（新课标）高考物理 1.2.1 行星的运动学案-人教版高三全册物理学案.doc

1.2.1行星的运动学习目标核心凝炼1.了解人类对行星运动规律的认识历程。2个学说——地心说、日心说3个定律——开普勒第一、二、三定律2.知道开普勒三定律的内容。3.能用开普勒三定律分析一些简单的行星运动问题。一、地心说与日心说[观图助学]地心说示意图日心说示意图地心说和日心说的内容分别是什么？1.地心说：地球是宇宙的中心是静止不动的太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动。2.日心说：太阳是静止不动的地球和其他行星都绕太阳运动。3.局限性：都把天体的运动看得很神圣认为天体的运动必然是最完美、最和谐的匀速圆周运动而与丹麦天文学家第谷的观测数据不符。[理解概念]判断下列说法是否正确。(1)地球是整个宇宙的中心其他天体都绕地球运动。(×)(2)太阳是整个宇宙的中心其他天体都绕太阳运动。(×)(3)太阳每天东升西落这一现象说明太阳绕着地球运动。(×)二、开普勒行星运动定律[观图助学]如图所示太阳系的八大行星围绕太阳以什么样的轨道运转？其运动有什么规律？开普勒三定律定律内容、公式图示开普勒第一定律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开普勒第二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面积开普勒第三定律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公式：eq\f(a3T2)＝kk是一个与行星无关的常量[理解概念]判断下列说法是否正确。(1)各颗行星围绕太阳运动的的速率是不变的。(×)(2)开普勒定律仅适用于行星绕太阳的运动。(×)(3)行星轨道的半长轴越长行星的周期越长。(√)(4)可近似认为地球围绕太阳做圆周运动。(√)对开普勒三定律的理解[观察探究](1)如图1所示是地球绕太阳公转及四季的示意图由图可知地球在春分日、夏至日、秋分日和冬至日四天中哪一天绕太阳运动的速度最大？哪一天绕太阳运动的速度最小？图1答案冬至日夏至日。由图可知冬至日地球在近日点附近夏至日在远日点附近由开普勒第二定律可知冬至日地球绕太阳运动的速度最大夏至日地球绕太阳运动的速度最小。(2)如图2所示是“金星凌日”的示意图观察图中地球、金星的位置地球和金星哪一个的公转周期更长？图2答案地球。由题图可知地球到太阳的距离大于金星到太阳的距离根据开普勒第三定律可得地球的公转周期更长一些。[探究归纳]1.开普勒第一定律的理解如图3所示各行星的轨道不同但所有行星都沿椭圆轨道绕太阳运动太阳位于所有椭圆轨道的一个公共焦点上。因此开普勒第一定律又叫轨道定律。图32.开普勒第二定律的理解如图4所示如果时间间隔t2－t1＝t4－t3由开普勒第二定律知道面积SA＝SB可见离太阳越近行星在相等时间内经过的弧长越长即行星的速率越大故近日点速率最大远日点速率最小；行星靠近太阳运动时速率增大远离太阳运动时速率减小。因此开普勒第二定律又叫面积定律。图43.开普勒第三定律的理解(1)如图5所示开普勒第三定律揭示了周期T与轨道半长轴a之间的关系椭圆轨道半长轴a越长的行星其公转周期T越大；反之其公转周期T越小。因此开普勒第三定律又叫周期定律。图5(2)公式eq\f(a3T2)＝k中的比例常数k与行星无关只与太阳(太阳是中心天体)有关。由于定律具有普遍性即对于其它不同的星系常数k是不同的且常数k是由中心天体决定的。[试题案例][例1](2018·烟台高一检测)火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行根据开普勒行星运动定律可知()A.太阳位于木星运行轨道的中心B.火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等C.火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方D.相同时间内火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积解析太阳位于木星运行轨道的一个焦点上A项错误；火星与木星轨道不同在运行时速度不可能始终相等B项错误；“在相等的时间内行星与太阳连线扫过的面积相等”是对于同一颗行星而言的不同的行星则不具有可比性D项错误；根据开普勒第三定律对同一中心天体来说行星公转半长轴的三次方与其周期的平方的比值为一定值C项正确。答案C(1)“在相等的时间内行星与太阳连线扫过的面积相等”是对于同一颗行星而言的。对不同行星则不成立。(2)公式eq\f(a3T2)＝k中的比例常数k对绕同一中心天体运转的星体是相同的。对不同的星系比例常数k一般是不同的。[针对训练1]下列关于行星绕太阳运动的说法中正确的是()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.所有行星轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等解析由开普勒行星运动定律可知所有行星轨道都是椭圆太阳位于一个焦点上行星在椭圆轨道上运动的周期T和半长轴a满足