第七章1行星的運(yùn)動(dòng)一、地心說(shuō)與日心說(shuō)1.地心說(shuō):

是宇宙的中心,是

的,太陽(yáng)、月球以及其他星體都繞

運(yùn)動(dòng)。

代表人物:托勒密

2.日心說(shuō):

是靜止不動(dòng)的,地球和其他行星都繞

運(yùn)動(dòng)。

代表人物:哥白尼

3.局限性:都把天體的運(yùn)動(dòng)看得很神圣,認(rèn)為天體的運(yùn)動(dòng)必然是最完美、最和諧的

,而與丹麥天文學(xué)家

的觀測(cè)數(shù)據(jù)不符。

兩種學(xué)說(shuō)都不正確

地球

靜止不動(dòng)地球

太陽(yáng)太陽(yáng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)第谷二、開(kāi)普勒三定律

定律內(nèi)容圖示或公式開(kāi)普勒第一定律又稱軌道定律所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是

,太陽(yáng)處在_______

的一個(gè)

上

開(kāi)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

內(nèi)掃過(guò)的

相等

橢圓

橢圓

焦點(diǎn)時(shí)間面積定律內(nèi)容圖示或公式開(kāi)普勒第三定律又稱周期定律所有行星軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟它的

的二次方的比都相等

公式:=k,k是一個(gè)與中心天體有關(guān)的常量公轉(zhuǎn)周期情境鏈接不同行星都在各自的軌道上繞太陽(yáng)運(yùn)行,行星運(yùn)行的軌道有怎樣的特點(diǎn)?行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的周期與距離太陽(yáng)的遠(yuǎn)近是否存在某種關(guān)系?提示

行星運(yùn)行的軌道為橢圓,行星離太陽(yáng)越遠(yuǎn),運(yùn)行的周期越大。

教材拓展看教材P46“科學(xué)漫步”,我們知道“日心說(shuō)”比“地心說(shuō)”要準(zhǔn)確一些,那么日心說(shuō)是完全正確的嗎?提示

日心說(shuō)也并不是完全正確的,因?yàn)樘?yáng)只是太陽(yáng)系的一個(gè)中心天體,而太陽(yáng)系只是宇宙中眾多星系之一,所以太陽(yáng)并不是宇宙的中心,也不是靜止不動(dòng)的。易錯(cuò)辨析(1)地球是整個(gè)宇宙的中心,其他天體都繞地球運(yùn)動(dòng)。(

)(2)太陽(yáng)是整個(gè)宇宙的中心,其他天體都繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)。(

)(3)太陽(yáng)每天東升西落,這一現(xiàn)象說(shuō)明太陽(yáng)繞著地球運(yùn)動(dòng)。(

)(4)行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間內(nèi),它離太陽(yáng)的距離是不變的。(

)×解析

地球不是宇宙的中心,其他天體并不都繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)。

解析

太陽(yáng)不是宇宙的中心,其他天體并不都繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)。

解析

太陽(yáng)每天東升西落,是地球和太陽(yáng)發(fā)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

××解析

行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道是橢圓,太陽(yáng)在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上,所以行星到太陽(yáng)的距離是變化的。×(5)公式

=k,只適用于軌道是橢圓的運(yùn)動(dòng)。(

)(6)開(kāi)普勒定律除適用于行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)外,還適用于其他天體繞中心天體的運(yùn)動(dòng)。(

)×解析

公式

=k,既適用于做橢圓運(yùn)動(dòng)的行星,也適用于做圓周運(yùn)動(dòng)的行星。

√探究點(diǎn)一對(duì)開(kāi)普勒定律的認(rèn)識(shí)導(dǎo)學(xué)探究地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的示意圖及北半球春分、夏至、秋分、冬至?xí)r地球所在的位置如圖所示。太陽(yáng)是否在軌道平面的中心?夏至、冬至?xí)r地球到太陽(yáng)的距離是否相同?要點(diǎn)提示

太陽(yáng)不在軌道中心,而在軌跡的焦點(diǎn)上。夏至、冬至?xí)r地球到太陽(yáng)的距離不相同,夏至?xí)r地球離太陽(yáng)遠(yuǎn)些。知識(shí)歸納對(duì)開(kāi)普勒三定律的理解

定律認(rèn)識(shí)角度理解開(kāi)普勒第一定律對(duì)空間分布的認(rèn)識(shí)各行星的橢圓軌道盡管大小不同,但太陽(yáng)是所有軌道的一個(gè)共同焦點(diǎn)不同行星的軌道是不同的,可能相差很大開(kāi)普勒第二定律對(duì)速度大小的認(rèn)識(shí)行星沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)靠近太陽(yáng)時(shí)速度增大,遠(yuǎn)離太陽(yáng)時(shí)速度減小近日點(diǎn)速度最大,遠(yuǎn)日點(diǎn)速度最小定律認(rèn)識(shí)角度理解開(kāi)普勒第三定律對(duì)周期長(zhǎng)短的認(rèn)識(shí)橢圓軌道半長(zhǎng)軸越長(zhǎng)的行星,其公轉(zhuǎn)周期越長(zhǎng)該定律不僅適用于行星,也適用于其他天體常數(shù)k只與其中心天體有關(guān)應(yīng)用體驗(yàn)【例1】

