3.1
天体运动
教学目标：1．知道地心说和日心说的基本内容．2．知道所有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．3．知道所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，且这个比值与行星的质量无关，但与太阳的质量有关．
教学重点：理解和掌握开普勒行星运动定律，认识行星的运动．学好本节有利于对宇宙中行星的运动规律的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法，并有利于对人造卫星的学习．
教学难点：对开普勒行星运动定律的理解和应用，通过本节的学习可以澄清人们对天体运动神秘、模糊的认识
【自主学习】
一、“地心说”和“日心说”之争
1、“地心说”认为：
是宇宙的中心。地球不动，太阳、月亮及其他星球都绕地球运动。这个观点符合宗教神学关于地球是宇宙中心的说法。代表人物：
。统治了人们很长时间。
2、“日心说”认为：
是宇宙的中心。太阳不动，地球和其他行星都绕太阳做匀速圆周运动。
代表人物：
。无论地心说还是日心说，都是不完善的，因为地球太阳都是运动的，限于当时人们的对大自然的认识，日心说比地心说前进了一步。
二、开普勒三定律：开普勒在研究了第谷20年的观测资料后，发现行星的运动规律：
第一定律（轨道定律）：所有行星绕太阳运动的轨道都是
，太阳处在椭圆的一个
上。
第二定律（面积定律）：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在
扫过相等的
．行星近日点的速率
远日点的速率。
第三定律（周期定律）：所有行星椭圆轨道的
跟公转
比值都相等。
【交流讨论】太阳处于太阳系中心吗？
【成果展示】展示学生交流讨论成果
【教师执导】教师引导、点拨、辨析、梳理，阐释内涵与外延等（略）
【学以致用】
考点一 地心说与日心说
【例1】下列说法都是“日心说”的观点，现在看来其中正确的是( )
A．宇宙的中心是太阳，所有行星都在绕太阳做匀速圆周运动
B．地球是绕太阳运动的普通行星，月球是绕地球旋转的卫星，它绕地球做匀速圆周运动，同时还跟地球一起绕太阳运动
C．天体不动，因为地球每天自西向东转一周，造成天体每天东升西落的现象
D．与日地距离相比，恒星离地球十分遥远，比日地间距离大得多
【变式1】关于行星运动，下列说法正确的是( )
A．地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动
B．太阳是宇宙的中心，地球是围绕太阳的一颗行星
C．宇宙每时每刻都是运动的，静止是相对的
D．不论是日心说还是地心说，在研究行星运动时都是有局限的
考点二 开普勒定律的理解
【例2】根据开普勒定律，我们可以推出的正确结论有( )
A．人造地球卫星的轨道都是椭圆，地球在椭圆的一个焦点上
B．卫星离地球越远，速率越小
C．卫星离地球越远，周期越大
D．同一卫星绕不同的行星运行，的值都相同
【变式1】如图所示是行星m绕恒星M运动情况示意图，下列说法正确的是
( )
A．速度最大点是A点
B．速度最小点是C点
C．m从A到B做减速运动
D．m从B到A做减速运动
【变式2】关于开普勒第二定律，正确的理解是( )
A．行星绕太阳运动时，一定是匀速曲线运动
B．行星绕太阳运动时，一定是变速曲线运动
C．行星绕太阳运动时，由于角速度相等，故在近日点处的线速度小于它在远日点处的线速度
D．行星绕太阳运动时，由于它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等，故它在近日点的线速度大于它在远日点的线速度
考点三 开普勒定律的应用
【例3】已知两个行星的质量m1＝2m2，公转周期T1＝2T2，则它们绕太阳运转轨道的半长轴之比( )
A.＝
B.＝
C.＝
D.＝
【变式1】某行星绕太阳沿椭圆轨道运行，如图2所示，在这颗行星的轨道上有a、b、c、d四个对称点，若行星运动周期为T，则该行星( )
A．从a到b的运动时间等于从c到d的运动时间
B．从d经a到b的运动时间等于从b经c到d的运动时间
C．a到b的时间tabD．c到d的时间tcd>T/4
【变式2】两颗人造卫星A、B绕地球做圆周运动，周期之比为TA∶TB＝1∶8，则轨道半径之比和运动速率之比分别为( )
A．RA∶RB＝4∶1，vA∶vB＝1∶2
B．RA∶RB＝4∶1，vA∶vB＝2∶1
C．RA∶RB＝1∶4，vA∶vB＝1∶2
D．RA∶RB＝1∶4，vA∶vB＝2∶1
参考答案
自主学习
一、
1、地球、托勒密
2、太阳、哥白尼
二、椭圆、焦点，相等时间内、面积、大于，半长轴三次方、周期平方
【例1】D
【变式1】CD
【例2】ABC
【变式1】AC
【变式2】BD
【例3】C
【变式1】CD
