高中物理教科版第三章萬有引力定律天體運動 2023版第3章1．天體運動

1．天體運動學(xué)習(xí)目標(biāo)知識脈絡(luò)1.了解地心說和日心說的內(nèi)容．2．理解開普勒行星運動三定律的內(nèi)容．(重點)3．掌握行星運動定律的應(yīng)用．(重點、難點)4．了解人們對行星運動的認識過程漫長復(fù)雜，培養(yǎng)熱愛科學(xué)，獻身真理的精神.日心說eq\x([先填空])1．地心說：古希臘學(xué)者托勒密在他的著作《天文學(xué)大成》中構(gòu)建了地心說．該學(xué)說認為：宇宙以地球為中心，它是靜止不動的，太陽、月亮以及其他行星都繞地球運動．2．日心說：波蘭天文學(xué)家哥白尼在他的著作《天球運行論》中提出了日心說．他認為太陽是宇宙的中心，地球和其他行星都繞太陽轉(zhuǎn)動．eq\x([再判斷])1．宇宙的中心是太陽，所有行星都在繞太陽做勻速圓周運動．(×)2．造成天體每天東升西落的原因是天空不轉(zhuǎn)動，只是地球每天自西向東自轉(zhuǎn)一周．(×)3．日心說比地心說更科學(xué)．(√)eq\x([后思考])哥白尼提出日心說在科學(xué)上有什么意義？【提示】日心說的提出使人們從傳統(tǒng)的錯誤觀念的束縛中解放出來，開辟了科學(xué)的新時代，使古代科學(xué)走向了近代的牛頓力學(xué)．eq\x([合作探討])我們?nèi)粘？吹教栕缘厍驏|方升起，又落到西方，也就是說，我們看到的現(xiàn)象似乎是太陽繞地球轉(zhuǎn)，地球是宇宙的中心，是靜止不動的．探討：上述觀點正確嗎？怎樣解釋？【提示】上述觀點不正確．由于我們生活在地球上，我們選取地球(地面)為參考系來描述太陽的運動，而地球每天自西向東自轉(zhuǎn)一周，因此，我們看到的現(xiàn)象是太陽每天東升西落．如果我們乘坐宇宙飛船來到浩瀚的太空，以太陽為參考系，就會看到地球是圍繞太陽轉(zhuǎn)的，而選取銀河系為參考系，我們看到太陽也在運動著．eq\x([核心點擊])1．地心說符合人們的日常經(jīng)驗，同時也符合勢力強大的宗教神學(xué)關(guān)于地球是宇宙中心的說法，故地心說統(tǒng)治了人們相當(dāng)長的時間．2．日心說能很容易解釋天體的運動，因此日心說逐漸受到人們的重視，到17世紀(jì)，就建立了日心說的體系，開辟了科學(xué)的新時代，使古代科學(xué)走向了近代科學(xué)．1．日心說的代表人物是()A．托勒密 B．哥白尼C．布魯諾 D．第谷【解析】日心說的代表人物是哥白尼，布魯諾是宣傳日心說的代表人物．【答案】B2．(多選)下列說法中正確的是()A．地球是宇宙的中心，太陽、月球及其他行星都繞地球運動B．太陽是靜止不動的，地球和其他行星都繞太陽運動C．地球是繞太陽運動的一顆行星D．日心說和地心說都是錯誤的【解析】地心說和日心說都不完善，太陽、地球等天體都是運動的，不可能靜止，B錯誤，D正確；地球是繞太陽運動的一顆普通行星，并非宇宙的中心天體，A錯誤，C正確．【答案】CD開普勒行星運動規(guī)律eq\x([先填空])開普勒三定律定律內(nèi)容圖示開普勒第一定律所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽位于橢圓的一個焦點上開普勒第二定律太陽與任何一個行星的連線(矢徑)在相等的時間內(nèi)掃過的面積相等開普勒第三定律行星繞太陽運行軌道半長軸r的立方與其公轉(zhuǎn)周期T的平方成正比，公式：eq\f(r3,T2)＝keq\x([再判斷])1．圍繞太陽運動的行星的速率是一成不變的．(×)2．開普勒定律僅適用于行星繞太陽的運動．(×)3．行星軌道的半長軸越長，行星的周期越長．(√)eq\x([后思考])如圖3-1-1所示，所有行星都繞太陽在橢圓軌道上運行，某一行星繞太陽運動的速率在不同位置都一樣大嗎？