第七章

萬有引力與宇宙航行1

行星的運動1教材預習·必備知識全過關2核心要點·能力素養全提升3分層作業學習目標學科核心素養1.了解地心說和日心說，知道開普勒行星運動三定律的內容。2.掌握行星運動定律并能應用定律解決問題。3.了解人們對行星運動的認識過程漫長復雜，真理來之不易。物理觀念：開普勒運動定律中包含的運動觀念（運動觀念形成）。科學思維：地心說、日心說的成功之處與不足，橢圓軌道模型的構建。01教材預習·必備知識全過關一、地心說與日心說1.地心說______是宇宙的中心，是__________的，太陽、月球以及其他星體都繞_____運動。2.日心說______是靜止不動的，地球和其他行星都繞______運動。3.局限性：都把天體的運動看得很神圣，認為天體的運動必然是最完美、最和諧的______________，而與丹麥天文學家______的觀測數據不符。地球靜止不動地球太陽太陽勻速圓周運動第谷二、開普勒三定律定律內容圖示或公式開普勒第一定律所有行星繞太陽運動的軌道都是______，太陽處在______的一個______上開普勒第二定律對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的______內掃過的______相等橢圓橢圓焦點時間面積定律內容圖示或公式開普勒第三定律所有行星軌道的半長軸的三次方跟它的__________的二次方的比都相等

公轉周期續表三、行星運動的近似處理行星的軌道與圓十分接近，在中學階段的研究中我們可按圓軌道處理。這樣就可以說：1.行星繞太陽運動的軌道十分接近圓，太陽處在______；2.行星繞太陽做__________運動；

圓心勻速圓周

比值都相等02核心要點·能力素養全提升要點一

對開普勒定律的理解定律認識角度理解開普勒第一定律空間分布的認識各行星的橢圓軌道盡管大小不同，但太陽在所有軌道的一個共同焦點上不同行星的軌道是不同的，可能相差很大開普勒第二定律對速度大小的認識行星沿橢圓軌道運動靠近太陽時速度增大，遠離太陽時速度減小近日點速度最大，遠日點速度最小開普勒第三定律對周期長短的認識橢圓軌道半長軸越長的行星，其公轉周期越長該定律不僅適用于行星，也適用于其他天體定律認識角度理解開普勒第三定律對周期長短的認識例題1

地球沿橢圓軌道繞太陽運行，月球沿橢圓軌道繞地球運行。下列說法正確的是(

)

BA.地球位于月球運行軌道的中心B.地球在近日點的運行速度大于其在遠日點的運行速度C.地球與月球公轉周期平方之比等于它們軌道半長軸立方之比D.相同時間內，地球與太陽連線掃過的面積等于月球與地球連線掃過的面積續表[解析]

根據開普勒第一定律知，地球位于月球橢圓軌道的一個焦點上，A錯誤；根據開普勒第二定律，地球和太陽的連線在相等時間內掃過的面積相等，所以地球在近日點的運行速度大于其在遠日點的運行速度，B正確；根據開普勒第三定律知，所有行星軌道的半長軸的三次方跟公轉周期的二次方的比值都相等，但地球與月球不是繞同一個星球運動，不滿足這一結論，C錯誤；根據開普勒第二定律知，對任意一個行星而言，太陽與行星的連線在相等時間內掃過的面積相等，但地球與月球不是繞同一個星球運動，不滿足這一結論，D錯誤。

C

B錯誤；由開普勒第三定律知，月球繞地球運動的軌道半長軸的三次方與公轉周期的平方成正比，故C正確，D錯誤。要點二

開普勒定律的應用1.當比較一個行星在橢圓軌道不同位置的速度大小時，選用開普勒第二定律。2.開普勒第三定律的應用知道了行星到太陽的距離，就可以由開普勒第三定律計算或比較行星繞太陽運行的周期。反之，知道了行星繞太陽運行的周期，也可以計算或比較其到太陽的距離。例如知道了彗星的周期，就可以由開普勒第三定律計算彗星軌道的半長軸。反之，知道了彗星的半長軸也可以求出彗星的周期。

4.由于大多數行星繞太陽運動的軌道與圓十分接近，因此，在中學階段的研究中我們可以按圓軌道處理，且把行星繞太陽的運動看作是勻速圓周運動。例題2

[2022江蘇南京模擬預測]太陽系八大行星繞太陽運行的軌道可粗略地視為圓，表格是各行星的軌道半徑，從表中所列數據可以估算出海王星的公轉周期最接近(

)

行星名稱水星金星地球火星木星土星天王星海王星0.5791.081.502.287.7814.328.745.0CA.80年

B.120年

C.165年

D.200年

對點演練2

[2022江蘇鎮江高三開學考試]北京冬奧會開幕式二十四節氣倒計時驚艷全球，如圖是地球沿橢圓軌道繞太陽運行所處不同位置對應的節氣，地球運行速度最小的節氣是(

)

BA.春分

B.夏至

C.秋分

D.冬至[解析]

根據開普勒第二定律知，對繞太陽的每一個行星而言，太陽與行星的連線在相同時間內掃過的面積相等，即地球在近日點的速度最大，遠日點的速度最小，即地球運行速度最小的節氣是在夏至。故選B。

AA.8年

B.6年

C.4年

D.2年

B

03分層作業A級

必備知識基礎練一、對開普勒定律的理解1.[2022江蘇鹽城期中]關于開普勒行星運動定律，下列說法不正確的是(

)

B

2.[2022江蘇南京月考]關于開普勒行星運動定律，下列理解錯誤的是(

)

B

二、開普勒定律的應用

A

4.木星和地球都繞太陽公轉，木星的公轉周期約為12年，地球與太陽的距離為1天文單位，則木星與太陽的距離約為(

)

BA.2天文單位

B.5.2天文單位

C.10天文單位

D.12天文單位5.[2023江蘇徐州練習]1980年10月14日，中國科學院紫金山天文臺發現了一顆繞太陽運行的小行星，2001年12月21日，經國際小行星中心和國際小行星命名委員會批準，將這顆小行星命名為“錢學森星”。若將地球和“錢學森星”繞太陽的運動都看作勻速圓周運動，它們的運行軌道如圖所示。已知“錢學森星”繞太陽運行一周的時間約為3.4年，設地C

B級

關鍵能力提升練

C

C

C

AA.2次

B.3次

C.4次

D.5次10.[2022江蘇無錫期中]木星是太陽系中最大的行星，當地球位于太陽和木星之間且三者幾乎排成一條直線時，稱之為“木星沖日”，2022年9月27日出現了一次“木星沖日”。已知木星與地球幾乎在同一平面內沿同一方向繞太陽近似做勻速圓周運動，木星到太陽的距離大約是地球到太陽距離的5倍。則下一次的“木星沖日”時間在(

)

AA.2023年

B.2024年

C.2033年

D.2034年

B

12.[2022江蘇揚州期中]地球、火星運行到太陽的兩側且三者近乎處于一條直線，這種現象稱作“日凌”。202