1、第三章,1 天体运动,学习目标 1.了解地心说和日心说两种学说的内容. 2.了解开普勒行星运动三定律的内容. 3.了解人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，来之不易.,内容索引, 重点知识探究, 当堂达标检测,自主预习梳理,自主预习梳理,一、两种对立学说 1.地心说是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮及其他行星都绕_ 运动. 2.日心说是宇宙的中心，是静止不动的，地球和其他行星都绕 运动.,地球,地球,太阳,太阳,二、开普勒行星运动定律 1.第一定律：所有的行星绕太阳运动的轨道都是 ，太阳处在_上. 2.第二定律：从太阳到行星的连线在相等的时间内扫过 . 3.第三定律：行星轨道 与 的比值是
2、一个常量.其表达式为 ，其中r是椭圆轨道的半长轴，T是行星绕太阳公转的周期，k是一个与行星 (填“有关”或“无关”)的常量.,椭圆,所有椭圆,的一个焦点,相等的面积,半长轴的三次方,公转周期的二次方,无关,1.判断下列说法的正误. (1)太阳是整个宇宙的中心，其他天体都绕太阳运动.( ) (2)太阳系中所有行星都绕太阳做匀速圆周运动.( ) (3)太阳系中所有行星都绕太阳做椭圆运动，且它们到太阳的距离各不相同.( ) (4)太阳系中越是离太阳远的行星，运行周期就越大.( ) (5)围绕太阳运动的各行星的速率是不变的.( ) (6)在中学阶段可近似认为地球围绕太阳做匀速圆周运动.( ),2.如图
3、1所示是某行星围绕太阳运行的示意图，则行星在A点的速率_(填“大于”“等于”或“小于”)在B点的速率.,大于,图1,重点知识探究,一、对开普勒定律的理解,(1)古人认为太阳、行星等天体做什么运动？开普勒认为行星做什么样的运动？他是怎样得出这一结论的？,答案,答案 古人认为天体做匀速圆周运动.开普勒认为行星做椭圆运动.他发现假设行星做匀速圆周运动，计算所得的数据与观测数据不符，只有认为行星做椭圆运动，才能解释这种差别.,(2)开普勒行星运动定律在哪几个方面描述了行星绕太阳运动的规律？,答案 从行星运动轨道、行星运动的线速度变化以及轨道与周期的关系三方面揭示了行星运动的规律.,1.开普勒第一定律解
4、决了行星的轨道问题.,图2 图3,行星的轨道都是椭圆，如图2所示，不同行星绕太阳运动的椭圆轨道是不同的，太阳处在椭圆的一个焦点上，如图3所示，即所有轨道都有一个共同的焦点太阳.因此开普勒第一定律又叫轨道定律.,2.开普勒第二定律解决了行星绕太阳运动的速度大小问题. (1)如图4所示，如果时间间隔相等，由开普勒第二定律知，面积SASB，可见离太阳越近，行星在相等时间内经过的弧长越长，即行星的速率越大.因此开普勒第二定律又叫面积定律.(2)近日点、远日点分别是行星距离太阳的最近点、最远点.同一行星在近日点速度最大，在远日点速度最小.,图4,3.开普勒第三定律解决了行星周期的长短问题.(如图5),图
5、5,(1)由 k知椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越长，因此第三定律也叫周期定律.常数k与行星无关，只与太阳有关. (2)该定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕地球的运动，其中常数k与卫星无关，只与地球有关，也就是说k值大小由中心天体决定.,例1 (多选)关于行星绕太阳运动的说法正确的是 A.太阳系中的八大行星有一个共同的轨道焦点 B.太阳系中的八大行星的轨道有的是圆形，并不都是椭圆 C.行星的运动方向总是沿着轨道的切线方向 D.行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直,解析 太阳系中的八大行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，而太阳位于八大行星椭圆轨道的一个公共焦点上，选项A正确，B错误
