2019届二轮复习　行星的运动课件（23张） 23页

　行星的运动 学习 目标 1. 了解人类对行星运动规律的认识历程，了解观察在认识行星运动规律中的作用 . 2. 初步理解开普勒行星运动定律，了解 k 值的大小只与中心天体有关 . 3. 知道开普勒行星运动定律的科学价值 . 考试 要求 学考 选考 a a 一、两种对立的学说 1. 地心说 (1 ) 是 宇宙的中心，是静止不动的； (2) 太阳、月亮以及其他行星都 绕 运动 ； (3) 地心说的代表人物是古希腊 科学家 . 地球 地球 托勒密 2. 日心说 (1 ) 是 宇宙的中心，是静止不动的，所有行星都绕太阳 做 _____________ ； (2) 地球是 绕 旋转的 行星；月球是 绕 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旋转； (3) 太阳静止不动，因为地球每天自西向东自转一周，造成太阳每天东升西落的现象； (4) 日心说的代表人物 是 . 太阳 匀速圆周运动 太阳 地球 哥白尼 3. 局限性 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 ，但计算所得的数据和丹麦 天文学家 的 观测数据不符 . 匀速圆周 第谷 二、开普勒行星运动定律 1. 第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道 都是 ， 太阳 处在 _________ 上 . 2. 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 . 3. 第三定律：所有行星的轨道 的 跟它的 ________________ 的 比值都相等 . 其表达式 为 _______ ， 其中 a 是椭圆轨道的半长轴， T 是 行 星 绕太阳公转的周期， k 是一个与 行星 ( 填 “ 有关 ” 或 “ 无关 ” ) 的常量 . 椭圆 椭圆的一 个焦点 相等的面积 半长轴的三次方 公转周期的二次方 无关 答案 即 学即 用 判断下列说法的正误 . (1) 太阳是整个宇宙的中心，其他天体都绕太阳运动 .( ) (2) 太阳系中所有行星都绕太阳做匀速圆周运动 .( ) (3) 太阳系中所有行星都绕太阳做椭圆运动，且它们到太阳的距离各不相同 .( ) (4) 太阳系中越是离太阳远的行星，运行周期就越大 .( ) (5) 围绕太阳运动的各行星的速率是不变的 .( ) (6) 在中学阶段可近似认为地球围绕太阳做匀速圆周运动 .( ) × × √ √ × √ 重点探究 一、对开普勒定律的理解 1. 开普勒第一定律解决了行星的轨道问题 . 图 1 行星的轨道都是椭圆，如图 1 甲所示 . 不同行星绕太阳运动的椭圆轨道是不同的，太阳处在椭圆的一个焦点上，如图乙所示，即所有轨道都有一个共同的焦点 —— 太阳 . 因此开普勒第一定律又叫轨道定律 . 2. 开普勒第二定律解决了行星绕太阳运动的速度 大小 问题 . (1) 如图 2 所示，如果时间间隔相等，由开普勒第二 定 律 知，面积 S A ＝ S B ，可见离太阳越近，行星在相等 时 间 内经过的弧长越长，即行星的速率越大 . 因此开普 勒 第二 定律又叫面积定律 . 图 2 (2) 近日点、远日点分别是行星距离太阳的最近点、最远点 . 同一行星在近日点速度最大，在远日点速度最小 . (2) 该定律也适用于卫星绕地球的运动，其中常量 k 与 卫星无关，只与地球有关，也就是说 k 值大小由中心天体决定 . 3. 开普勒第三定律解决了行星周期的长短问题 . 图 3 (1) 如图 3 所示， 由 ＝ k 知椭圆轨道半长轴越长的 行星 ，其公转周期越大，因此第三定律也叫周期 定律 . 常量 k 与行星无关，只与太阳有关 . 例 1 　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. 太阳位于木星运行轨道的中心 B. 火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等 C. 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 D. 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 √ 答案 解析 解析 　 太阳位于木星运行椭圆轨道的一个焦点上，选项 A 错误 . 由于 火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，火星和木星绕太阳运行的速度大小在变化，选项 B 错误 . 根据 开普勒行星运动定律可知，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，选项 C 正确 . 