第1節(jié)行星的運(yùn)動(dòng)課堂引入自遠(yuǎn)古以來，當(dāng)人們仰望星空時(shí)，天空中壯麗璀璨的景象便吸引了他們的注意。智慧的頭腦開始探索星體運(yùn)動(dòng)的奧秘。人們對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)過程是漫長(zhǎng)復(fù)雜的，歷史上有過不同的看法，科學(xué)家對(duì)此進(jìn)行了不懈的探索，通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，將使我們正確地認(rèn)識(shí)行星的運(yùn)動(dòng)。問題：不同行星都在各自的軌道上繞太陽運(yùn)行，行星運(yùn)行的軌道有怎樣的特點(diǎn)？行星繞太陽運(yùn)行的周期與距離太陽的遠(yuǎn)近是否存在某種關(guān)系？課堂引入一、兩種學(xué)說的碰撞地心說日心說“地心說”的不足隨著人們對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的不斷研究，發(fā)現(xiàn)“地心說”所描述的天體的運(yùn)動(dòng)不僅復(fù)雜而且問題很多。如果把地球從天體運(yùn)動(dòng)的中心位置移到一個(gè)普通的、繞太陽運(yùn)動(dòng)的行星的位置，換一個(gè)角度來考慮天體的運(yùn)動(dòng)，許多問題都可以解決，行星運(yùn)動(dòng)的描述也變得簡(jiǎn)單了。二、兩種學(xué)說的碰撞古代兩種學(xué)說都是不完善的，因?yàn)椴还苁堑厍蜻€是太陽，它們都在不停地運(yùn)動(dòng)，其次也并非宇宙中心，鑒于當(dāng)時(shí)人們對(duì)自然科學(xué)的認(rèn)識(shí)能力，日心說比地心說更科學(xué)一些。

在哥白尼之后，許多天文學(xué)家對(duì)天體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行不斷的探索、完善，建立了最初的天體運(yùn)動(dòng)理論。近代早期最重要的觀測(cè)工作是由丹麥的第谷進(jìn)行的。思考討論：我們知道“日心說”比“地心說”要準(zhǔn)確一些，那么日心說是不是完全正確？【觀測(cè)大師：第谷】哥白尼之后，第谷連續(xù)20年對(duì)行星的位置進(jìn)行了較仔細(xì)的測(cè)量，大大提高了測(cè)量的精確程度。在第谷之前，人們測(cè)量天體位置的誤差大約是10’，第谷把這個(gè)不確定性減小到2’。得出行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的模型?！叭招恼f”最終戰(zhàn)勝“地心說”的科學(xué)功臣。第谷（1546-1601）【數(shù)學(xué)天才：開普勒】

德國(guó)的物理學(xué)家開普勒繼承和總結(jié)了他的導(dǎo)師第谷的全部觀測(cè)資料及數(shù)據(jù)，他得到的結(jié)果與第谷的觀察數(shù)據(jù)相差8’，而當(dāng)時(shí)第谷公認(rèn)的誤差為2’。開普勒經(jīng)過20年的研究和四年多的刻苦計(jì)算，先后否定了19種設(shè)想，最后終于計(jì)算出行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌跡為橢圓，并總結(jié)為行星運(yùn)動(dòng)三大定律。【典例1】人類一直不斷地對(duì)宇宙追求探索著，關(guān)于宇宙天體學(xué)說正確的是（）A．日心說代表人物是托勒密B．因?yàn)榈厍虼_實(shí)是繞著太陽在公轉(zhuǎn)，所以日心說是一種正確的學(xué)說，而地心說是一種不正確的學(xué)說C．日心說被人們所接受的原因是以太陽為中心，許多問題都可以解決，行星運(yùn)動(dòng)也變得簡(jiǎn)單了D．太陽從東邊升起，從西邊落下，所以太陽繞地球運(yùn)動(dòng)典例分析【正確答案】C繪制橢圓做一做實(shí)驗(yàn)器材：細(xì)繩、圖釘、白紙、木板。實(shí)驗(yàn)步驟：（1）把白紙鋪在木板上，然后按上圖釘。（2）把細(xì)繩的兩端系在圖釘上。（3）用一支鉛筆緊貼著細(xì)繩滑動(dòng)，使繩始終保持張緊狀態(tài)。（4）畫出的軌跡就是橢圓，圖釘在紙上留下的痕跡叫作橢圓的焦點(diǎn)。思考：保持繩長(zhǎng)不變，當(dāng)兩焦點(diǎn)不斷靠近時(shí)，橢圓形狀如何變化？焦點(diǎn)重合時(shí)，半長(zhǎng)軸轉(zhuǎn)變?yōu)槭裁?？半徑逐漸趨近于圓【典例2】關(guān)于開普勒第一定律，下列說法不正確的是（）A．它的發(fā)現(xiàn)是建立在天文學(xué)家第谷的觀測(cè)數(shù)據(jù)之上B．該定律中的“所有行星”是指除太陽外太陽系的所有天體C．開普勒假設(shè)天體不是做勻速圓周運(yùn)動(dòng)是發(fā)現(xiàn)該定律的原因之一D．太陽系中的所有行星有一個(gè)共同的軌道焦點(diǎn)典例分析【正確答案】B三、開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律

