第1節(jié) 天體運動

第三章萬有引力定律

第1節(jié)天體運動核心素養(yǎng)導學

物理觀念(1)了解人類對行星運動規(guī)律的認識歷程，知道地心說和日心說。(2)知道開普勒行星運動定律的內(nèi)容，掌握行星運行的軌道特點和運動規(guī)律?？茖W思維理解并能應用開普勒行星運動定律解答有關問題?？茖W態(tài)度與責任(1)認識到科學研究一般從最基本的觀念開始，憑借對現(xiàn)象的觀測、模型的構建以及模型與事實之間的偏差，不斷修正原有的觀念和模型，使其逐步接近真實，獲得物理規(guī)律。(2)知道科學包含大膽的想象和創(chuàng)新，尊重客觀事實，堅持實事求是科學研究的基本態(tài)度和社會責任。一、地心說與日心說1．地心說：

位于宇宙的中心，是靜止不動的，太陽、月球以及其他天體都繞

轉動。2．日心說：

是靜止不動的，地球和其他行星都繞

轉動。二、開普勒行星運動定律定律內(nèi)容圖示開普勒第一定律所有的行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個

上地球地球太陽太陽焦點續(xù)表面積周期1.如下圖甲、乙分別表示行星運動的不同學說。甲、乙各表示什么學說？提示：甲表示地心說，乙表示日心說?！痢痢獭列轮獙W習(一)|對開普勒定律的理解[任務驅動])如圖所示為地球繞太陽的運行軌道及對應的四個節(jié)氣。請根據(jù)曲線運動的特點比較秋冬兩季和春夏兩季對應的時間，哪兩季更長一些。提示：春夏兩季對應時間更長。

[針對訓練]1．(多選)如圖所示，對開普勒第一定律的理解，下列說法中正確的是

(

)A．在行星繞太陽運動一周的時間內(nèi)，它離太陽的距離是不變的B．在行星繞太陽運動一周的時間內(nèi)，它離太陽的距離是變化的C．某個行星繞太陽運動的軌道一定是在某一固定的平面內(nèi)D．某個行星繞太陽運動的軌道一定不在一個固定的平面內(nèi)解析：根據(jù)開普勒第一定律的內(nèi)容可以判定：行星繞太陽運動的軌道是橢圓，有時遠離太陽，有時靠近太陽，所以它離太陽的距離是變化的，選項A錯誤，B正確；行星圍繞著太陽運動，運動的軌道都是橢圓，所以某個行星繞太陽運動的軌道一定是在某一固定的平面內(nèi)，選項C正確，D錯誤。答案：BC

2．關于行星運動的規(guī)律，下列說法符合史實的是

(

)A．第谷總結出了行星按照橢圓軌道運行的規(guī)律B．開普勒在牛頓運動定律的基礎上，導出了行星運動的規(guī)律C．開普勒在天文觀測數(shù)據(jù)的基礎上，總結出了行星運動的規(guī)律D．開普勒總結出了行星運動的規(guī)律，找出了行星按照這些規(guī)律運動的原因解析：開普勒在第谷觀測數(shù)據(jù)的基礎上，總結出了行星運動的規(guī)律，與牛頓運動定律無聯(lián)系，選項A、B錯誤，C正確；開普勒總結出了行星運動的規(guī)律，但沒有找出行星按照這些規(guī)律運動的原因，選項D錯誤。答案：C

3．關于行星繞太陽運動的下列說法中正確的是

(

)A．所有行星都在同一橢圓軌道上繞太陽運動B．行星繞太陽運動時，太陽位于行星軌道的中心處C．行星在橢圓軌道上繞太陽運動的過程中，其速度與行星和太陽之間的距離

有關，距離小時速度小，距離大時速度大D．軌道半長軸越短的行星運動周期越短新知學習(二)|開普勒定律的應用[重點釋解]1．行星運動的近似處理2．開普勒第三定律的應用(1)橢圓軌道——如彗星的運動