相同 时间内，火星与太阳连线扫过的面积不等于木星与太阳连线扫过的面积，选项 D 错误 . A. v a ＝ v b B. v a > v b C. v a < v b D . 无法确定 例 2 　如图 4 所示，某行星沿椭圆轨道运行，远日点离太阳的距离为 a ，近日点离太阳的距离为 b ，过远日点时行星的速率为 v a ，过近日点时行星的速率为 v b ， 则 √ 答案 解析 图 4 解析 　 由开普勒第二定律知，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积，所以远日点速率小 . 1. 开普勒定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕地球的运动 . 2. 由开普勒第二定律知：当离太阳比较近时，行星运行的速度比较快，而离太阳比较远时，行星运行的速度比较慢 . 3. 在开普勒第三定律中，所有行星绕太阳转动的 k 值均相同；但对不同的天体系统 k 值不相同 . k 值的大小由系统的中心天体决定 . 归纳总结 二、行星运动的近似处理 由于大多数行星绕太阳运动的轨道与圆十分接近，因此，在中学阶段的研究中可以按圆周运动处理，这样，开普勒三定律就可以这样表述： (1) 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 ) 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， 即 ＝ k . 例 3 　 (2018· 牌头中学第一学期期中考试 ) 长期以来 “ 卡戎星 (Charon) ” 被认为是冥王星唯一的卫星，它的公转轨道半径 r 1 ＝ 19 600 km ，公转周期 T 1 ＝ 6.39 天 .2006 年 3 月，天文学家发现两颗冥王星的小卫星，其中一颗的公转半径 r 2 ＝ 48 000 km ，则它的公转周期 T 2 最接近 于 A.15 天 B.25 天 C.35 天 D.45 天 √ 答案 解析 开普勒第三定律揭示的是不同行星运动快慢的规律，应用时要注意以下两个问题： (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之后，根据开普勒第三定律列式求解 . 总结 提升 答案 针对训练 　木星和地球都绕太阳公转，木星的公转周期约为 12 年，地球与太阳的距离为 1 天文单位，则木星与太阳的距离约 为 A.2 天文单位 B.5.2 天文单位 C.10 天文单位 D.12 天文单位 解析 　 根据开普勒第三 定律 ＝ k ，得 r ＝ ， 设地球与太阳的距离 为 r 1 ，木星与太阳的距离为 r 2 ，则 得 所以 r 2 ≈ 5.2 r 1 ＝ 5.2 天文单位，选项 B 正确 . √ 解析 达标检测 1. ( 对开普勒第三定律的认识 ) 关于开普勒行星运动规律的 表达式 ＝ k ，以下理解正确的 是 A. k 是一个与行星有关的常量 B. a 代表行星的球体半径 C. T 代表行星运动的自转周期 D. T 代表行星绕中心天体运动的公转周期 答案 1 2 3 √ 解析 　 开普勒第三定律 公式 ＝ k ， k 是一个与行星无关的常量，与中心天体有关，选项 A 错误 ； a 代表行星椭圆轨道的半长轴，选项 B 错误 ； T 代表行星绕中心天体运动的公转周期，选项 C 错误， D 正确 . 解析 2. ( 对开普勒第三定律的理解 ) 关于太阳系八大行星的运动，以下说法正确的 是 A. 行星轨道的半长轴越长，自转周期就越大 B. 行星轨道的半长轴越长，公转周期就越小 C. 水星的半长轴最短，公转周期最大 D. 海王星离太阳 “ 最远 ” ，绕太阳运动的公转周期最大 答案 √ 解析 　 行星的自转周期与其轨道半长轴无关， A 错误； ＝ k 知，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， B 、 C 错误， D 正确 . 解析 1 2 3 3. ( 开普勒第二定律的应用 ) 某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图 5 所示， F 1 和 F 2 是椭圆轨道的两个焦点，行星在 A 点的速率比在 B 点的大，则太阳 位于 答案 图 5 A. F 2 B. A C. F 1 D. B √ 解析 　 根据开普勒第二定律：太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积，因为行星在 A 点的速率比在 B 点的速率大，所以太阳在离 A 点近的焦点上，故太阳位于 F 2 . 解析 1 2 3