行星的運動（開普勒三定律）導(dǎo)學(xué)案 高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊

第頁第七單元第1節(jié)行星的運動：開普勒三定律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焦點上開普勒第二定律對于每一個行星而言，太陽和行星的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積開普勒第三定律所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值（k）都相等a1．a(chǎn)指橢圓軌道的半長軸，T指行星運動的公轉(zhuǎn)周期（繞中心天體運行一周的時間）2．k是一個常數(shù)，對于繞同一中心天體運動的行星來說，k的大小與行星無關(guān)，只與中心天體有關(guān)將橢圓軌道按圓形軌道處理，開普勒定律描述為：【例1】天體物理學(xué)史16世紀(jì)，哥白尼根據(jù)天文觀測的大量資料，經(jīng)過40多年的天文觀測和潛心研究，提出“日心說”的如下四個基本論點，這四個論點目前看存在缺陷的是（） A．宇宙的中心是太陽，所有行星都在繞太陽作勻速圓周運動 B．地球是繞太陽作勻速圓周運動的行星，月球是繞地球作勻速圓周運動的衛(wèi)星，它繞地球運轉(zhuǎn)的同時還跟地球一起繞太陽運動 C．天穹不轉(zhuǎn)動，因為地球每天自西向東自轉(zhuǎn)一周，造成天體每天東升西落的現(xiàn)象 D．與日地距離相比，恒星離地球都十分遙遠(yuǎn)，比日地間的距離大得多【例2】開普勒二定律應(yīng)用某行星沿橢圓軌道運行，遠(yuǎn)日點離太陽的距離為a，近日點離太陽的距離為b，過遠(yuǎn)日點時行星的速率為va，則過近日點時的速率為（） A．vb=bavaB．vb=abvaC．vb=abva【練1】開普勒二定律應(yīng)用一顆人造地球衛(wèi)星繞地球做橢圓運動，地球位于橢圓軌道的一個焦點上，如圖所示，地球距離衛(wèi)星的近地點A的距離為L，距離衛(wèi)星的遠(yuǎn)地點B的距離為s，求衛(wèi)星在A點和B點的速度之比。【例3】開普勒三定律應(yīng)用地球的公轉(zhuǎn)軌道接近圓，但彗星的運動軌道則是一個非常扁的橢圓．天文學(xué)家哈雷曾經(jīng)在1682年跟蹤過一顆彗星，他算出這顆彗星軌道的半長軸約等于地球公轉(zhuǎn)半徑的18倍（如圖），并預(yù)言這顆彗星將每隔一定時間就會出現(xiàn)．哈雷的預(yù)言得到證實，該彗星被命名為哈雷彗星．哈雷彗星最近出現(xiàn)的時間是1986年，請你根據(jù)開普勒行星運動第三定律估算，它下次飛近地球?qū)⒃谀囊荒?？總結(jié)不同行星相關(guān)量的比較：（1）首先判斷兩個行星的中心天體是否相同，只要對同一中心天體開普勒定律才成立（2）明確題中給出的關(guān)系，如周期關(guān)系，半徑關(guān)系等（3）根據(jù)開普勒定律作出判斷1．如圖所示，火星和地球都在圍繞著太陽旋轉(zhuǎn)，其運行軌道是橢圓。根據(jù)開普勒行星運動定律可知（） A．太陽位于地球運行軌道的中心 B．地球靠近太陽的過程中，運行速率減小 C．火星遠(yuǎn)離太陽的過程中，它與太陽的連線在相等時間內(nèi)掃過的面積逐漸增大 D．火星繞太陽運行一周的時間比地球的長2．中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)組網(wǎng)完成，具備區(qū)域?qū)Ш?、定位和授時能力，定位精度為分米、厘米級別，測速精度為0.2米/秒，授時精度為10納秒。北斗導(dǎo)航在軌工作的33顆衛(wèi)星軌道半徑有兩種，一種是軌道半徑為42000公里的同步地球軌道，另一種是軌道半徑為28000公里的中圓地球軌道，則在中圓地球軌道上運行的衛(wèi)星的周期約為（） A．5小時B．13小時C．16小時D．44小時3．關(guān)于行星繞太陽運動過程中，下列說法正確的是（） A．開普勒第三定律r3T B．行星在橢圓軌道上繞太陽運動的過程中，其速度隨行星與太陽之間距離的變化而變化，距離小時速度小，距離大時速度大C．所有行星繞太陽運動的周期都是相等的 D．相同的時間內(nèi)，同一行星與太陽連線掃過的面積不相等4．關(guān)于天體的運動，下列說法正確的是（） A．日心說是哥白尼提出的，觀點是行星繞太陽做橢圓運動 B．開普勒第一定律認(rèn)為：行星繞太陽運動時太陽在軌道的中心 C．k=r3 D．行星繞太陽運動時，所有行星都在同一軌道上5．開普勒的行星運動規(guī)律也適用于其他天體或人造衛(wèi)星的運動，某人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，其軌道半徑為月球繞地球軌道半徑的13 A．1～4天 B．4～8天 C．8～16天 D．16～20天6．關(guān)于行星繞太陽的運動，下列說法中不正確的是（） A．行星繞太陽沿橢圓軌道運動時，在近日點所受到的引力較大，在遠(yuǎn)日點所受到的引力較小 B．行星繞太陽運動時，太陽位于橢圓軌道的中心 C．行星繞太陽沿橢圓軌道運動時，在近日點的速度較大，在遠(yuǎn)日點的速度較小 D．繞太陽運動的所有行星的軌道半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期二次方的比值都相等7．在天文學(xué)上，春分、夏至、秋分、冬至將一年分為春、夏、秋、冬四季。如圖所示，從地球繞太陽的運動規(guī)律分析，下列判斷正確的是（） A．在冬至日前后，地球繞太陽的運行速率較大 B．在夏至日前后，地球繞太陽的運行速率較大 C．春夏兩季比秋冬兩季時間短 D．春夏兩季比秋冬兩季時間長8．地球的公轉(zhuǎn)軌道接近圓，但彗星的運動軌道則是一個非常扁的橢圓天文學(xué)家哈雷曾經(jīng)在1682年跟蹤過一顆彗星，他算出這顆彗星軌道的半長軸約等于地球公轉(zhuǎn)半徑的18倍，如圖所示，并預(yù)言這顆彗星將每隔一定時間就會出現(xiàn)哈雷的