第七章第一節(jié)行星的運動（原卷版）

第七章第一節(jié)行星的運動——精剖細解學(xué)習(xí)講義知識點：行星的運動1、兩種對立的學(xué)說學(xué)說內(nèi)容代表人物缺點地心說地球是宇宙的中心，是靜止不動的；太陽、月球以及其他星體都繞地球運動。托勒密兩種學(xué)說都不完善，太陽、地球等天體都是運動的，鑒于當(dāng)時自然科學(xué)的認(rèn)識能力，日心說比地心說更先進，日心說能更完美地解釋天體的運動。以后的觀測事實表明，哥白尼日心說有一定的優(yōu)越性。但是，限于哥白尼時代科學(xué)發(fā)展的水平，哥白尼學(xué)說存在兩大缺點：①把太陽當(dāng)作宇宙的中心。實際上太陽僅是太陽系的中心天體，而不是宇宙的中心。②沿用了行星在圓形軌道上做勻速圓周運動的陳舊觀念。實際上行星軌道是橢圓的，行星的運動也不是勻速的。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做勻速圓周運動；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；與日地距離相比，其他恒星離地球都十分遙遠，比日地間的距離大得多。哥白尼人類對行星運動規(guī)律的認(rèn)識：遠古時期認(rèn)為是天圓地方；140年托勒密提出地心說；1543年哥白尼提出日心說；1600年開普勒任第谷的助手，開始行星觀察數(shù)據(jù)的收集和整理；1609年開普勒發(fā)表了行星運動的第一和第二定律；1619年開普勒又發(fā)表了行星運動的第三定律。1．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，所有天體都繞太陽運動C．太陽是靜止不動，地球和其他行星都繞太陽運動D．“地心說”和哥白尼提出的“日心說”現(xiàn)在看來都是不正確的2．物理學(xué)的發(fā)展極大地豐富了人類對物質(zhì)世界的認(rèn)識,推動了科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新和革命,促進了物質(zhì)生產(chǎn)的繁榮與人類文明的進步.關(guān)于物理學(xué)發(fā)展過程中的認(rèn)識，下列說法正確的是（）A．牛頓第一定律是利用邏輯思維對事實進行分析的產(chǎn)物，不可能用實驗直接驗證B．開普勒研究了行星運動，從中發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律C．愛因斯坦利用扭秤測出了萬有引力常量，被譽為能“稱出地球質(zhì)量的人”D．瓦特提出了太陽是宇宙中心為主要觀點的“日心說”3．關(guān)于行星運動的規(guī)律，下列說法符合史實的是（

）A．開普勒在牛頓定律的基礎(chǔ)上，導(dǎo)出了行星運動的規(guī)律B．開普勒在天文觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，總結(jié)出了行星運動的規(guī)律C．開普勒總結(jié)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D．開普勒總結(jié)出了行星運動的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律2、開普勒三大定律開普勒三大定律的內(nèi)容定律內(nèi)容圖示/公式開普勒第一定律(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。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。開普勒第三定律(周期定律)所有行星的軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。，k是一個與行星無關(guān)的常量。對開普勒三大定律的理解：1、開普勒第一定律解決了行星運動的軌道問題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，如下圖所示，不同行星繞太陽運動的橢圓軌道是不同的。開普勒第一定律說明了太陽不是位于橢圓的中心，不同的行星不是位于同一橢圓軌道，而且不同行星的橢圓軌道一般不在同一平面內(nèi)。2、開普勒第二定律比較了某個行星在橢圓軌道上不同位置的速度大小問題如下圖所示，在相等的時間內(nèi)，面積SA＝SB，這說明離太陽越近，行星在相等時間內(nèi)經(jīng)過的弧長越長，即行星在遠日點a的速率最小，在近日點b的速率最大。近日點是行星距離太陽最近的點，遠日點則為行星距離太陽最遠的點。根據(jù)開普勒第二定律可知同一行星在近日點時速度最大，在遠日點時速度最小。3、開普勒第三定律比較了不同行星周期的長短問題橢圓軌道的半長軸a如下圖所示。由開普勒第三定律可知橢圓軌道半長軸越長的行星，其公轉(zhuǎn)周期越長，該定律既適用于行星繞太陽的運動，也適用于衛(wèi)星繞地球的運動，對于地球衛(wèi)星，常量k只與地球有關(guān)，而與衛(wèi)星無關(guān)，也就是說k值的大小由中心天體決定。遇到題目中橢圓軌道求周期的情景時一般考慮開普勒第三定律。該定律也適用與圓軌道，此時半長軸a為半徑r，即。高中階段行星繞太陽的運動通常按圓軌道處理。因此高中階段的開普勒三大定律可以這樣理解：①多數(shù)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速率不變，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。繞同一中心天體運動的兩顆行星的軌道半徑分別為R1、R2，公轉(zhuǎn)周期分別為T1、T2，則有。要注意長軸是指橢圓中過焦點與橢圓相交的線段，半長軸即長軸的一半，注意它和遠日點到太陽的距離不同。4．對于開普勒定律的理解，下列說法不正確的是（）A．開普勒根據(jù)第谷對行星的觀測數(shù)據(jù)，總結(jié)得出了開普勒三定律B．行星圍繞太陽運動的軌道半徑跟它公轉(zhuǎn)周期成正比C．行星圍繞太陽運動的軌跡是橢圓，太陽處于橢圓的一個焦點上D．行星距離太陽越近，其運動速度越大，距離太陽越遠，其運動速度越小5．2022年2月4日北京冬奧會開幕式以二十四節(jié)氣為倒計時，最后定格于立春節(jié)氣，驚艷全球，二十四節(jié)氣，代表著地球在公轉(zhuǎn)軌道上的二十四個不同的位置，如圖所示，從天體物理學(xué)可知地球沿橢圓軌道繞太陽運動所處四個位置，分別對應(yīng)我國的四個節(jié)氣，以下說法正確的是（）A．地球繞太陽運行方向（正對紙面）是順時針方向B．地球繞太陽做勻速率橢圓軌道運動C．地球從夏至至秋分的時間小于地球公轉(zhuǎn)周期的四分之一D．冬至?xí)r地球公轉(zhuǎn)速度最大6．關(guān)于行星繞太陽運動的說法正確的是(

