61《行星的運(yùn)動(dòng)》（人教版）

1、§6.1行星的運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)目標(biāo)1知道地心說(shuō)和日心說(shuō)的基本內(nèi)容 2知道所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上 3知道所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，且這個(gè)比值與行星的質(zhì)量無(wú)關(guān)，但與太陽(yáng)的質(zhì)量有關(guān) 4理解人們對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)過(guò)程是漫長(zhǎng)復(fù)雜的，真理是來(lái)之不易的 過(guò)程與方法 通過(guò)托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、開普勒等幾位科學(xué)家對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的不同認(rèn)識(shí)，了解人類認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)的曲折性并加深對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的理解情感、態(tài)度與價(jià)值觀 1澄清對(duì)天體運(yùn)動(dòng)裨秘、模糊的認(rèn)識(shí)，掌握人類認(rèn)識(shí)自然規(guī)律的科學(xué)方法 2感悟科學(xué)是人類進(jìn)步不竭的動(dòng)力課程導(dǎo)學(xué)1本節(jié)在了解描

2、述天體運(yùn)動(dòng)的兩種學(xué)說(shuō)的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)討論行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律， 開普勒關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)的三個(gè)定律是本節(jié)的重點(diǎn)。而運(yùn)用開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律對(duì)相關(guān)天體運(yùn)動(dòng)做出正確的解釋是本節(jié)的難點(diǎn)。 2開普勒第一定律又稱軌道定律，它指出：所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道是橢圓，太陽(yáng)位于橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn)上。遠(yuǎn)日點(diǎn)是指_，近日點(diǎn)是指_。不同行星的橢圓軌道是不同的，太陽(yáng)處在這些橢圓的一個(gè)公共焦點(diǎn)上。 3開普勒第二定律又稱面積定律。對(duì)任意一個(gè)行星來(lái)說(shuō)，它與太陽(yáng)的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積。所以行星在離太陽(yáng)比較近時(shí)，運(yùn)動(dòng)速度_。行星在離太陽(yáng)較遠(yuǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)速度_。 4開普勒第三定律又稱周期定律，內(nèi)容是：所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟它的公

3、轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。該定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式是：_。 5對(duì)于多數(shù)大行星來(lái)說(shuō)，它們的運(yùn)動(dòng)軌道很接近圓，因此在中學(xué)階段，可以把開普勒定律簡(jiǎn)化，認(rèn)為行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。行星的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。這樣做使處理問(wèn)題的方法大為簡(jiǎn)化，而得到的結(jié)果與行星的實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況相差并不大。6.開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律，不僅適用于行星，也適用于其它衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)。研究行星運(yùn)動(dòng)時(shí)，開普勒第三定律中的常量k與_有關(guān)，研究月球、人造地球衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)時(shí)，k與_有關(guān)。7. 地心說(shuō)是指_，日心說(shuō)是指_。以現(xiàn)在的目光來(lái)看地心說(shuō)與日心說(shuō)不過(guò)是參考系的改變，但這是一次真正的科學(xué)革命，日心說(shuō)的產(chǎn)生不僅僅是人們追求描

4、繪自然的簡(jiǎn)潔美，更是使得人們的世界觀發(fā)生了重大的變革，意大利科學(xué)家布魯諾曾為此付出生命的代價(jià)！兩種觀點(diǎn)的斗爭(zhēng)反映了科學(xué)與反科學(xué)意識(shí)形態(tài)及宗教神學(xué)的角逐。也能反映科學(xué)發(fā)展與社會(huì)文化發(fā)展的相互關(guān)系。 例題精析例1：地球繞太陽(yáng)的運(yùn)行軌道是橢圓，因而地球與太陽(yáng)之間的距離隨季節(jié)變化。冬至這天地球離太陽(yáng)最近，夏至最遠(yuǎn)。下列關(guān)于地球在這兩天繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)速度大小的說(shuō)法中，正確的是 （ ） A地球公轉(zhuǎn)速度是不變的B冬至這天地球公轉(zhuǎn)速度大C夏至這天地球公轉(zhuǎn)速度大D無(wú)法確定解析：評(píng)注：本題要比較行星在軌道不同位置時(shí)運(yùn)動(dòng)的快慢，可以比較相同時(shí)間內(nèi)行星在不同位置時(shí)運(yùn)動(dòng)的路線長(zhǎng)度，而開普勒第二定律則告訴了我們，相同時(shí)間內(nèi)行

5、星與太陽(yáng)的連線掃過(guò)的面積相等，根據(jù)幾何關(guān)系，可以找到行星與太陽(yáng)的連線掃過(guò)的面積和行星運(yùn)動(dòng)路線長(zhǎng)度的關(guān)系，從而解決問(wèn)題。例2根據(jù)美聯(lián)社2002年10月7日?qǐng)?bào)道，天文學(xué)家在太陽(yáng)系的9大行星之外，又發(fā)現(xiàn)了一顆比地球小得多的新行星，而且還測(cè)得它繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)周期約為288年。若把它和地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道看作圓，問(wèn)它與太陽(yáng)的距離是地球與太陽(yáng)距離的多少倍？（最后結(jié)果可用根式表示）（2003年全國(guó)高考題）解析： 評(píng)注：開普勒第三定律，揭示了行星運(yùn)動(dòng)軌道與運(yùn)動(dòng)周期之間的聯(lián)系。當(dāng)將行星運(yùn)動(dòng)軌道看成圓時(shí)，公式中的半長(zhǎng)軸就是行星運(yùn)動(dòng)的軌道半徑。開普勒定律不僅適用于行星，也適用于圍繞同一行星運(yùn)動(dòng)的各個(gè)衛(wèi)星。一般行星或衛(wèi)星

