行星的运动【核心素养提升+备课精讲精研】 高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

§1行星的运动高一物理（人教版2019）第七章

万有引力与宇宙航行

第七章万有引力与宇宙航行思考与讨论：

不同行星都在各自的轨道上绕太阳运行，行星运行的轨道有怎样的特？行星绕太阳的周期与距离太远的远近是否存在某种关系？中国古代对行星运动的认识：

五星行度，唯留逆之际最多差。自内而进者，其退必向外；自外而进者，其退必由内。其迹如循柳叶，两末锐，中间往还之道相去甚远。故两末星行成度稍迟，以其斜行故也；中间行度稍速，以其径绝故也。注释：五星运行的数据，以五星稽留和逆行之际误差最多。五星自黄道以北向北前行的，它们的退行必然要趋向黄道以南；自黄道以南向南前行的，它们的退行必然要进入黄道以北。五星的轨迹如同沿着柳叶运行的椭圆形，两头尖锐，中间往返的路径之间相距很远。所以在轨迹的两头，五星的运行速度稍慢，这是由于它们斜行的缘故；在轨迹的中间部分，则五星的运行速度稍快，这是由于它们直行的缘故。北宋

沈括西方历史上两种学说的碰撞地心说日心说

托勒密代表人物：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。随着人们对天体运动的不断研究，发现“地心说”所描述的天体的运动不仅复杂而且问题很多。如果把地球从天体运动的中心位置移到一个普通的、绕太阳运动的行星的位置，换一个角度来考虑天体的运动，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变得简单了。

哥白尼代表人物：日心说太阳是宇宙的中心,并且静止不动,一切行星都围绕太阳运动。“日心说”相对“地心说”能更完美地解释天体的运动，但它并没有在天文测算的精确度上有多大的提高。其后，许多天文学家对天体运动进行不断的探索、完善，建立了最初的天体运动理论。近代早期最重要的观测工作是由丹麦的第谷进行的。第谷对行星运动做了大量观察记录第谷新课引入

在哥白尼之后，第谷连续20年对行星的位置进行了较仔细的测量，大大提高了测量的精确程度。第谷把这个天体位置的误差大约从10’减小到2’。为哥白尼的学说提供了关键性的支持。开普勒：终得行星运动规律开普勒新课引入

开普勒相信哥白尼的学说，按行星绕太阳做匀速圆周运动的观点，在对火星轨道的研究中，70余次尝试所得的结果与第谷的观察数据相差8’，他花了四年时间一遍一遍地进行数学计算，否定了几十种假设，最后终于通过计算他发现了行星运动三大定律，简称开普勒三大定律。开普勒定律1.开普勒第一定律（轨道定律）

所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。

不同行星轨道不同，太阳在这些椭圆轨道的共同焦点上。绘制椭圆椭圆上某点到两个焦点的距离之和与椭圆上另一点到两焦点的距离之和有什么关系?拓展：把细绳的两端合在一起（即两个焦点合并成一个点），再用铅笔把细绳拉紧，在板上画出的图形是什么？2.开普勒第二定律：（面积定律）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面积相等.如图为地球绕太阳运行的示意图,图中椭圆表示地球的公转轨道。你认为地球在哪一点速度最大？在哪一点速度最小？春夏两季的时间长还是秋冬两季的时间长？学以致用离太阳越近,行星在相等时间内经过的弧长越长,即行星的速率越大。地球绕太阳运行时,对于北半球的观察者而言,秋冬季节地球在近日点附近运动,在春夏季节地球在远日点附近活动。地球在秋冬季节比在春夏季节运动得快一些,时间相应就短一些。一年之内,春夏两季（186天）比秋冬两季（179天）要长。3.开普勒第三定律（周期定律）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．注意：比值k是与行星无关而只与太阳有关的恒量．以地球和火星为例：1.行星绕太阳运动的轨道近似为圆，太阳处于圆心。2.行星绕太阳做匀速圆周运动3.所有行星轨道半径的三次方与它的公转周期的二次方的比值都相等，即中学里的近似处理1.八大行星沿椭圆轨道绕太阳公转，下列说法中正确的是（）A．太阳处在椭圆的中心B．火星绕太阳运行过程中，速率不变C．土星比地球的公转周期大D．地球和土星分别与太阳的连线在相同时间内扫过的面积相等C

B

根据开普勒第二定律可知，太阳和火星连线在相等时间内扫过的面积相等，即近日点速率大于远日点的速率，由题意知B点的速率大，所以B点为近日点，所以F1为太阳所在位置。故ABD错误；C正确。C4、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．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B．太阳位于木星运行轨道的中心C．火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等D．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A．根据开普勒第二定律可知，相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积相等，木星与太阳连线扫过的面积也相等，但二者与太阳连线扫过面积不相等。故A错误；B．根据开普勒第一定律可知，太阳位于木星运行轨道的一个焦点上。故B错误；C．根据开普勒第二定律可