第1节 天体运动

第三章万有引力定律

第1节天体运动核心素养导学

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)知道开普勒行星运动定律的内容，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行星运动定律解答有关问题。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。一、地心说与日心说1．地心说：

位于宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月球以及其他天体都绕

转动。2．日心说：

是静止不动的，地球和其他行星都绕

转动。二、开普勒行星运动定律定律内容图示开普勒第一定律所有的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

上地球地球太阳太阳焦点续表面积周期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])如图所示为地球绕太阳的运行轨道及对应的四个节气。请根据曲线运动的特点比较秋冬两季和春夏两季对应的时间，哪两季更长一些。提示：春夏两季对应时间更长。

[针对训练]1．(多选)如图所示，对开普勒第一定律的理解，下列说法中正确的是

(

)A．在行星绕太阳运动一周的时间内，它离太阳的距离是不变的B．在行星绕太阳运动一周的时间内，它离太阳的距离是变化的C．某个行星绕太阳运动的轨道一定是在某一固定的平面内D．某个行星绕太阳运动的轨道一定不在一个固定的平面内解析：根据开普勒第一定律的内容可以判定：行星绕太阳运动的轨道是椭圆，有时远离太阳，有时靠近太阳，所以它离太阳的距离是变化的，选项A错误，B正确；行星围绕着太阳运动，运动的轨道都是椭圆，所以某个行星绕太阳运动的轨道一定是在某一固定的平面内，选项C正确，D错误。答案：BC

2．关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是

(

)A．第谷总结出了行星按照椭圆轨道运行的规律B．开普勒在牛顿运动定律的基础上，导出了行星运动的规律C．开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律D．开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因解析：开普勒在第谷观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，与牛顿运动定律无联系，选项A、B错误，C正确；开普勒总结出了行星运动的规律，但没有找出行星按照这些规律运动的原因，选项D错误。答案：C

3．关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是

(

)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．行星在椭圆轨道上绕太阳运动的过程中，其速度与行星和太阳之间的距离

有关，距离小时速度小，距离大时速度大D．轨道半长轴越短的行星运动周期越短新知学习(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。/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．(2022·辽宁营口学考检测)如图是行星绕太阳运行的示意图，

下列说法正确的是

(

)A．速率最大点是B点

B．速率最小点是C点C．行星从A点运动到B点做减速运动D．行星从A点运动到B点做加速运动解析：由开普勒第二定律知行星与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等，A点为近日点，速率最大，B点为远日点，速率最小，故选项A、B错误；行星由A点到B点的过程中，离太阳的距离越来越远，所以行星的速率越来越小，故选项C正确，D错误。答案：C

2．木星的公转周期约为12年，如把地球到太阳的距离作为1天文单位，则木星到太阳的距离约为

(

)A．2天文单位 B．4天文单位C．5.2天文单位 D．12天文单位一、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．自古以来，当人们仰望星空时，天空中壮丽璀璨的景象便吸引了人们的注意，人类用智慧的头脑不断地探索星体运动的奥秘。下列对星体运动认识的叙述中符合现代认识观点的是

(

)A．人们观测到太阳每天都要东升西落，这说明地球是静止不动的，是宇宙的中心B．人们观测到行星绕太阳做圆周运动，这说明太阳是静止不动的，是宇宙的中心C．人们认为天体的运动是神圣的，因此天体的运动是最完美、最和谐的匀速圆周运动D．开普勒通过对第谷大量观测数据的深入研究，得出了行星绕太阳运动的轨道是椭圆的结论解析：在太阳系中，包括地球在内的所