知道了彗星的周期，就可以由開普勒第三定律計算彗星軌道的半長軸長度。反之，知道了彗星軌道的半長軸也可以求出彗星的周期。(2)近似圓軌道——如行星的運動

知道了行星到太陽的距離，就可以由開普勒第三定律計算或比較行星繞太陽運行的周期。反之，知道了行星的周期，也可以計算或比較其到太陽的距離。[典例體驗][典例]飛船沿半徑為R的圓周繞地球運動，其周期為T。如果飛船要返回地面，可在軌道上某點A處，將速率降低到適當數(shù)值，從而使飛船沿著以地心為焦點的橢圓軌道運動，橢圓和地球表面在B點相切，如圖所示。如果地球半徑為R0，求飛船由A點運動到B點所需要的時間。/方法技巧/應用開普勒第三定律解題的步驟(1)首先判斷兩個行星的中心天體是否相同，只有對同一個中心天體開普勒第三定律才成立。(2)明確題中給出的周期關系或半徑關系。(3)根據(jù)開普勒第三定律列式求解。

[針對訓練]1．(2022·遼寧營口學考檢測)如圖是行星繞太陽運行的示意圖，

下列說法正確的是

(

)A．速率最大點是B點

B．速率最小點是C點C．行星從A點運動到B點做減速運動D．行星從A點運動到B點做加速運動解析：由開普勒第二定律知行星與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過的面積相等，A點為近日點，速率最大，B點為遠日點，速率最小，故選項A、B錯誤；行星由A點到B點的過程中，離太陽的距離越來越遠，所以行星的速率越來越小，故選項C正確，D錯誤。答案：C

2．木星的公轉周期約為12年，如把地球到太陽的距離作為1天文單位，則木星到太陽的距離約為

(

)A．2天文單位 B．4天文單位C．5.2天文單位 D．12天文單位一、好素材分享——看其他教材如何落實核心素養(yǎng)

科學思維——開普勒第二定律的應用1．(選自粵教版新教材“討論與交流”)某行星在近日點到太陽的距離為a，在遠日點到太陽的距離為b，過近日點時行星的速率為va，過遠日點時的速率vb約為多少？(提示：計算足夠短的時間內(nèi)行星與太陽連線掃過的面積)

科學態(tài)度與責任——中國古代天文學的成就2．(選自粵教版新教材“資料活頁”)中國是世界上天文學起步最早、發(fā)展最快的國家之一，在世界天文學發(fā)展史上占據(jù)重要地位。我國古代天文學的成就主要包括三個方面：天象觀測、儀器創(chuàng)制和歷法編訂。

在天象觀測方面，我國有世界上最早最完整的天象記載，無論是對太陽、月亮、行星、彗星等天體，還是對日食、月食、太陽黑子、日珥、流星雨等罕見天象，都有著歷史悠久而豐富的記載，且記錄精確、描述詳盡。這些記載至今仍有很高的科學價值。在儀器創(chuàng)制方面，我國古代創(chuàng)造性地設計和制造了許多精巧的觀察和測量儀器。西周時期，天文學家用圭表度量日影長度，確定冬至、夏至等一年的二十四個節(jié)氣，以指導農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)。東漢的張衡(78—139)創(chuàng)制了利用流水作為動力的水運渾象(俗稱“渾天儀”)。元代的郭守敬(1231—1316)先后創(chuàng)制和改進了十多種天文儀器，如簡儀、高表和仰儀等。在歷法編訂方面，我國古代歷法不僅包括節(jié)氣的推算、每月日數(shù)的分配、月和閏月的安排等，還包括日食、月食發(fā)生時刻的計算和預報、五大行星位置的推算和預報等。1281年實施的《授時歷》，采用365.2425日作為一個回歸年的長度。這個數(shù)值與現(xiàn)今世界上通用的公歷值相同，比西方早了300年。繼承我國古代天文學者的科學精神，再創(chuàng)我國天文學的新輝煌，是我們應有的擔當。二、新題目精選——品立意深處所蘊含的核心價值1．自古以來，當人們仰望星空時，天空中壯麗璀璨的景象便吸引了人們的注意，人類用智慧的頭腦不斷地探索星體運動的奧秘。下列對星體運動認識的敘述中符合現(xiàn)代認識觀點的是

(

)A．人們觀測到太陽每天都要東升西落，這說明地球是靜止不動的，是宇宙的中心B．人們觀測到行星繞太陽做圓周運動，這說明太陽是靜止不動的，是宇宙的中心C．人們認為天體的運動是神圣的，因此天體的運動是最完美、最和諧的勻速圓周運動D．開普勒通過對第谷大量觀測數(shù)據(jù)的深入研究，得出了行星繞太陽運動的軌道是橢圓的結論解析：在太陽系中，包括地球在內(nèi)的所