2020年高中物理配套导学案：6.1《行星的运动》3(人教版必修2).docx

《行星的运动》导学案
【学习目标】
1.知道地心说和日心说的基本内容。
2.把握开普勒三个定律的内容。
3.理解人们对行星运动的生疏过程是漫长而简洁的，真理是来之不易的
【重点难点】
把握开普勒三大定律，生疏行星的运动
【学法指导】
认真阅读教材，体会行星的运动规律，加深对行星运动图景的感性生疏
【学问链接】
在数学上，椭圆有什么特点，描述椭圆的量有哪些？
【学习过程】
一、地心说和日心说：
地心说认为：__________是宇宙的中心，它是___________的，太阳、月亮及其他天体都绕______________做圆周运动，日心说认为___________是宇宙的中心，它是________________的，地球和全部的行星都绕______________做圆周运动。
尝试应用1、
关于地球和太阳，下列方法正确的是（ ）
A.太阳是围绕地球做匀速圆周运动的 B.地球是围绕太阳运转的
C.太阳总是从东边升起，从西边落下，所以太阳围绕地球运转
D.由于地心说符合人日常阅历，所以地心说是正确的
二、开普勒行星运动定律：
（1）开普勒第确定律：全部行星绕太阳运动的轨道都是______________，太阳处在______________的一个______________。
（2）开普勒其次定律:对任意一个行星来说，它______________的连线在相等的时间里扫过相等的______________。
（3）开普勒第三定律：全部行星轨道的______________的三次方跟_____________ 的二次方的比值都相等。用公式表达为： ,k是一个与______________无关的量。

尝试应用2：
关于开普勒行星运动的公式 a3/T2=k ，以下说法正确的是（ ）
A. k是一个与行星无关的常数
B.若地球绕太阳运转的轨道半长轴为R，周期为T，月球绕地球运转的半径为R´，周期为T´，则 R3/T2=R′3/T′2
C.T表示行星运动的自转周期
D.T表示行星运动的公转周期
三、中学阶段处理行星运动的方法
多数大行星的轨道与圆格外接近，故中学阶段的争辩中能够按圆处理，______________处在圆心，对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的______________或（______________）不变，即行星做匀速圆周运动，全部行星轨道半径的___________方跟公转周期的______________方的比值相等。半径用R表示，则开普勒第三定律表达式可写为： 。
尝试应用3
课本36页第1题

【训练测试】
1．木星绕太阳运动的周期为地球绕太阳运动周期的12倍。那么，木星绕太阳运动轨道的半长轴是地球绕太阳运动轨道半长轴的多少倍？
2．天文学家观测到哈雷彗星绕太阳运转的周期是76年，彗星离太阳最近的距离是8.9×1010m，但它离太阳最远的距离不能测出。试依据开普勒定律计算这个最远距离。（太阳系的开普勒恒量k=3.354×1018m3/s2）

A
R
R0
B

3．飞船沿半径为R的圆周绕地球运动，其周期为T。假如飞船要返回地面，可在轨道上某点A处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在B点相切，如图所示。假如地球半径为R0，求飞船由A点到B点所需要的时间。
4．九大行星绕太阳运行的轨迹可粗略地认为是圆，各星球半径和轨道半径的大小如下表所示：
行星名称
水星
金星
地球
火星
木星
土星
天王星
海王星
冥王星
星球半径(×106m)
2.44
6.05
6.37
3.40
71.5
60.3
25.6
24.8
1.15
轨道半径(×1011m)
0.579
1.08
1. 50
2.28
7.78
14.3
28.7
45.0
59.1
从表中所立数据可以估算出冥王星的公转周期最接近于（ ）
A. 4年 B. 40年 C. 140年 D. 240年
【参考答案】
1．解析 设木星、地球绕太阳运动的周期分别为T1、T2，它们椭圆轨道的半长轴分别为a1、a2，依据开普勒第三定律有，
则。
可见，木星绕太阳运动轨道的半长轴约为地球绕太阳运动轨道半长轴的5.24倍。
2．解析 设彗星离太阳的最近距离为R1，最远距离为R2，则轨道半长轴为
   。
依据开普勒第三定律有 ，
所以彗星离太阳最远的距离是   
。
3．解析 设飞船沿椭圆轨道运动的周期为T’，椭圆轨道的半长轴为，依据开普勒第三定律有 ，
解得 。
所以，飞船由A点到B点所需要的时间为
。
4．D解析 依据开普勒第三定律有  ，
从表格中查得，
故冥王星的公转周期

【学习反思】
当把行星的轨道由椭圆简化为圆时，开普勒三定律应当怎样描述？