圖3-1-1【提示】不一樣，在行星距離太陽較近時速率大，在行星距離太陽較遠時速率?。甧q\x([合作探討])如圖3-1-2所示為地球繞太陽運動的示意圖，A、B、C、D分別表示春分、夏至、秋分、冬至?xí)r地球所在的位置．探討1：太陽是否在軌道平面的中心？夏至、冬至?xí)r地球到太陽的距離是否相同？圖3-1-2【提示】太陽不在軌道平面中心，夏至、冬至地球到太陽的距離不同．探討2：根據(jù)地球的公轉(zhuǎn)周期計算火星的公轉(zhuǎn)周期還需要知道什么數(shù)據(jù)？【提示】根據(jù)eq\f(r3,T2)＝k，要計算火星的公轉(zhuǎn)周期還要知道火星軌道半徑與地球軌道半徑的比值．eq\x([核心點擊])1．從空間分布上認識：行星的軌道都是橢圓，不同行星軌道的半長軸不同，即各行星的橢圓軌道大小不同，但所有軌道都有一個共同的焦點，太陽在此焦點上．因此開普勒第一定律又叫焦點定律．2．對速度大小的認識(1)如圖3-1-3所示，如果時間間隔相等，即t2－t1＝t4－t3，由開普勒第二定律，面積SA＝SB，可見離太陽越近，行星在相等時間內(nèi)經(jīng)過的弧長越長，即行星的速率越大．圖3-1-3(2)近日點、遠日點分別是行星距離太陽的最近點、最遠點，所以同一行星在近日點速度最大，在遠日點速度最?。?．對周期長短的認識(1)行星公轉(zhuǎn)周期跟軌道半長軸有關(guān)，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)該定律不僅適用于行星，也適用于其他天體．例如，繞某一行星運動的不同衛(wèi)星．(3)研究行星時，常數(shù)k與行星無關(guān)，只與太陽有關(guān)．研究其他天體時，常數(shù)k只與其中心天體有關(guān)．3．關(guān)于開普勒對于行星運動規(guī)律的認識，下列說法正確的是()A．所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓B．所有行星繞太陽運動的軌道都是圓C．所有行星的軌道半長軸的二次方跟公轉(zhuǎn)周期的三次方的比值都相同D．所有行星的公轉(zhuǎn)周期與行星的軌道半徑成正比【解析】由開普勒第一定律知所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上，選項A正確，B錯誤；由開普勒第三定律知所有行星的軌道半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，選項C、D錯誤．【答案】A4．某人造地球衛(wèi)星運行時，其軌道半徑為月球軌道半徑的eq\f(1,3)，則此衛(wèi)星運行周期大約是()A．3～5天 B．5～7天C．7～9天 D．大于9天【解析】月球繞地球運行的周期約為27天，根據(jù)開普勒第三定律eq\f(r3,T2)＝k，得eq\f(r3,T2)＝eq\f(r\o\al(3,月),T\o\al(2,月))，則T＝eq\f(1,3)×27×eq\r(\f(1,3))(天)≈(天)．【答案】B5．據(jù)報道，美國計劃于2023年開始每年送15000名游客上太空旅游．如圖3-1-4所示，當(dāng)航天器圍繞地球做橢圓運行時，近地點A的速率________(填“大于”“小于”或“等于”)遠地點B的速率．圖3-1-4【解析】根據(jù)開普勒第二定律：對于每一個行星而言，太陽和行星的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積，由此可得知近地點A的速率大于遠地點B的速率．【答案】大于應(yīng)用開普勒定律注意的問題(1)適用對象：開普勒定律不僅適用于行星，也適用于衛(wèi)星，只不過此時eq\f(r3,T2)＝k，比值k是由中