高中物理行星的运动名师点拨1人教版必修二.doc

用心爱心专心第一节行星的运动探索：自学尝试解决下列问题毛泽东的著名诗句“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”中的“坐地日行八万里”和“巡天遥看一千河”分别指什么意思？“坐地日行八万里这”充分说明了地球是运动的而不是静止的，地心说是错误的。“巡天遥看一千河”说明了人们在随地球转动过程中看到的壮丽璀璨的星系如此的繁多。开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是______，太阳处在椭圆的一个_____上。椭圆焦点开普勒第二定律：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__________跟__________的比值都相等。轨道的半长轴它的公转周期的二次方在中学阶段多数行星的轨道能否按圆处理，若按圆处理则开普勒三定律又该如何表述？多数大行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（或线速度）不变，即行星做匀速圆周运动所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等要点归纳：1、对开普勒定律的认识：（1）从空间分布上看：行星的轨道都是椭圆，所有椭圆有一个共同的焦点，太阳就在此焦点上。因此第一定律又叫椭圆轨道定律。如图7-1-1所示（2）从速度大小看：行星靠近太阳时速度大，远离太阳时速度小。第二定律又叫面积定律。如图7-1-2所示（3）对的认识：图7-1-3中，半长轴是AB间距离的一半，不能认为R等于太阳到B点的距离；T是公转周期，不能误认为是自转周期。行星太阳图7-1-1图7-1-2图7-1-3RABCD2、在以后的计算中，我们都把行星的轨道近似为圆，把卫星的运行轨道也近似为圆，这样就使问题简化。则在上述情况中，的表达式中，R则是圆的半径。3、比例系数K是一个与行星质量无关的常量，但不是恒量，在不同的星系中，K值不相同。4、卫星绕地球运转，地球绕太阳运转遵循相同的运动规律。例题探究与解答例1、16世纪，哥白尼根据天文观测的大量资料，经过40多年的天文观测和潜心研究，提出“日心说”的如下四个基本理论，这四个论点目前看存在的缺陷是（）宇宙的中心是太阳，所有行星都在绕太阳做匀速圆周运动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。天穹不转动，因为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。与日地距离相比，恒星离地球都十分遥远，比日地间的距离大得多。解析：所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上；行星在椭圆轨道上运动的周期Ｔ和轨道半长轴满足恒量，故所有行星实际并不是在做匀速圆周运动，整个宇宙是在不停运动的。答案：ＡＢＣ说明：天文学家开普勒在整理了第谷的观测资料后，在哥白尼学说的基础上，抛弃了圆轨道的说法，提出了以大量观察资料为依据的三大定律，揭示了天体运动的真相，它们中的每一条都是以观测事实为依据的定律。例2、关于行星的运动，一下说法正确的是（）行星轨道的半长轴越长，自转周期就越大行星轨道的半长轴越长，公转周期就越大水星的半长轴最短，公转周期最大冥王星离太阳“最远”，绕太阳运动的公转周期最长解析：由可知，Ｒ越大，Ｔ越大，故Ｂ、Ｄ正确，Ｃ错误；式中的Ｔ是公转周期而非自转周期，故Ａ错误。答案：ＢＤ说明：对公式中的各个量一定要把握其物理意义，对一些说法中的个别字要读明白，如Ｒ为半长轴，Ｔ为公转周期。例３、1970年４月２４日我国发射了第一颗人造卫星，其近地点是高度，远地点高度，则近地点与远地点行星运动速率之比______（已知，用表示，不计算）分析：开普勒定律是对太阳系而言，但也适用于地球的卫星系统，所以可利用开普勒第二定律进行计算。解：根据开普勒第二定律：地球和卫星的连线在相等时间扫过相同的面积。卫星近地点和远地点在内扫过面积分别为，则：即：又故：说明：可把开普勒三定律应用于地球的卫星系统，求卫星的周期等。合作求解1、月球环绕地球运动的轨道半径约是地球半径的６０倍，运行周期约为２７天，试用开普勒定律计算出：在赤道平面内离地面多大高度，人造地球卫星可以随地球一起转动，就像停留在天空不动一样。（地球半径约为）把周期与半径关系明确的是定律，其表达式为：因为二者同样绕地球转动，所以对应的常量为同一值故可以求得人造卫星的轨道半径：所求的高度为：答案：开普勒第三说明：随地球一起转动，就好像停留在天空中不动的卫星，通常称为定点卫星（或通信卫星），它的高度是确定的，后面会专门学习。2、冥王星离太阳的距离是地球离太阳的距离的39.6倍，那么冥王星绕太阳的公转周期是多少？（冥王星和地球绕太阳公转的轨道可视为圆形轨道）地球和冥王星都绕太阳公转，地球和冥王星绕太阳公转的运动遵循开普勒定律。已知地球绕太阳的公转周期为一年，可以利用开普勒第三定律求解冥王星的