人教版必修二萬有引力和航天專題開普勒三定律學案含答案

1、高中物理開普勒三定律、考點突破知識點考名腰求題型分值開普勒二定律知道開普勒行星運動定律以及開普勒行星運動定律的科學價值，了解開普勒第二定律中k值的大小只與中心天體中關(guān)。選擇題計算題410分、重難點提示重點：理解和掌握開普勒行星運動定律，感悟科學精神、科學方法。難點：利用開普勒三大定律解決相關(guān)問題。1 .兩種學說(1)地心說：地球是宇宙的中心，是靜止不動的，太陽、月亮以及其他行星都繞地球運動。(2)日心說：太陽是宇宙的中心，是靜止不動的，地球和其他行星都繞太陽運動。(3)局限性：都把天體的運動看得很神圣，認為天體的運動必然是最完美、最和諧的勻速圓周運動，這與丹麥天文學家第谷的觀測數(shù)據(jù)不符。2 .

2、開普勒定律(1)開普勒第一定律(軌道定律)：所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上。(2)開普勒第二定律(面積定律)：對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積。(3)開普勒第三定律(周期定律)：所有行星的橢圓軌道的半長軸的三次方跟它的公R3轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，即F=k,k是一個對所有行星而言都相同的常量。T23 .行星運動的近似處理(1)行星繞太陽運動的軌道十分接近圓，太陽處在圓心。(2)對某一行星來說，它繞太陽做圓周運動的線速度(或角速度)大小不變，即行星做勻速圓周運動。(3)所有行星軌道半徑的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。例題1

3、關(guān)于行星運動，下列說法正確的是()A.地球是宇宙的中心，太陽、月亮及其他行星都繞地球運動B.太陽是宇宙的中心，地球是圍繞太陽運動的一顆行星C.宇宙每時每刻都是運動的，靜止是相對的D.不論是日心說還是地心說，在研究行星運動時都是有局限性的思路分析：宇宙是一個無限的空間，太陽系只是其中很小的一個星系，日心說的核心是認為太陽是各行星運動的中心。答案：CD例題2下列說法中正確的是()A.太陽系中的八大行星有一個共同的軌道焦點B.太陽系中的八大行星的軌道并不都是橢圓C.行星的運動方向總是沿著軌道的切線方向D.行星的運動方向總是與它和太陽的連線垂直思路分析：太陽系中的八大行星繞太陽運動的軌道都是橢圓,而太

4、陽位于八大行星橢圓軌道的一個共同焦點上，選項A正確，B錯誤；行星的運動是曲線運動，運動方向總是沿著軌道的切線方向，選項C正確。行星從近日點向遠日點運動時，行星的運動方向和它與太陽連線的夾角大于90。；行星從遠日點向近日點運動時，行星的運動方向和它與太陽連線的夾角小于90°,選項D錯誤。答案：AC例題3關(guān)于開普勒行星運動的公式R3R2=k,以下理解正確的是（T2A.k是一個與行星無關(guān)的量B.若地球繞太陽運轉(zhuǎn)軌道的半長軸為R地，周期為T地；月球繞地球運轉(zhuǎn)軌道的半長軸為R月，周期為T月，則T地2T月2C.T表示行星運動的自轉(zhuǎn)周期D.T表示行星運動的公轉(zhuǎn)周期思路分析:半徑的關(guān)系，中心天體不同

5、,R3R2=k是指圍繞太陽運動的行星或者指圍繞某一行星運動的衛(wèi)星的周期與T是公轉(zhuǎn)周期，k是一個與環(huán)繞星體無關(guān)的量，只與被環(huán)繞的中心天體有關(guān)，其值不同，只有圍繞同一天體運動的行星或衛(wèi)星，它們半長軸的三次方與公轉(zhuǎn)周期的二次方之比才是同一常數(shù)，故R地3一一T地2一答案：AD例題4如圖所示，飛船沿半徑為若飛船要返回地面，可在軌道上某點R的圓周繞地球運動，其周期為T,地球半徑為R,A處將速率降到適當?shù)臄?shù)值，從而使飛船沿著以地心為焦點的橢圓軌道運行，橢圓與地球表面在B點相切，求飛船由A點到B點所需要的時間。思路分析：當飛船做半徑為R的圓周運動時,回地面時，從A處降速后沿橢圓軌道運動至B,3的半長軸為a,則