人造衛(wèi)星圍繞地球的運(yùn)動(dòng),有近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn),由開(kāi)普勒定律可知衛(wèi)星在遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速率比近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的速率小,如果近地點(diǎn)距地心距離為R1,遠(yuǎn)地點(diǎn)距地心距離為R2,則該衛(wèi)星在近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速率和遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速率之比為(

)B解析

根據(jù)開(kāi)普勒第二定律,對(duì)每一個(gè)行星而言,太陽(yáng)和行星的連線在相等對(duì)點(diǎn)演練1.二十四節(jié)氣,代表著地球在公轉(zhuǎn)軌道上的二十四個(gè)不同的位置。如圖所示,由天體物理學(xué)可知,地球沿橢圓軌道繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)所處四個(gè)位置分別對(duì)應(yīng)我國(guó)的四個(gè)節(jié)氣。以下說(shuō)法正確的是(

)A.秋分時(shí)地球公轉(zhuǎn)速度最大B.地球沿橢圓軌道繞太陽(yáng)勻速率運(yùn)動(dòng)C.從正對(duì)紙面的方向看,地球繞太陽(yáng)沿順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)D.地球從秋分至第二年春分的運(yùn)動(dòng)時(shí)間小于地球公轉(zhuǎn)周期的D解析

由開(kāi)普勒第二定律,地球與太陽(yáng)的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等,近日點(diǎn)公轉(zhuǎn)速度最快,即冬至?xí)r地球公轉(zhuǎn)速度最大,A錯(cuò)誤;由開(kāi)普勒第一定律知地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道是橢圓,由開(kāi)普勒第二定律,地球與太陽(yáng)的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等,地球繞太陽(yáng)是非勻速率運(yùn)動(dòng),B錯(cuò)誤;二十四節(jié)氣中,夏至在春分后,秋分在夏至后,地球繞太陽(yáng)運(yùn)行方向(正對(duì)紙面)是逆時(shí)針?lè)较?C錯(cuò)誤;由開(kāi)普勒第二定律,地球與太陽(yáng)的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等,可知地球在近日點(diǎn)比遠(yuǎn)日點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)得快,地球從秋分至第二年春分的時(shí)間小于地球公轉(zhuǎn)周期的

,D正確。探究點(diǎn)二開(kāi)普勒第三定律的應(yīng)用導(dǎo)學(xué)探究火星和地球繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道示意圖如圖所示,觀察圖中地球、火星的位置,請(qǐng)思考:(1)地球和火星,誰(shuí)的公轉(zhuǎn)周期更長(zhǎng)?(2)根據(jù)地球的公轉(zhuǎn)周期計(jì)算火星的公轉(zhuǎn)周期還需要知道什么數(shù)據(jù)?要點(diǎn)提示

(1)根據(jù)開(kāi)普勒第三定律,因?yàn)榛鹦堑能壍腊霃礁?所以火星的公轉(zhuǎn)周期更長(zhǎng)。(2)根據(jù)

=k,要計(jì)算火星的公轉(zhuǎn)周期,除了要知道地球的公轉(zhuǎn)周期,還要知道地球和火星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的軌道半徑。知識(shí)歸納1.開(kāi)普勒第三定律的適用范圍天體的運(yùn)動(dòng)可近似看成勻速圓周運(yùn)動(dòng),開(kāi)普勒第三定律既適用于做橢圓運(yùn)動(dòng)的天體,也適用于做圓周運(yùn)動(dòng)的天體。2.開(kāi)普勒第三定律的應(yīng)用(1)知道了行星到太陽(yáng)的距離,就可以由開(kāi)普勒第三定律計(jì)算或比較行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的周期。反之,知道了行星的周期,也可以計(jì)算或比較其到太陽(yáng)的距離。(2)知道了彗星的周期,就可以由開(kāi)普勒第三定律計(jì)算彗星軌道的半長(zhǎng)軸。反之,知道了彗星的半長(zhǎng)軸也可以求出彗星的周期。3.k值表達(dá)式

=k中的常數(shù)k,只與中心天體的質(zhì)量有關(guān)。如研究行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)時(shí),常數(shù)k只與太陽(yáng)的質(zhì)量有關(guān),研究衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)時(shí),常數(shù)k只與地球的質(zhì)量有關(guān)。應(yīng)用體驗(yàn)【例2】

