轨道上运动的周期T和轨道半长轴满足故所有行星实际并不

2、是在做匀速圆周运动,整个宇宙是在不停运动的.答案：ABC绿色通道天文学家开普勒在认真整理了第谷的观测资料后，在哥白尼学说的基础上，抛弃了圆轨道的说法，提出了以大量观察资料为依据的三大定律，揭示了天体运动的真相，它们中的每一条都是以观测事实为依据的定律.变式训练1•关于行星的运动，以上说法正确的是（）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.海王星离太阳“最远”，绕太阳运动的公转周期最长r3解机根据产可规行星轨道的半长轴越长，公转周期就越大，而不是自转周期越大,所以选项A错误，B正确.海王星离太阳“最远”，半长轴最长

3、，公转周期最长，所以选项D正确.水星的半长轴最短，公转周期最小，所以选项C错误.答案：BD【例2】有一颗名叫谷神的小行星，质量为m=1.00xl（?kg,它的轨道半径是地球绕太阳运动半径的2.77倍，求谷神星绕太阳一周所需要的时间.解析：地球与谷神星皆绕太阳运行，其运动规律是相同的，利用开普勒第三定律R'VlJk即可求解•题目中提出的是轨道半径，并未提出半长轴，因此，可认为两行星的轨道皆为圆，R即为圆半径.答案：设地球的轨道半径为Ro,则谷神星绕太阳运行的轨道半径为Rn=2.力Ro.又知地球绕太阳运行周期为To=365天.得：谷神绕太阳的运行周期Tn=^-^yT（）=J（2.77）3x36

4、5天=1682天.绿色通道对题目的求解应视条件而定，本题中用半径替代了半长轴.由解题结果应更进一步理解离太阳越远公转周期越大的结论.变式训练2.关于公式R3/T2=k,下列理解正确的是（）A.k是一个与行星无关的量A.若地球绕太阳运转轨道的半长轴为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*T地$二R月3/T月2B.T表示行星运动的自转周期C.T表示行星运动的公转周期r3解析：公式笃二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T2是太阳的行星，月球是地球的卫星，比例常数不同，所以选项B错误.公式中的T应表示绕中心天体的周期，而不是白转周期

5、，所以选项C错误，D正确.答案：AD体验探究【问题】自古以来，人们都亲眼看到日月星辰环绕着人类所居住的大地在运动，而大地又是这样的平静和安稳，所以在人们的头脑屮就自然产生所谓大地处于宇宙屮心的概念•在这个基础上就产生了古代希腊的地心说，以及与地心说有相似之处的中国的浑天说.请问地球真的是宇宙的中心吗？导思:地心说是建立在大量的生活经验上的，是对生活经验的总结.地心说也是一门科学，只是受当时条件的制约，有很大的片面性和主观性，它与宗教有着本质的区别.探究:早在公元前4世纪，古希腊哲学家亚里士多德就已提出了“地心说二即认为地球位于宇宙的中心.公元140年，古希腊天文学家托勒密发表了他的13卷巨

6、著《天文学大成》，在总结前人工作的基础上系统地确立了地心说.根据这一学说，地球为球形，且居于宇宙中心静止不动，其他天体都绕着地球转动.这一学说从直观上解释了日月星辰每天东升西落、周而复始的现象，又符合上帝创造人类、地球必然在宇宙中居有至高无上地位的宗教教义，因而流传时间长达1300余年.早在两千多年前，古希腊天文学家阿里斯塔克就已提出了朴素的“日心说：他指出，太阳位于宇宙中心静止不动，地球则绕着太阳运动，同时又绕轴自转.可惜由于科学水平的限制，这一天才的思想未能为人们所认识.直到屮世纪末，由于用托勒密地心体系推算出来的行星位置与实际天彖的观测结果不符，人们才开始怀疑地心说的正确性.1543

7、年，波兰天文学家哥白尼在他的不朽名著《天体运行论》中系统地提出了H心说.在他阐释的FI心体系屮,太阳居于宇宙的屮心，地球和其他行星沿着圆形轨道绕太阳运行•这样一来，托勒密地心体系中需要用极为复杂的运动图像来解释行星运动天象的烦琐的工作一下子变得十分简单•后來，德国天文学家开普勒指出，行星绕太阳运动的轨道应该是椭圆而不是圆，太阳位于椭圆的一个焦点上.这一重大发现使得观测结果完全nJ•以用理论來加以解释和预报，口心说的地位进