2020-2021学年人教版高中物理必修2-第6章-第1节--行星的运动课时学案.docx

第1节 行星的运动
学习目标
1.了解人类对行星运动规律的生疏历程。
2.知道开普勒行星运动定律，及开普勒第三定律中k值的大小只与中心天体有关。
3.体会科学家们实事求是、坚持真理和勇于探究的科学态度和献身精神。
自主学习
1.地心说和日心说的比较

内容
局限性
地心说
是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月球以及其他行星都绕 运动
都把天体的运动看得很神圣，认为天体的运动必定是最完善、最和谐的 运动，但和丹麦天文学家 的观测数据不符
日心说
是宇宙的中心，是静止不动的，地球和其他行星都绕 运动

2.开普勒行星运动定律
（1)开普勒第确定律（椭圆轨道定律)：全部行星绕太阳运动的轨道都是 ，太阳处在椭圆的一个 上。
（2)开普勒其次定律（面积定律)：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 。
（3)开普勒第三定律（周期定律)：全部行星的 跟它的 的比值都相等，即=k，比值k是一个对于全部行星都相同的常量。
3.行星运动的近似处理
（1)行星绕太阳运动的轨道格外接近 ，太阳处在 。
（2)对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的 （或 )不变，即行星做 运动。
（3)全部行星 跟它的 的比值都相等，即=k。
自我检测
1.关于行星的运动,下列说法中正确的是（ ）
A.关于行星的运动,早期有“地心说”与“日心说”之争，而“地心说”简洁被人们所接受的缘由之一是相对运动使得人们观看到“太阳东升西落”
B.行星围绕太阳运动的椭圆轨道可近似地看成圆轨道
C.开普勒第三定律=k，式中k的值仅与行星的质量有关
D.开普勒第三定律也适用于其他星系的行星运动

2.木星绕太阳运动的轨道是椭圆，那么木星在椭圆轨道上运动速度的大小是（ ）

A.恒定不变的 B.近日点大、远日点小
C.近日点小、远日点大 D.无法判定

3.某一人造卫星绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径为月球轨道半径的，则此卫星运行的周期大约是（d为“天”)（ ）
A.1d~4d B.4d~8d
C.8d~16d D.16d~20d
课内探究
一、“地心说”和“日心说”的进展过程
1.在古代，人们对天体的运动的生疏有哪几种学说？各个学说的内容是怎样的？代表人物是谁？

2.哪种学说更先进？用现在的观点，如何生疏这两种学说？

3.是哪位科学家否定了古人认为天体的运动必定是最完善、最和谐的匀速圆周运动并发觉了怎样的规律呢？

二、开普勒行星运动定律
1.开普勒第确定律及其意义（结合图6-1-9说明）

图6-1-9
定律表述：
。
意义：开普勒第确定律否定了 的说法，建立了正确的轨道理论，给出了太阳精确的位置。
说明：该定律又叫 定律,由该定律也可以看出行星与太阳间的距离始终在变化。
2.开普勒其次定律（结合如图6-1-10说明）
定律内容：

图6-1-10
。

说明：该定律又叫 定律，行星靠近太阳时速度 ，远离太阳时速度 。

图6-1-11
例1如图6-1-11所示是行星m绕太阳M运动状况的示意图，下列说法正确的是（ ）
A.速度最大的点是B点
B.速度最小的点是C点
C.m从A到B做减速运动
D.m从B到A做减速运动

3.开普勒第三定律（结合图6-1-12说明）

图6-1-12
结论：
。

说明：该定律又叫 定律。=k,a为椭圆轨道的 ，T为 周期。其中常数k与 无关，只与太阳质量有关。
例2已知海王星绕太阳运转的平均轨道半径为 m,地球绕太阳公转的平均轨道半径为 m，试估算海王星绕太阳运行的周期。

4.多数行星绕太阳运动的轨道与圆格外接近,所以在中学阶段通常将行星的运行轨道按圆轨道处理,假如都按圆轨道处理，那么开普勒三大定律应当如何表述?
结论：（1）开普勒第确定律:行星绕太阳按 轨道运动,太阳处在 。
（2）开普勒其次定律:行星做 运动。
（3）开普勒第三定律:全部行星轨道半径的 跟它 的二次方的比值都相等。
说明：天体的运动遵循牛顿运动定律及圆周运动规律，它的运动与一般物体的运动在应用物理规律方面没有区分。
5.开普勒第三定律中的k如何理解?它由什么因素打算?
依据下表，选择三个行星验证开普勒第三定律,并计算常量k=的值。

行星
平均轨道半径/m
周期/s
水星
5.79×
7.60×
金星
1.08×
1.94×
地球
1.49×
3.16×
火星
2.28×
5.94×
木星
7.78×
3.74×
土星
1.43×
9.30×
天王星
2.87×
2.66×
海王星
4.50×
5.20×
结论：比值k是一个与 无关的常量,只跟 有关,即由中心天体打算,因此对于绕同一天体运行的行星此比值是 。
6.开普勒三定律是通过争辩行星运动的规律得出的,那么卫星绕行星运动是否也遵守这些规律呢?假如遵守，该如何表述此规律?
结论：
。

图6-1-13
说明：此时的=k′中的k′是一个与 有关的常量。
例3飞船沿半径为R的圆周绕地球运动,其周期为T,假如飞船要返回地面,可以在轨道上的某一点A处,将速率降低到适当数值,从而使飞船沿着以地心为焦点的特殊椭圆轨道运动,椭圆和地球表面在B点相切,如图6-1-13所示。假如地球半径为,求飞船由A点到B点所需的时间。

巩固练习
1.16世纪，哥白尼依据天文观测的大量资料，经过多年的天文观测和潜心争辩，提出“日心说”的如下四个基本论点，这四个论点就目前来看存在缺陷的是（ ）
A.宇宙的中心是太阳，全部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，由于地球每天自西向东自转一周，造成天体每天东升西落的现象
D.与日地距离相比，其他恒星离地球都格外遥远，比日地间的距离大得多

2.某行星沿椭圆轨道运行,远日点离太阳的距离为a,近日点离太阳的距离为b,过远日点时行星的速率为,则过近日点时的速率为（ ）
= =
= =

3.有一个名叫谷神的小行星（质量为 kg）,它的轨道半径是地球绕太阳运动的轨道半径的2.77倍,求它绕太阳一周所需要的时间。

沟通争辩
1.有的同学认为：太阳每天东升西落，说明太阳是绕地球运动的，他的观点是否正确？

2.行星绕太阳在椭圆轨道上运行，行星距太阳较近处与距太阳较远处相比较，运动速率何处较大？