2019年高中物理第六章第1节行星的运动讲义含解析新人教版必修220190531220.wps
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1、行星的运动 一、地心说与日心说的对比 内容 局限性 地心说 地球是宇宙的中心,而且是静止不动的, 太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动 都把天体的运动看得很神圣,认为天体 日心说 太阳是宇宙的中心,而且是静止不动的, 地球和其他行星都绕太阳运动 的运动必然是最完美、最和谐的匀速圆 周运动,但和丹麦天文学家第谷的观测 数据不相符 说明 地心说和日心说是两种截然不同的观点,两种观点受当时人们意识的限制,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,现在看来都不正确。 选一选 日心说的代表人物是( ) A托勒密 B哥白尼 C布鲁诺 D第谷 解析:选 B 托勒密提出了地心说,日心说的代表人
2、物是哥白尼,布鲁诺是宣传日心说的 代表人物,第谷为开普勒定律的建立进行了大量的观测。故 B 正确,A、C、D 错误。 二、开普勒行星运动定律 定律 内容 图示 所有行星绕太阳运动的轨道 开普勒第一定律(轨道定律) 都是椭圆,太阳处在椭圆的一 个焦点上 对于任意一个行星来说,它与 开普勒第二定律(面积定律) 太阳的连线在相等的时间内 扫过相等的面积 所有行星的轨道的半长轴的 开普勒第三定律(周期定律) 三次方跟它的公转周期的二 a3 次方的比值都相等, k T2 说明 (1)不同行星绕太阳运动时的椭圆轨道是不同的。 (2)“开普勒第二定律 在相等时间内扫过的面积相等”是对于同一行星(或同一轨道上
3、的行 星)而言的。 a3 (3)比例式 k中的 k仅与该系统的中心天体有关,而与周围绕行的星体无关。 T2 填一填 火星是太阳系八大行星中离地球最近的一颗,它到太阳的平均距离大于地球到太阳的平均 距离,那么火星绕太阳的公转周期比一年_(“”“”填 大 或 小 )。 答案:大 三、行星运动的一般处理方法 1 行星绕太阳运动的椭圆轨道十分接近圆,在中学阶段一般按圆周运动处理。则开普勒三定 律可以近似做如下处理: 定律 近似处理 开普勒第一 定律 行星绕太阳运动的轨道十分接近圆周,太阳位于圆心 开普勒第二 对任一行星来说,它绕太阳做圆周运动的角速度(或线速度)不 定律 变,即行星做匀速圆周运动 开普
4、勒第三 定律 所有行星轨道半径 r的三次方跟它的公转周期 T的二次方的比 r3 值都相等,表达式为 k T2 说明 天体的运动遵循牛顿运动定律及匀速圆周运动规律,它的运动与一般物体的运动在应用这 两个规律上没有区别。 判一判 1把行星的运动看做匀速圆周运动是违背客观事实的() 2当把行星绕太阳运动的轨道看成圆周时,行星的运动是匀速圆周运动() 1.从空间分布认识 开普勒第一定律告诉我们,尽管各行星的轨道大小不同,但它们的共同规律是:所有行星 都沿椭圆轨道绕太阳运动,太阳则位于所有椭圆的一个公共焦点上。否定了行星圆形轨道的说 法,建立了正确的轨道理论,给出了太阳的准确位置,因此开普勒第一定律又叫
5、椭圆轨道定律。 2.从速度大小认识 从开普勒第二定律可以看出,行星靠近太阳时速度增大,远离太阳时速度减小。近日点速 度最大,远日点速度最小。如图所示。 a3 3对 k的认识 T2 开普勒第三定律反映了行星公转周期跟轨道半长轴之间的依赖关系。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。半长轴 a是图中 AB间距的一半,T是公 转周期,常数 k与行星无关,只与中心天体有关。 2 4开普勒三定律是通过总结行星运动的观察结果而得出的规律,它们都是经验定律。 5开普勒第二定律与第三定律的区别:前者揭示的是同一行星在距太阳不同距离时的运 动快慢的规律,后者揭示的是不同行星运动快慢的规
6、律。 典型例题 a3 例 1.多选下列对开普勒第三定律 k 的理解,正确的是( ) T2 AT 表示行星的自转周期 Bk 是一个仅与中心天体有关的常量 C该定律既适用于行星绕太阳的运动,也适用于卫星绕行星的运动 D若地球绕太阳运转的半长轴为 a1,周期为 T1,月球绕地球运转的半长轴为 a2,周期为 a31 a32 T2,由开普勒第三定律可得 T21 T 2 解析 由开普勒第三定律知,T 表示行星的公转周期,A 错误;k 由中心天体决定,中 a3 心天体不同,k 不同,B 正确,D 错误; k,适用于宇宙中所有天体,C 正确。 T2 答案 BC a3 点评 应用 k 时的注意事项 T2 (1)
7、开普勒第三定律是行星绕太阳运动的总结,实践表明该定律也适用于其他天体的运动。 (2)T 为天体绕中心天体的公转周期而非自转周期。 (3)若为圆轨道,则 ar,若为椭圆轨道,则 a 为半长轴。 即时巩固 1(2016扬州高一检测)关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是( ) A所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动 B行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处 C离太阳越近的行星运动周期越长 D所有绕太阳公转的行星轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等 解析:选 D 由开普勒第三定律知所有行星的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的 比值都相等,而各个行星的公转周期不同,故它们的轨道半长轴
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