6、； 行星的运动是曲线运动，运动方向总是沿着轨道的切线方向，选项C正确； 行星从近日点向远日点运动时，行星的运动方向和它与太阳连线的夹角大于90，行星从远日点向近日点运动时，行星的运动方向和它与太阳连线的夹角小于90，选项D错误.,答案,解析,例2 (多选)关于卫星绕地球的运动，根据开普勒定律，我们可以推出的正确结论有 A.人造地球卫星的轨道都是椭圆，地球在椭圆的一个焦点上 B.卫星绕地球运动的过程中，其速率与卫星到地心的距离有关，距离小时速率小 C.卫星离地球越远，周期越大 D.同一卫星绕不同的行星运动， 的值都相同,答案,解析,解析 由开普勒第一定律知：所有地球卫星的轨道都是椭圆，且地球位于
7、所有椭圆的公共焦点上，A正确； 由开普勒第二定律知：卫星离地心的距离越小，速率越大，B项错误； 由开普勒第三定律知：卫星离地球越远，周期越大，C正确； 开普勒第三定律成立的条件是对同一行星的不同卫星，有 常量，对于绕不同行星运动的卫星，该常数不同，D错误.,二、行星运动定律的应用,不同行星绕太阳运动满足开普勒三个定律，其他天体在绕同一天体运动时也满足开普勒定律，如月球及卫星绕地球运动等.请思考：在同一轨道上沿同一方向做圆周运动的两颗卫星，能发生碰撞吗？,答案,答案 不能，由开普勒第二定律知，它们各自做匀速圆周运动，又由开普勒第三定律知，它们的周期相等，故不能相撞.,由于大多数行星绕太阳运动的轨
8、道与圆十分接近，因此，在中学阶段的研究中可以按圆周运动处理，这样，开普勒三定律就可以这样表述： (1)行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心； (2)对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度(或线速度)不变，即行星做匀速圆周运动； (3)所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，即 k.,解析 据开普勒第三定律得：,例3 长期以来“卡戎星(Charon)”被认为是冥王星唯一的卫星，它的公转轨道半径r119 600 km，公转周期T16.39天.2006年3月，天文学家发现两颗冥王星的小卫星，其中一颗的公转半径r248 000 km，则它的公转周期T2最接近于 A.15
9、天 B.25天 C.35天 D.45天,答案,解析,开普勒第三定律揭示的是不同行星运动快慢的规律，应用时要注意以下两个问题： (1)首先判断两个行星的中心天体是否相同，只有对同一个中心天体开普勒第三定律才成立. (2)明确题中给出的周期关系或半径关系之后，根据开普勒第三定律列式求解.,针对训练 木星和地球都绕太阳公转，木星的公转周期约12年，地球与太阳的距离为1天文单位，则木星与太阳的距离约为 A.2天文单位 B.4天文单位 C.5.2天文单位 D.12天文单位,答案,解析,设地球与太阳的距离为r1，木星与太阳的距离为r2，,所以r25.2r15.2天文单位，选项C正确.,当堂达标检测,解析
10、开普勒第三定律中的公式 k，k是一个与行星无关的常量，与中心天体有关，选项A正确； r代表行星椭圆运动的半长轴，选项B错误； T代表行星绕太阳运动的公转周期，选项C错误，D正确.,1.(对开普勒第三定律的认识)(多选)开普勒关于行星运动规律的表达式为 k，以下理解正确的是 A.k是一个与行星无关的常量 B.r代表行星的球体半径 C.T代表行星运动的自转周期 D.T代表行星绕太阳运动的公转周期,答案,解析,1,2,3,1,2,3,2.(开普勒第二定律的应用)如图6所示是行星m绕恒星M运动情况的示意图，下列说法正确的是A.速度最大点是B点 B.速度最小点是C点 C.m从A到B做减速运动 D.m从B到A做减速运动,答案,图6,1,2,3,3.(开普勒第三定律的应用)1980年10月14日，中国科学院紫金山天文台发现了一颗绕太阳运行的小行星，2001年12月21日，经国际小行星中心和国际小行星命名委员会批准，将这颗小行星命名为“钱学森星”，以表彰这位“两弹一星”的功臣对我国科技事业做出的卓越贡献.若将地球和“钱学森星”绕太阳的运动都看做匀速圆周运动，它们的运行轨道 如图7所示.已知“钱学森星”绕太阳运行一周的时间约为 3.4年，设地球绕太阳运行的轨道半径为R，则“钱学森星” 绕太阳运行的轨道半径约为,答案,解析,图7,解析 根据开普勒第三定律，,1,2,3,故C正确.,