對(duì)于任意一個(gè)行星而言，它和太陽的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積。2.開普勒第二定律：【面積定律】說明：（1）行星沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)靠近太陽時(shí)速度增大，遠(yuǎn)離太陽時(shí)速度減小。

（2）近日點(diǎn)速度最大，遠(yuǎn)日點(diǎn)速度最小?！镜淅?】某行星繞一恒星運(yùn)行的橢圓軌道如圖所示，E和F是橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)，O是橢圓的中心，行星在B點(diǎn)的速度比在A點(diǎn)的速度大．則該恒星位于（）A．O點(diǎn)B．B點(diǎn)C．E點(diǎn)D．F點(diǎn)典例分析【正確答案】C【典例4】如圖所示，某行星沿橢圓軌道運(yùn)行，遠(yuǎn)日點(diǎn)距太陽距離為a，近日點(diǎn)距太陽距離為b，過遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)行星的速率為va，則過近日點(diǎn)時(shí)速率vb為（）A．B．C．D．典例分析【正確答案】C行星/衛(wèi)星半長(zhǎng)軸（106km）周期（天）k（m3/s2）水星5787.97金星108225地球149365火星228687木星7784333土星142610759天王星287030660海王星449860148月球0.384427.3同步衛(wèi)星0.042413.36×10^183.36×10^183.36×10^183.36×10^183.36×10^183.36×10^183.37×10^183.37×10^181.03×10^131.03×10^13【驗(yàn)證猜想】結(jié)論：(1)開普勒第三定律不僅適用于行星繞太陽的運(yùn)動(dòng)，也適用于衛(wèi)星繞行星的運(yùn)動(dòng)．(2)k值與環(huán)繞天體無關(guān)，由中心天體決定。對(duì)不同的中心天體，k值不同．行星運(yùn)動(dòng)的近似處理方法實(shí)際上，行星的軌道與圓十分接近（圖7.1-3），在中學(xué)階段的研究中我們可按圓軌道處理。行星運(yùn)動(dòng)的近似處理方法1.行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道近似為圓，太陽處于圓心。2.行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。3.所有行星軌道半徑的三次方與它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，即曲折的歷程：

哥白尼勇于挑戰(zhàn)權(quán)威、布魯諾為捍衛(wèi)真理走上火刑架、第谷堅(jiān)持觀測(cè)20多年、伽利略被終身監(jiān)禁而矢志不移、開普勒貧病交加而最終死在討薪的路上……但科學(xué)家們面對(duì)困難不屈不撓的科學(xué)態(tài)度和追求科學(xué)真理的崇高理想在永世流傳。

【典例5】（多選）下列對(duì)開普勒第三定律的理解，正確的是（）A．T表示行星的自轉(zhuǎn)周期B．k是一個(gè)僅與中心天體有關(guān)的常量C．該定律既適用于行星繞太陽的運(yùn)動(dòng)，也適用于衛(wèi)星繞行星的運(yùn)動(dòng)D．若地球繞太陽運(yùn)行軌道的半長(zhǎng)軸為a1，公轉(zhuǎn)周期為T1，月球繞地球運(yùn)行軌道的半長(zhǎng)軸為a2，公轉(zhuǎn)周期為T2，由開普勒第三定律可得典例分析【正確答案】BC【典例6】某人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑為月球繞地球運(yùn)動(dòng)半徑的1/9，設(shè)月球繞地球運(yùn)動(dòng)的周期為27天，則此衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)周期是（）A．1/9天 B．1/3天 C．1天 D．9天典例分析【正確答案】C【典例7】如圖所示，火星和地球都在圍繞著太陽旋轉(zhuǎn)，其運(yùn)行軌道是橢圓。根據(jù)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律可知（）A．太陽位于地球運(yùn)行軌道的中心B．地球靠近太陽的過程中，運(yùn)行速率減小C．相等時(shí)間內(nèi)，火星與太陽連線掃過的面積等于地球與太陽連線掃過的面積D．火星繞太陽運(yùn)行一周的時(shí)間比地球的長(zhǎng)典例分析【正確答案】D【典例8】如圖，海王星繞太陽沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，P為近日點(diǎn)，Q為遠(yuǎn)日點(diǎn)，M、N為軌道短軸的兩個(gè)端點(diǎn)，運(yùn)行的周期為T。若只考慮海王星和太陽之間的相互作用，則海王星在從P經(jīng)M、Q到N的運(yùn)動(dòng)過程中（）A.從P到M所用的時(shí)間等于T/4

B.從P到Q所用的時(shí)間等于T/2C.海王星在Q點(diǎn)的角速度大于P點(diǎn)的角速度 D.從M到N階段，速率先增大后減小典例分析【正確答案】B【典例9】（多選）如圖所示，兩質(zhì)量相等的衛(wèi)星