物理必修2导学案

第六章 万有引力与航天

§6.1行星的运动

一、【学习目标】

1．知道地心说和日心说的基本内容． 2．知道所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上． 3．知道所有行星的轨道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，且这个比值与行星的质量无关，但与太阳的质量有关．

4．理解人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，真理是来之不易的． 二、【重点难点】

1．理解和掌握开普勒行星运动定律，认识行星的运动．学好本节有利于对宇宙中行星的运动规律的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法，并有利于对人造卫星的学习．

2．对开普勒行星运动定律的理解和应用，通过本节的学习可以澄清人们对天体运动神秘、模糊的认识． 三、【课前预习】

1. 地心说与日心说

地心说认为地球是____________，太阳月球及其他星体均绕_______运动，后经人们观察是错误的。

日心说认为太阳是____________，地球和其他星体都绕________运动，实际上，太阳并非宇宙中心。

2. 开普勒第一定律

所有行星绕太阳运动的轨道都是_________，太阳处在________的一个_______上。

3. 开普勒第三定律 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的____________相等。

4. 开普勒第三定律

所有行星轨道半长轴的_________跟它的公转周期的________比值都相等。 四、【课堂导学】

一、开普勒定律 1. 规律的发现：开普勒根据丹麦天文学家___________对行星的观测记录，研究了大量数据，得出了三个定律。

2. 规律的理解：

（1）开普勒第一定律打破了“地心说”观念，它的确切描述是什么？ （2）行星运动过程中，在轨道上的不同点上运行得一样快吗？开普勒第二定律是怎样描述的？

（3）开普勒第三定律说明了在不同轨道上运行的卫星，周期是不同的，该定律如何描述？

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3. 开普勒定律不仅适用于行星，也适用于绕行星运动的卫星。 二、太阳系中行星的运动 1. 规律的发现：

（1）各行星排列顺序如何？离太阳远近如何？ （2）它们沿轨道的运动多可看作什么运动？

2. 规律的理解：若按圆轨道处理，行星的运动可总结出怎样的规律？ 第一点： 第二点： 第三点：

以上三条只是对行星运动的近似处理，并非行星运动的真实规律。 典例1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.离太阳越近的行星的运动周期越长

D.所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等 迁移应用1下列说法中正确的是（ ） A.“地心说”是错误的，“日心说”是对的，太阳是宇宙的中心 B.太阳也在绕银河系转动，运动是绝对的，静止是相对的

C.月球绕地球的运行轨道也是椭圆轨道，可近似看作匀速圆周运动

D.由开普勒定律可知，各行星都有近日点和远日点，且在近日点运动得快，在远日点运动得慢

典例2海王星离太阳的距离是地球离太阳距离的n倍，那么海王星绕太阳的公转周期是多少？（海王星和地球绕太阳公转的轨道可视为圆形轨道）

迁移应用2如图6－1所示，在某行星的轨道上有a、b、c、d四个对称点，若行星运动周期为T，则行星（ ）

A.从a到b的运动时间等于从c到d的时间

d B.从d经a到b的运动时间等于从b经c到d的时间

TC.从a到b的时间tab? c a · 4太阳 TD.从c到d的时间tcd?

b 4图6－1

五、【本课小结】

1.行星运动轨道实质是椭圆，但可近似认为是圆周运动，可用匀速圆周运动规律分析。

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2.开普勒三个定律也适用于其他星系的运动分析，对月球和卫星绕地球的运动也是适用的，但第三定律中的比值k是不同的. 六、【课堂反馈】

（一）课堂练习

1. 下列说法正确的是（ ）

A.太阳系中的八大行星有一个共同的轨道焦点 B.行星的运动方向总是沿着轨道的切线方向 C.行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直 D.日心说的说法是正确的 2.飞船进入正常轨道后，因特殊情况而降低了轨道高度，那么飞船的线速度和周期分别将（ ） A.增大，减小 B.减小，增大 C.增大，增大 D.减小，减小

R33. 关于开普勒第三定律2?k，以下理解正确的是（ ）

TA. k是一个与行星无关的常量

B. 若地球绕太阳运转轨道的半长轴为R1，周期为T1，月球绕地球运转轨道

3R13R2的半长轴为R2，周期为T2，则2?2

T1T2C. T表示行星运动的自转周期

D. T表示行星运动的公转周期

4.2005年7月4日，美国宇航局的“深度撞击”计划在距离地球1.3亿千米处实施，上演了一幕“炮打彗星”的景象，目标是“坦普尔一号”彗星。假设“坦普尔一号”彗星绕太阳运行的轨道是一个椭圆，其轨道周期为5.74年，则关于“坦普尔一号”彗星的下列说法中正确的是（ ）

A.绕太阳运动的角速度不变

B.近日点处线速度大于远地点处线速度 C.近日点处线速度等于远地点处线速度

D.其椭圆轨道半长轴的立方与周期的平方之比是一个与太阳质量有关的常数

5.把火星和地球绕太阳运行的轨道视为圆周，由火星和地球绕太阳运动的周期之比可求得（ ）

A. 火星和地球的质量之比 B. 火星和太阳的质量之比

C. 火星和地球到太阳的距离之比 D. 火星和地球绕太阳运行速度之比 6.某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图6－2所示，F1和F2是

F1 F2 椭圆的两个焦点，行星在A点速率比在B点的速率大，则太阳应位A 于 （ ）

A. A点 B. F1 点 C. F2点 D. B点

图6－2 7.某行星沿椭圆轨道运行，近日点离太阳的距离为a，远日点

离太阳的距离为b，过近日点时行星的速率为va，则过远日点时的

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B 速率为（ ）

aabC.vb?va D.vb?va va

bba8.有两颗行星围绕恒星运转，它们的运动周期之比为27:1，则它们的轨道半径之比为（ ）

A.1:27 B.9:1 C.27:1 D.1:9 （二）高考链接

R39.关于公式2＝k，下列说法中正确的是（ ）

TA.公式只适用于围绕太阳运动的行星 B.公式只适用于太阳系中的行星和卫星

C.公式适用于宇宙中所有围绕星球运动的行星和卫星 D.公式也适用于人类发射的绕地球运动的卫星

10.飞船沿半径为R的圆周绕地球运动，如图6－3所示，其周期为T，如果飞船要返回地面，可在轨道上某一点A处降速率降低到适量数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运行，椭圆和地球表面相切于B点，设地球半径为R0，问飞船从A点返回到地面上B点所需时间为多少？

B R0

R 图6－3 七、【课后作业】

1．关于地球和太阳，下列说法中正确的是 （ ） A．地球是围绕太阳运转的

B．太阳总是从东面升起，从西面落下，所以太阳围绕地球运转 C．由于地心说符合人们的日常经验，所以地心说是正确的 D．地球是围绕太阳做匀速圆周运动的

R32．关于公式等2?k，下列说法中正确的是 （ ）

TA．公式只适用于围绕太阳运行的行星 B．公式只适用于太阳系中的行星或卫星

C．公式适用于宇宙中所有围绕星球运行的行星或卫星

D．—般计算中，可以把行星或卫星的轨道看成圆，R只是这个圆的半径

R33．关于公式2?k中的常量k，下列说法中正确的是 ( )

TA．对于所有星球的行星或卫星，k值都相等 B．不同星球的行星或卫星，k值不相等

A.vb?bvaB.vb?a

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