6、當=kT2R3由開普勒第三定律R2=k知，當飛船返T2設(shè)飛船沿橢圓軌道運動的周期為T”，橢圓可解得T”=.（a）3T,kRR由于a=,由A運動到B的時間為2T't=2.T'1可知t=22(R：0)3R3T(RRo)T4RRR02R答案：（RR0）T如圖所示,道（圓形軌道）4R2R發(fā)射同步通訊衛(wèi)星一般都要采用變軌道發(fā)射的方法:點火，衛(wèi)星進入停泊軌;當衛(wèi)星穿過位于赤道平面上的A點時，點火，衛(wèi)星進入轉(zhuǎn)移軌道（橢圓軌道）；當衛(wèi)星到達遠地點B時，點火，進入靜止軌道（同步軌道）。已知停泊軌道的軌道半徑為、周期為丁0,同步軌道的軌道半徑為r周期為則（）A.衛(wèi)星在同步軌道上運行的線速度比在圓形

7、軌道上時大T0T1B.衛(wèi)星在橢圓軌道上運行的周期為-2C.衛(wèi)星在橢圓軌道上運行從A到B時間為T0(r0r12:2r0D.衛(wèi)星在橢圓軌道上運行經(jīng)過思路分析：衛(wèi)星在兩個圓軌道上,A點的速度等于在停泊軌道運行經(jīng)過軌道半徑ri>ro,由萬有引力公式可得:A點的速度GMm2二r2vm一，rv=選項A錯誤；根據(jù)開普勒第三定GM-,衛(wèi)星的軌道半徑越大，其運行的線速度越小,r律，所有地球的衛(wèi)星，無論軌道是圓，還是橢圓，它們半長軸的三次方和運動周期的平方之比是定值。設(shè)衛(wèi)星在橢圓軌道上運行的周期為T,橢圓軌道的半長軸為a,a=叵U，由233開普勒第三定律得：與=3,T=ToM，(10)3,選項B錯誤；衛(wèi)星在

8、橢圓軌道上運行T02T2.2ro7從A到B的時間為T,即T0，(曳上)3,選項C正確；衛(wèi)星在停泊軌道上運行經(jīng)過A點22ro7時，點火，速度變大，做離心運動，進入橢圓軌道，故衛(wèi)星在橢圓軌道上運行經(jīng)過A點的速度大于在停泊軌道上運行經(jīng)過A點的速度，選項D錯誤。答案：C【方法提煉】(1)開普勒第二定律不僅適用于以太陽為中心天體的運動，而且也適用于以地球或其他星體為中心天體的運動。(2)由開普勒第二定律可知：行星從近日點向遠日點運動，其速率減小，而由遠日點向近日點運動，其速率增大。(3)在很短的一段時間內(nèi)，可以認為行星在近日點和遠日點都做圓周運動，根據(jù)弧長公式l=R0和扇形面積公式S=1IR知，S=-R2Qo22滿分訓練：1970年4月24日，我國自行設(shè)計、制造的第一顆人造地球衛(wèi)星東方紅一號”發(fā)射成功，開創(chuàng)了我國航天事業(yè)的新紀元。如圖所示，東方紅一號”的運行軌道為橢圓軌道，其近地點M和遠地點N的高度分別為439km和2384km,則()A.衛(wèi)星在M點的線速度等于N點的線速度B.衛(wèi)星在M點的線速度小于N點的線速度C.衛(wèi)星在M點的線速度大于N點的線速度D.衛(wèi)星在M點的角速度大于N點的角速度思路分析：由于衛(wèi)星與地