第1节 行星的运动

第七章万有引力与宇宙航行第1节行星的运动核心素养导学物理观念(1)了解人类对行星运动规律的认识历程，知道地心说和日心说。(2)知道开普勒定律的内容，掌握行星运行的轨道特点和运动规律。科学思维理解并能应用开普勒定律解答有关问题。科学态度与责任(1)认识到科学研究一般从最基本的观念开始。

凭借对现象的观测、模型的构建以及模型与事实之间的偏差，不断修正原有的观念和模型，使其逐步接近真实，获得物理规律。(2)知道科学包含大胆的想象和创新，尊重客观事实，坚持实事求是科学研究的基本态度和社会责任。续表一、地心说与日心说

内容局限性地心说______是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月球以及其他星体都绕______运动代表人物：_______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__________运动，但计算所得的数据与丹麦天文学家第谷的观测数据不符日心说______是静止不动的，地球和其他行星都绕______运动代表人物：_________地球地球托勒密太阳太阳哥白尼匀速圆周二、开普勒定律定律内容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______上。(又称“椭圆定律”)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的______相等。(又称“面积定律”)焦点面积续表周期1.如下图甲、乙分别表示行星运动的不同学说。甲、乙各表示什么学说？提示：甲表示地心说，乙表示日心说。×√√×新知学习(一)|对开普勒定律的理解[任务驱动]如图为行星绕太阳转动的示意图，观察各行星的运动轨迹，它们是规则的圆形吗？它们绕太阳一周的时间分别为：水星约88天、金星约225天、地球约365天、火星约687天、木星约11.9年、土星约29.5年、天王星约84.02年、海王星约164.8年，据此猜测行星绕太阳运动的周期与它们到太阳的距离有什么样的定性关系？提示：不是距离越大，周期越长[针对训练]1．地球沿椭圆轨道绕太阳运行，月球沿椭圆轨道绕地球运行。下列说法正确的是

(

)A．地球位于月球运行轨道的中心B．地球在近日点的运行速度大于其在远日点的运行速度C．地球与月球公转周期平方之比等于它们轨道半长轴立方之比D．相同时间内，地球与太阳连线扫过的面积等于月球与地球连线扫过的面积解析：根据开普勒第一定律知，地球位于月球椭圆运行轨道的一个焦点上，A错误；根据开普勒第二定律，地球和太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，所以地球在近日点的运行速度大于其在远日点的运行速度，B正确；根据开普勒第三定律知，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，但地球与月球不是绕同一个星球运动，不满足这一结论，C错误；根据开普勒第二定律知，对任意一个行星而言，太阳与行星的连线在相等时间内扫过的面积相等，但地球与月球不是绕同一个星球运动，不满足这一结论，D错误。答案：B答案：AC新知学习(二)|开普勒定律的应用[重点释解]1．行星运动的近似处理2．开普勒第三定律的应用(1)椭圆轨道——如彗星的运动知道了彗星的周期，就可以由开普勒第三定律计算彗星轨道的半长轴长度。反之，知道了彗星轨道的半长轴也可以求出彗星的周期。(2)近似圆轨道——如行星的运动知道了行星到太阳的距离，就可以由开普勒第三定律计算或比较行星绕太阳运行的周期。反之，知道了行星的周期，也可以计算或比较其到太阳的距离。[典例体验][典例]飞船沿半径为R的圆周绕地球运动，其周期为T。如果飞船要返回地面，可在轨道上某点A处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在B点相切，如图所示。如果地球半径为R0，求飞船由A点运动到B点所需要的时间。[拓展]对应[典例]中的情境，飞船在半径为R的圆周轨道与椭圆轨道上运行时的周期之比为多少？/方法技巧/应用开普勒第三定律解题的步骤(1)首先判断两个行星的中心天体是否相同，只有对同一个中心天体开普勒第三定律才成立。(2)明确题中给出的周期关系或半径关系。(3)根据开普勒第三定律列式求解。

[针对训练]1．为了探测引力波，“天琴计划”预计发射地球卫星P，其轨道半径约为地球半径的16倍；另一地球卫星Q的轨道半径约为地球半径的4倍。P与Q的周期之比约为

(

)A．2∶1

B．4∶1C．8∶1 D．16∶1答案：C

2．长期以来“卡戎星”被认为是冥王星唯一的卫星，它的公转轨道半径r1＝19600km，公转周期T1＝6.39天。2006年，天文学家发现两颗冥王星的小卫星，其中一颗的公转半径r2＝48000km，则它的公转周期T2最接近于

(

)A．15天 B．25天C．35天 D．45天答案：B

一、好素材分享——看其他教材如何落实核心素养

科学思维——开普勒第二定律的应用1．(选自粤教版新教材“讨论与交流”)某行星在近日点到太阳的距离为a，在远日点到太阳的距离为b，过近日点时行星的速率为va，过远日点时的速率vb约为多少？(提示：计算足够短的时间内行星与太阳连线扫过的面积)

科学态度与责任——中国古代天文学的成就2．(选自粤教版新教材“资料活页”)中国是世界上天文学起步最早、发展最快的国家之一，在世界天文学发展史上占据重要地位。我国古代天文学的成就主要包括三个方面：天象观测、仪器创制和历法编订。

在天象观测方面，我国有世界上最早最完整的天象记载，无论是对太阳、月亮、行星、彗星等天体，还是对日食、月食、太阳黑子、日珥、流星雨等罕见天象，都有着历史悠久而丰富的记载，且记录精确、描述详尽。这些记载至今仍有很高的科学价值。在仪器创制方面，我国古代创造性地设计和制造了许多精巧的观察和测量仪器。西周时期，天文学家用圭表度量日影长度，确定冬至、夏至等一年的二十四个节气，以指导农牧业生产。东汉的张衡(78—139)创制了利用流水作为动力的水运浑象(俗称“浑天仪”)。元代的郭守敬(1231—1316)先后创制和改进了十多种天文仪器，如简仪、高表和仰仪等。在历法编订方面，我国古代历法不仅包括节气的推算、每月日数的分配、月和闰月的安排等，还包括日食、月食发生时刻的计算和预报、五大行星位置的推算和预报等。1281年实施的《授时历》，采用365.2425日作为一个回归年的长度。这个数值与现今世界上通用的公历值相同，比西方早了300年。继承我国古代天文学者的科学精神，再创我国天文学的新辉煌，是我们应有的担当。二、新题目精选——品立意深处所蕴含的核心价值1．(2022·江苏盐城期中)二十四节气中的春分与秋分均为太阳直射

赤道，春分为太阳从南回归线回到赤道，秋分则为太阳从北回

归线回到赤道。2022年3月20日为春分，9月23日为秋分，2023

年3月21日为春分，可以推算从春分到秋分为187天，而从秋分到春分为179天。设以上两个时间段内地球公转的轨迹长度相等，如图所示，关于上述自然现象，下列说法正确的是(

)A．地球绕太阳公转的速度大小不变B．从春分到秋分地球离太阳比从秋分到春分远C．夏天地球离太阳较近D．从春分到夏至地球公转的速度变大解析：由题图可知，地球到太阳的距离时刻改变。根据开普勒第二定律可知，地球的公转速度大小时刻改变，A错误；由题意可知从春分到秋分运行时间比从秋分到春分运行时间长，轨迹长度相等，则运