高一下學期物理人教版 必修第二冊7行星的運動 學案

7.1行星的運動學案【學習目標】1.了解地心說與日心說的主要內(nèi)容和代表人物.2.理解開普勒行星運動定律，知道開普勒第三定律中k值的大小只與中心天體有關.3.知道行星運動在中學階段的研究中的近似處理.【重點難點】重點

1.理解和掌握開普勒行星運動定律，認識行星的運動。

2.理解宇宙中行星的運動規(guī)律，掌握人類認識自然規(guī)律的科學方法。

難點

1.對開普勒行星運動定律的理解和應用。

2.澄清人們對天體運動神秘、模糊的認識?！咀灾鲗W習】1.地心說是指__________，代表人物____________日心說是指____________代表人物_____________2.開普勒第一定律又稱________定律，它指出：所有行星繞太陽運動的軌道是__________，太陽位于橢圓軌道的一個焦點上。遠日點是指__________，近日點是指__________。不同行星的橢圓軌道是不同的，太陽處在這些橢圓的一個公共焦點上。3.開普勒第二定律又稱_________定律。對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積。所以行星在離太陽比較近時，運動速度_____。行星在離太陽較遠時，運動速度______________。4.開普勒第三定律又稱_________定律，內(nèi)容是：所有行星的軌道的________跟它的_____________的比值都相等。該定律的數(shù)學表達式是：_________________。5.開普勒行星運動定律，不僅適用于行星，也適用于其它衛(wèi)星的運動。研究行星運動時，開普勒第三定律中的常量k與____________有關，研究月球、人造地球衛(wèi)星運動時，k與____________有關。【重難詳解】一、開普勒行星運動定律的拓展理解定律理解角度理解開普勒第一定律空間分布各行星的橢圓軌道盡管大小不同，但是太陽是所有軌道的一個共同焦點(不是中心)，行星的橢圓軌道很接近圓，半長軸與半短軸長度接近開普勒第二定律速度大小反映了同一行星沿橢圓軌道運動，當行星離太陽較近的時候，運行的速度較大，而離太陽較遠的時候，速度較小。所以行星在近日點速度最大，在遠日點速度最小開普勒第三定律周期長短1.反映了行星公轉(zhuǎn)周期跟軌道半長軸之間的依賴關系。橢圓軌道半長軸越長的行星，其公轉(zhuǎn)周期越長；反之，其公轉(zhuǎn)周期越短。2.研究繞太陽轉(zhuǎn)動的各個行星時，常量k與行星無關，只與太陽有關。研究太陽系外的其他天體時，常量k只與其中心天體有關【鞏固練習】1.有關開普勒行星運動定律的描述，下列說法中正確的是()A.所有的行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的中心上B.所有的行星繞太陽運動的軌道都是圓，太陽處在圓心上C.所有的行星軌道的半長軸的二次方跟公轉(zhuǎn)周期的三次方的比值都相等D.同一行星繞太陽運動時，行星與太陽的連線在相同時間內(nèi)掃過的面積相等2.2021年10月16日，我國成功發(fā)射神舟十三號載人飛船，神舟十三號與之前在軌運行的空間站組合體成功對接，航天員進入空間站。空間站繞地球運行的軌道可視為圓軌道，軌道離地面的高度約為地球半徑的p倍，同步衛(wèi)星的軌道離地面的高度約為地球半徑的q倍，下列說法正確的是()A.神舟十三號與空間站組合體對接后，空間站組合體由于質(zhì)量增大，軌道半徑將變小B.空間站在軌道上運行的速度小于地球的第一宇宙速度C.航天員在空間站上的加速度是地球表面重力加速度的倍D.空間站每天繞地球圈3.根據(jù)開普勒行星運動定律，下列說法錯誤的是()A.繞地球運行的不同衛(wèi)星的軌道半長軸的三次方和周期的平方的比值值都相同B.同一衛(wèi)星繞不同的行星運行的軌道半長軸的三次方和周期的平方的值都相同C.不同衛(wèi)星，軌道的半長軸越長周期越大D.同一衛(wèi)星離地球越遠，速率越小4.火星和木星沿各自的橢圓軌道繞太陽運行,根據(jù)開普勒行星運動定律可知()A.太陽位于木星運行軌道的中心

B.火星和木星繞太陽運行速度的大小始終相等

C.火星與木星公轉(zhuǎn)周期之比的平方等于它們軌道半長軸之比的立方

D.相同時間內(nèi),火星與太陽連線掃過的面積等于木星與太陽連線掃過的面積5.某行星和地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道可視為圓。每過N年，該行星會運行到日地連線的延長線上，如圖所示。該行星與地球的公轉(zhuǎn)半徑之比為()

