人教新课标行星的运动精讲精练 市一等奖

互动课堂疏导引导一、行星运动的两种学说1.地心说：地球是宇宙的中心，并且静止不动，一切行星围绕地球做圆周运动.2.日心说：日心体系学说的基本论点有：（1）宇宙的中心是太阳，所有的行星都在绕太阳做匀速圆周运动.（2）地球是绕太阳旋转的普通行星，月球是绕地球旋转的卫星，它绕地球做匀速圆周运动，同时还跟地球一起绕太阳运动.（3）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.（4）与日地距离相比，其他恒星离地球都十分遥远，比日地间的距离大得多.以后的观测事实表明，哥白尼日心体系学说有一定的优越性.但是，限于哥白尼时代科学发展的水平，哥白尼学说存在两大缺点：①把太阳当作宇宙的中心.实际上太阳仅是太阳系的中心天体，而不是宇宙的中心.②沿用了行星在圆形轨道上做匀速圆周运动的陈旧观念.实际上行星轨道是椭圆的，行星的运动也不是匀速的.二、开普勒行星运动定律1.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.2.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.3.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.若用a代表椭圆轨道的半长轴，T代表公转周期，开普勒第三定律表示为=k比值k是一个与行星无关的常量，对同一中心天体，绕不同轨道运行的行星K值相同，不同中心天体K值不同.实际上，多数大行星的轨道与圆十分接近，所以在中学阶段的研究中能够按圆处理.可以把开普勒三定律近似说成：1.多数大行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心.2.对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（或线速度大小）不变，即行星做匀速圆周运动.3.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.案例在二十四节气中,春分、夏至、秋分、冬至将一年分为春夏秋冬四季,请根据相关知识探究为什么秋冬两季比春夏两季要少几天.(说明：春分、秋分是太阳直射赤道;夏至是太阳直射北回归线;冬至是太阳直射南回归线)【剖析】从地球绕太阳的运动规律入手,明确四季交替时太阳与地球的相对位置,建立起空间图景,根据春分、夏至、秋分、冬至的规定和物体的运动规律进行论证.论证:假设(1):地球绕太阳做匀速圆周运动,根据春分、夏至、秋分、冬至的规定,建立如图7-1-1所示的空间关系.因为南北回归线相对于赤道对称,根据圆周运动的知识,可知从冬至到春分和从春分到夏至的运动时间应该相等,即秋冬两季和春夏两季的时间应相等,但事实是秋冬两季比春夏两季时间要少,说明地球绕太阳的运动不是匀速圆周运动图7-1-1图7-1-假设(2):地球绕太阳做椭圆运动,而太阳位于椭圆的一个焦点上,建立如图7-1-2所示的空间关系.根据曲线运动的受力特点,地球必受太阳的引力作用,当地球从冬至到春分再到夏至的过程中太阳对地球的引力要做负功,因为引力的方向与运动方向的夹角大于90°,速度减小,所以v冬至＞v夏至.而春夏两季和秋冬两季所走的路程基本相等,速度不同,所以时间不同,由于地球在秋冬两季时运动速度大,所以时间要短些.春夏两季一般在186天左右,而秋冬两季只有179天左右活学巧用世纪，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”的如下四个基本论点，这四个论点目前看存在缺陷的是（）A.宇宙的中心是太阳，所有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，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D.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思路解析：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：ABC2.关于行星的运动,以下说法正确的是（）A.行星轨道的半长轴越长,自转周期越大B.行星轨道的半长轴越长,公转周期越大C.水星的半长轴最短,公转周期最大D.冥王星离太阳“最远”,绕太阳运动的公转周期最大思路解析：根据开普勒第三定律:所有行星的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,即a3/T2=k.所以行星轨道的半长轴越长,公转周期就越大;行星轨道的半长轴越短,公转周期就越小.特别注意公转与自转的区别,例如地球的公转周期为一年,而地球的自转周期为一天.答案：BD3.木星绕太阳运动的周期为地球绕太阳运动周期的12倍,那么,木星绕太阳运动轨道的半长轴是地球绕太阳运动轨道的半长轴的多少倍?思路解析：木星、地球都绕太阳沿不同的椭圆轨道运动,太阳位于它们的椭圆轨道的一个公共焦点上.它们的轨道的半长轴的三次方和公转周期的二次方的比值都相等,根据开普勒第三定律列式可求得.设木星、地球绕太阳运动的周期分别为T1、T2,它们轨道的半长轴分别为a1、a2,根据开普勒第三定律得:,则=,所以a1=5.24a2即木星绕太阳运动轨道的半长轴约为地球绕太阳运动轨道的半长轴的倍.答案：倍4.地球的公转轨道接近圆，但彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆.天文学家哈雷曾经在1682年跟踪过一颗彗星，他算出这颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的18倍，并预言这颗彗星将每隔一定时间就会出现.哈雷的预言得到证实，该彗星被命名为哈雷彗星.哈雷彗星最近出现的时间是1986年，请你根据开普勒行星运动第三定律(即=k，其中T为行星绕太阳公转的周期，a为轨道的半长轴)估算，它下次飞近地球是哪一年？思路解析：由=k，其中T为行星绕太阳公转的周期，a为轨道的半长轴，k是对太阳系中的任何行星都