)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．某行星繞太陽運動，它離太陽越近速率越小D．所有行星軌道半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等7．火星和地球都繞太陽運動，已知火星離太陽較遠，下列說法正確的是（）A．太陽在火星運動軌道的中心處B．火星和地球在同一橢圓軌道上運動C．火星公轉(zhuǎn)周期比地球公轉(zhuǎn)周期大D．火星軌道半長軸比地球軌道半長軸小8．海王星繞太陽的公轉(zhuǎn)軌道是個橢圓，公轉(zhuǎn)周期為，其近日點到太陽的距離為a，遠日點到太陽的距離為b，半短軸的長度為c，A、B、C、D分別為長短軸的端點，如圖所示。若太陽的質(zhì)量為M，萬有引力常量為G，忽略其他行星對它的影響，則下列說法正確的是（

）A．海王星從A→B→C的過程中，速率逐漸變大B．海王星從A→B所用的時間等于C．海王星從B→C→D的過程中所用的時間與從D→A→B的過程中所用的時間相等D．由開普勒行星運動定律知，所有行星繞太陽運行的軌道不一定在同一個平面內(nèi)9．地球和金星沿各自的橢圓軌道繞太陽運行，根據(jù)開普勒行星運動定律可知（）A．太陽位于金星運行軌道的中心B．它們在近日點速度小于遠日點速度C．地球和金星公轉(zhuǎn)周期的平方之比等于它們軌道半長軸的立方之比D．地球和金星繞太陽運行速度的大小始終相等多選題10．由數(shù)學(xué)知識知，橢圓的焦距與半長軸長度的比值稱為橢圓的離心率，用e表示，e越接近1，橢圓越扁。下表是太陽系部分行星橢圓軌道的半長軸和離心率的數(shù)值，其中半長軸以地球軌道的半長軸為單位。從表中數(shù)據(jù)看，關(guān)于橢圓軌道最扁的行星以及木星的公轉(zhuǎn)周期，下列說法正確的是（

）行星水星金星地球火星木星半長軸a0.3870.7231.0001.5245.205離心率e0.2060.0070.0170.0930.048A．金星橢圓軌道最扁 B．水星橢圓軌道最扁C．木星的公轉(zhuǎn)周期約為12年 D．木星的公轉(zhuǎn)周期約為76年11．如圖是某行星繞太陽運行的橢圓軌道示意圖，下列說法正確的是（）A．太陽處在橢圓軌道的一個焦點上B．圖中行星與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過的面積相等C．對于任意一個行星，在近日點的速率小于在遠日點的速率D．距離太陽越遠的行星運行周期越長12．行星沿不同的橢圓軌道繞太陽運動，根據(jù)開普勒行星運動定律可知（

）A．所有橢圓軌道的中心重合，太陽處在該中心上B．所有行星都是在近日點速度比在遠日點的速度大C．橢圓軌道半長軸長的行星，繞太陽運行一周的時間也長D．如果將行星的軌道近似看作圓，則行星做勻速圓周運動13．關(guān)于開普勒行星運動定律，下列說法正確的是A．所有行星圍繞太陽的運動軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上B．對于任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積C．表達式R3/T2=k,k是一個與行星無關(guān)的常量D．表達式R3/T2=k,T代表行星運動的自轉(zhuǎn)周期14．對開普勒第一定律的理解，下列說