(多選)“七星連珠”現(xiàn)象,是指金星、木星、水星、火星、土星、天王星、海王星連成一線?！靶行菦_日”是地球恰好運(yùn)行到某個(gè)地外行星和太陽(yáng)之間,且三者幾乎排成一條直線的現(xiàn)象。已知地球及各地外行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道半徑如下表所示,AU是一個(gè)長(zhǎng)度單位,其數(shù)值取地球和太陽(yáng)之間的平均距離,根據(jù)表中數(shù)據(jù),下列說(shuō)法正確的是(

)行星地球火星木星土星天王星海王星軌道半徑R/AU1.01.55.29.51930A.火星相鄰兩次沖日的時(shí)間最長(zhǎng)B.海王星相鄰兩次沖日的時(shí)間最長(zhǎng)C.火星相鄰兩次沖日的時(shí)間間隔約為2.2年D.火星相鄰兩次沖日的時(shí)間間隔約為1.1年答案

AC對(duì)點(diǎn)演練2.“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器發(fā)射成功后,與地球共同繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn),并逐漸遠(yuǎn)離地球,飛向火星,其運(yùn)動(dòng)軌道如圖所示。若地球到太陽(yáng)的平均距離為1AU(天文單位),火星到太陽(yáng)的平均距離為1.5AU,則“天問(wèn)一號(hào)”在地火轉(zhuǎn)移橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)的周期約為(

)A.0.8年

B.1.4年C.2.2年

D.2.6年B123451.(對(duì)開(kāi)普勒定律的認(rèn)識(shí))“太陽(yáng)系中,所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓,太陽(yáng)位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上?！笔紫忍岢鲞@一觀點(diǎn)的科學(xué)家是(

)A.亞里士多德

B.開(kāi)普勒C.愛(ài)因斯坦

D.卡文迪什B解析

開(kāi)普勒通過(guò)對(duì)第谷的觀察資料的研究,發(fā)現(xiàn)了開(kāi)普勒三大定律,其中第一定律為:太陽(yáng)系中所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓,太陽(yáng)位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上,故選B。123452.(對(duì)開(kāi)普勒定律的理解)地球和火星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道示意圖如圖所示,下列說(shuō)法正確的是(

)A.太陽(yáng)既是火星軌道的焦點(diǎn),又是地球軌道的焦點(diǎn)B.地球靠近太陽(yáng)的過(guò)程中,運(yùn)行速度的大小不變C.在相等時(shí)間內(nèi),火星和太陽(yáng)的連線掃過(guò)的面積與地球和太陽(yáng)的連線掃過(guò)的面積相等D.火星繞太陽(yáng)運(yùn)行一周的時(shí)間比地球繞太陽(yáng)運(yùn)行一周用的時(shí)間短A12345解析

根據(jù)開(kāi)普勒第一定律可知,所有的行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓,太陽(yáng)處在所有橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上,故A正確;根據(jù)開(kāi)普勒第二定律可知,對(duì)同一個(gè)行星而言,行星與太陽(yáng)的連線在相同時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等,且行星在此橢圓軌道上運(yùn)動(dòng)的速度大小不斷變化,離太陽(yáng)越近速率越大,所以地球靠近太陽(yáng)的過(guò)程中,運(yùn)行速率將增大,故B、C錯(cuò)誤;根據(jù)開(kāi)普勒第三定律可知,所有行星軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等,由于火星的半長(zhǎng)軸比較大,所以火星繞太陽(yáng)運(yùn)行一周的時(shí)間比地球的長(zhǎng),故D錯(cuò)誤。123453.(開(kāi)普勒第三定律的理解)理論和實(shí)踐證明,開(kāi)普勒定律不僅適用于太陽(yáng)系中的天體運(yùn)動(dòng),而且對(duì)一切天體(包括衛(wèi)星繞行星的運(yùn)動(dòng))都適用。對(duì)于開(kāi)普勒第三定律的公式

=k,下列說(shuō)法正確的是(

)A.公式只適用于軌道是橢圓的運(yùn)動(dòng)B.式中的k值,對(duì)于所有星系中的中心天體都相等C.式中的k值,只與中心天體有關(guān),與繞中心天體旋轉(zhuǎn)的行星(或衛(wèi)星)無(wú)關(guān)D.若已知月球與地球之間的距離,根據(jù)公式可求出地球與太陽(yáng)之間的距離C12345解析

行星和衛(wèi)星的軌道可以近似為圓,公式

=k也適用,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤。比例系數(shù)k是一個(gè)由中心天體決定而與行星無(wú)關(guān)的常量,但在不同的星系中,k值不同,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤,C正確。月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的k值與地球繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)的k值不同,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。123454.(開(kāi)普勒第三定律的應(yīng)用)已知兩個(gè)行星的質(zhì)量m1=2m2,公轉(zhuǎn)周期T1=2T2,則它們繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)軌道的半長(zhǎng)軸之比為(

)C123455.(開(kāi)普勒第