A. B. C. D.6.2021年2月10日，天問一號近火制動準時開始，被火星成功捕獲后，其“繞、著、巡”的三步計劃也順利開啟，發(fā)射衛(wèi)星登上火星一般是利用火星與地球距離最近的機會。若已知地球和火星繞太陽公轉(zhuǎn)的方向相同，軌道都近似為圓，火星公轉(zhuǎn)軌道半徑為地球的1.5倍，已知地球公轉(zhuǎn)周期為1年，則下列說法正確的是()A.火星公轉(zhuǎn)周期約為地球公轉(zhuǎn)周期的1.8倍 B.火星公轉(zhuǎn)周期約為地球公轉(zhuǎn)周期的3.4倍C.下一次發(fā)射良機間隔約2.2年 D.下一次發(fā)射良機間隔約6.2年7.土星有一個顯著的行星環(huán)系統(tǒng)，主要成分是冰的微粒和較少數(shù)的巖石塊以及塵土。若環(huán)內(nèi)有到土星表面距離分別為和的兩塊石塊，圍繞土星做勻速圓周運動的周期之比為。則土星的半徑約為()A.54268km B.60268km C.74268km D.80268km8.如圖所示，有四顆地球衛(wèi)星，a還未發(fā)射，在地球赤道上隨地球表面一起轉(zhuǎn)動，b在地面附近的近地軌道上正常運動，c是地球同步衛(wèi)星，d是高空探測衛(wèi)星，各衛(wèi)星排列位置如圖，則有()

A.a的向心加速度等于重力加速度g B.b在相同時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的弧長最長C.c在4小時內(nèi)轉(zhuǎn)過的圓心角是 D.d的運動周期有可能是20小時

參考答案1.答案：D解析：2.答案：BD解析：空間站做勻速圓周運動的軌道半徑與質(zhì)量無關，A錯誤；第一宇宙速度為貼近地球表面運行的衛(wèi)星的速度，軌道高度增大，速度變小，B正確；航天員在空間站上時，有，則，C錯誤；設空間站的運行周期為，同步衛(wèi)星運行周期為T，由開普勒第三定律有，又，解得，D正確。3.答案：B解析：A、由開普勒第三定律得繞地球運行的不同衛(wèi)星的軌道半長軸的三次方和周期的平方的比值都相同，故A正確；

B、開普勒第三定律成立的條件是中心天體相同，同一衛(wèi)星繞不同的行星運行，的值不相同，故B錯誤；

C、由開普勒第三定律，不同衛(wèi)星，軌道的半長軸越長，則周期T越大，故C正確；

D、同一衛(wèi)星離地球越遠，根據(jù)開普勒第二定律知運行速率越小，故D正確；

本題選錯誤的，故選：B。4.答案：C解析：開普勒第一定律的內(nèi)容:所有行星分別沿不同大小的橢圓軌道繞太陽運動,太陽處于橢圓的一個焦點上,故A錯誤?；鹦呛湍拘抢@太陽運動的軌道為橢圓,行星在此橢圓軌道上運動的速度大小不斷變化,故B錯誤。若行星的公轉(zhuǎn)周期為T,則,常數(shù)k,與行星無關,與中心天體有關,故C正確。開普勒第二定律的內(nèi)容:對任意一個行星來說,它與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積,是對同一個行星而言,故D錯誤。5.答案：B解析：由“高軌、低速、大周期”的規(guī)律可知，每過N年，地球繞太陽公轉(zhuǎn)N圈，則行星繞太陽公轉(zhuǎn)圈，由開普勒第三定律有，故，B項正確。6.答案：AC解析：由開普勒第三定律解得年，A正確、B錯誤；當火星與地球相距最近時，是發(fā)射良機，設經(jīng)時間t二者再次相距最近，則，解得年，C正確、D錯誤。7.答案：B解析：設土星半徑為R，對距離土星表面高度分別為和的兩塊石塊，根據(jù)開普勒第三定律有，代入數(shù)據(jù)得，B正確。8.答案：BC解析：同步衛(wèi)星的周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，則知a與c的角速度相同，根據(jù)知，c的向心加速度大，由，解得，衛(wèi)星的軌道半徑越大，向心加速度越小，則同步衛(wèi)星c的向心加速度小于b的向心加速度，而b的向心加速度約