第三章万有引力学案(教科版必修2).doc

第三章万有引力定律

第一节行星的运动

一、地心说与日心说

1．地心说认为是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮及其他行星都绕运动．后经人们观察是错误的．

2．日心说认为太阳是的，地球和其他行星都绕运动．实际上，太阳也并非宇宙的中心．

二、开普勒定律

1．开普勒第一定律〔轨道定律〕：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是，太阳处在所有椭圆的一个上．

2．开普勒第二定律(面积定律)：对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过的面积．

3．开普勒第三定律〔周期定律〕：所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转的二次方的比值都相等，表达式为．

一、地心说和日心说

1．地心说

(1)根本观点：地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动．

(2)代表人物：古希腊学者——托勒密．

(3)特点：比拟符合人们的日常经验(太阳从东边升起，在西边落下，好似太阳绕地球运动)，同时也符合宗教神学关于地球是宇宙中心的说法，所以地心说统治了人们很长时间．

(4)缺点：随着人们对天体运动的不断研究，在描述天体的运动时遇到了困难．

2．日心说

(1)根本观点：认为太阳是静止不动的，是宇宙的中心，地球和其他行星都绕太阳运动．

(2)代表人物：波兰天文学家——哥白尼．

(3)特点：许多问题都可以解决，行星运动的描述也变得简单了．

(4)缺点：太阳并不是宇宙的中心，仅是太阳系的中心天体；沿用了行星在圆形轨道上运行做匀速圆周运动的陈旧观念，实际上行星的轨道是椭圆的，且也不是匀速的．

例1以下说法中正确的选项是()

A．太阳系中八大行星有一个共同轨道焦点

B．行星运动方向总是沿着轨道的切线方向

C．行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直

D．日心说的观点是正确的

答案:AB

二、对开普勒定律的认识

1．从空间分布认识：行星的轨道都是椭圆，所有椭圆有一个共同的焦点，太阳就在此焦点上．

因此第一定律又叫椭圆轨道定律．

意义：第一定律告诉我们，尽管各行星的轨道大小不同，但它们的共同规律是：所有行星都沿椭圆轨道绕太阳运动，太阳那么位于所有椭圆的一个公共焦点上．

2．从速度大小认识：行星靠近太阳时速度增大，远离太阳时速度减小．

第二定律又叫面积定律,如下图6-1-1．

图6-1-1

对的认识：第三定律反映了行星公转周期跟轨道半长轴之间的依赖关系．椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越大；反之，其公转周期越小．在图6-1-2中，半长轴R是A、B间距的一半，T是公转周期．

图6-1-2

例2飞船沿半径为R的圆周绕地球运动，如下图6-1-3，其周期为T，如果飞船要返回地

图6-1-3

面，可在轨道上某一点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行，椭圆和地球外表相切于B点，设地球半径为R0，问飞船从A点返回到地面上B点所需时间为多少?

【答案】(1+)T

分析思路：

例3(易错题型)地球和水星绕太阳运转的轨道可近似看做是圆形，地球到太阳的距离为水星到太阳距离的倍，那么地球和水星绕太阳运转的线速度之比为多少?

【答案】

分析思路：

一、选择题〔在每题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确)

1．关于日心说和地心说，以下说法正确的选项是()

A．地心说是人们根据观察和日常经验提出的

B．开普勒提出了日心说

C．日心说的提出，迈出了人类认识宇宙的重要一步

D．日心说的提出，冲破了中世纪教会神学对人们的思想禁锢

2．有关开普勒关于行星运动的描述，以下说法正确的选项是()

A．所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上

B．所有的行星绕太阳运动的轨道都是圆，太阳处在圆心上

C．所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等

D．不同的行星绕太阳运行的椭圆轨道是不同的

3．对开普勒第三定律的理解，以下说法中正确的选项是()

A．k是一个与绕太阳运行的行星无关的常量，称为开普勒常量

B．T表示行星运动的自转周期

C．该定律既适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动

D．假设地球绕太阳运转的轨道的半长轴为R1，周期为T1，月球绕地球运转的轨道的半长轴为R2，周期为T2，那么=

4．如下图6-1-4是行星m绕恒星M运行的示意图，以下说法正确的选项是()

图6-1-4

A．速度最大点是B点B．速度最小点是C点

C．m从A运动到B做减速运动D．m从A运动到B做加速运动

5．某行星绕太阳运行的轨道如下图6-1-5，F1、F2是椭圆的两个焦点，行星在A点的速率比在B点的大，那么太阳