6、（人造衛(wèi)星），涉及到軌道和周期的問(wèn)題，不管是橢圓軌道還是圓軌道，在中學(xué)物理中通常運(yùn)用開普勒分析、求解。例3飛船沿半徑為R的圓軌道運(yùn)動(dòng)，其周期為T，如果飛船要返回地面，可在軌道上的某一點(diǎn)A處減速，將速度降低到適當(dāng)?shù)臄?shù)值，從而使飛船沿著以地心為焦點(diǎn)的橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，橢圓與地面的B點(diǎn)相切，實(shí)現(xiàn)著陸，如圖所示。如果地球半徑為R0，求飛船由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的時(shí)間。解析： 評(píng)注：運(yùn)用開普勒第三定律計(jì)算天體的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，一般都要尋找運(yùn)動(dòng)時(shí)間與天體做橢圓運(yùn)動(dòng)周期的聯(lián)系，天體運(yùn)動(dòng)的軌道半長(zhǎng)軸（或軌道半徑）則可以通過(guò)幾何關(guān)系與已知長(zhǎng)度聯(lián)系起來(lái)。再用開普勒第三定律建立天體運(yùn)動(dòng)的軌道半長(zhǎng)軸（或軌道半徑）與天體運(yùn)動(dòng)周期聯(lián)系，

7、求得所需要的結(jié)果。學(xué)習(xí)小結(jié)自我評(píng)價(jià)A組1關(guān)于太陽(yáng)系中行星運(yùn)動(dòng)的軌道，以下說(shuō)法正確的是 （ ） A所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是圓B所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓C不同行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的橢圓軌道的半長(zhǎng)軸是不同的D不同行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的橢圓軌道是相同的 2把太陽(yáng)系各行星的運(yùn)動(dòng)近似看作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，比較各行星周期，則離太陽(yáng)越遠(yuǎn)的行星 （ ） A周期越小 B周期越大 C周期都一樣 D無(wú)法確定3一年四季, 季節(jié)更替. 地球的公轉(zhuǎn)帶來(lái)了二十四節(jié)氣的變化. 一年里從立秋到立冬的時(shí)間里, 地球繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)的速度_, 在立春到立夏的時(shí)間里, 地球公轉(zhuǎn)的速度_. (填“變大”、“變小”或“不變”)4有一顆叫谷神的小行星

8、，它離太陽(yáng)的距離是地球離太陽(yáng)的2.77倍,那么它繞太陽(yáng)一周的時(shí)間是_年。5一顆近地人造地球衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的周期為84分鐘，假如月球繞地球運(yùn)行的周期為30天，則月球運(yùn)行的軌道半徑是地球半徑的_倍。6天文觀測(cè)發(fā)現(xiàn)某小行星繞太陽(yáng)的周期是27地球年，它離太陽(yáng)的最小距離是地球軌道半徑的2倍，求該小行星離太陽(yáng)的最大距離是地球軌道半徑的幾倍？7天文學(xué)者觀測(cè)到哈雷慧星的周期是75年，離太陽(yáng)最近的距離是8.9×1010m，但它離太陽(yáng)最遠(yuǎn)的距離不能測(cè)得。試根據(jù)開普勒定律計(jì)算這個(gè)最遠(yuǎn)距離。（太陽(yáng)系的開普勒常量k=3.354×1018m3/s2）8月球的質(zhì)量約為735×1022kg繞地球

9、運(yùn)行的軌道半徑是384×105km，運(yùn)行周期是27.3天，則月球受到地球所施的向心力的大小是多少？ 9宇宙飛船進(jìn)入一個(gè)圍繞太陽(yáng)運(yùn)行的近似圓形軌道，如果軌道半徑是地球軌道半徑的9倍，那么宇宙飛船繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期是多少年？10一個(gè)近地（軌道半徑可以認(rèn)為等于地球半徑）衛(wèi)星，繞地球運(yùn)動(dòng)的周期為84分鐘，而地球同步通信衛(wèi)星則位于地球赤道上方高空，它繞地球運(yùn)行的周期等于地球自轉(zhuǎn)的周期，試估算地球同步通信衛(wèi)星的高度。B組11現(xiàn)在看來(lái)“日心說(shuō)”和“地心說(shuō)”兩種說(shuō)法都有局限，都認(rèn)為宇宙有一個(gè)中心天體，它是靜止的，區(qū)別在于中心天體不同。請(qǐng)你閱讀相關(guān)資料，談?wù)劇叭招恼f(shuō)”的建立在人類對(duì)天體運(yùn)動(dòng)認(rèn)識(shí)史上的意義。 12一個(gè)