【变式2】D3.1
天体运动
班级：
姓名：
1．最先发现行星是绕太阳做椭圆运动的科学家是( )
A．亚里士多德
B．伽利略
C．第谷
D．开普勒
2．日心说的代表人物是( )
A．托勒密
B．哥白尼
C．布鲁诺
D．第谷
3、下列说法中正确的是：（
）
A、关于天体运动的日心说、地心说都是错误的
B、地球是一颗绕太阳运动的行星
C、地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其他行星都绕地球转动
D、太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳转动
4、关于行星绕太阳的运动，下列说法中正确的是（
）
A．离太阳越近的行星公转周期越小
B．所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动
C．行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处
D．离太阳越近的行星公转周期越大
5、．如图所示，是行星m绕恒星M运动情况的示意图，下列说法正确的是( )
A．速度最大的点是B点
B．速度最小的点是C点
C．行星m从A到B做减速运动
D．行星m从B到A做减速运动
6、关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是( )
A．所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动
B．行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处
C．离太阳越近的行星的运动周期越长
D．所有行星的轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等
7．某行星绕太阳运行的椭圆轨道如图所示，F1和F2是椭圆轨道的两个焦点，行星在A点的速率比在B点的大，则太阳是位于( )
A．F2
B．A
C．F1
D．B
8．1980年10月14日，中国科学院紫金山天文台发现了一颗绕太阳运行的小行星，2001年12月21日，经国际小行星中心和国际小行星命名委员会批准，将这颗小行星命名为“钱学森星”，以表彰这位“两弹一星”的功臣对我国科技事业做出的卓越贡献．若将地球和“钱学森星”绕太阳的运动看作匀速圆周运动，它们的运行轨道如图3所示．已知“钱学森星”绕太阳运行一周的时间约为3.4年，设地球绕太阳运行的轨道半径为R，则“钱学森星”绕太阳运行的轨道半径约为( )
A.R
B.R
C.R
D.R
9．设月球绕地球运动的周期为27天，则月球中心到地球中心的距离R1与地球的同步卫星到地球中心的距离R2之比即R1∶R2为( )
A．3∶1
B．9∶1
C．27∶1
D．18∶1
10．(多选)如图所示，两个行星绕同一恒星O沿不同轨道做圆周运动，旋转方向相同．A行星的周期为T1，B行星的周期为T2，在某一时刻两行星第一次相遇(即两行星距离最近)，则( )
A．经过时间t＝T1＋T2两行星将第二次相遇
B．经过时间t＝，两行星将第二次相遇
C．经过时间t′＝，两行星第一次相距最远
D．经过时间t′＝，两行星第一次相距最远
11．地球绕太阳运行的轨道半长轴为1.50×1011
m，周期为365天，月球绕地球运行的轨道半长轴为3.8×108
m，周期为27.3天，求：
(1)对于绕太阳运行的行星的值；
(2)对于绕地球运行的卫星的值．
12．月球环绕地球运动的轨道半径约为地球半径的60倍，其运行周期约为27天．现应用开普勒定律计算：在赤道平面内离地面多高时，人造地球卫星可随地球一起转动，就像其停留在天空中不动一样．若两颗人造卫星绕地球做圆周运动，周期之比为1∶8，则它们轨道半径之比是多少？(已知R地＝6.4×103
km)
参考答案
D 2.B
3．B
4.A
5.C
6.D
7.A
8.C
9.B
10.BD
11.解析 (1)根据开普勒第三定律＝k，则对于绕太阳运行的行星，＝
m3/s2
＝3.4×1018
m3/s2
(2)对于绕地球运行的卫星
＝
m3/s2＝1.0×1013
m3/s2.
答案 (1)3.4×1018
m3/s2 (2)1.0×1013
m3/s2
12.解析 月球和人造地球卫星都在环绕地球运转，根据开普勒第三定律，它们运行轨道的半径的三次方跟圆周运动周期的二次方的比值都是相等的．设人造地球卫星运动的半径为R，周期为T＝1天，根据开普勒第三定律有：＝k，同理设月球轨道半径为R′，周期为T′，也有＝k
由以上两式可得＝
R＝＝
＝6.67R地
在赤道平面内离地面高度
H＝R－R地＝6.67R地－R地＝5.67R地
＝5.67×6.4×103
km＝3.63×104
km.
由开普勒第三定律：＝
又因为T1∶T2＝1∶8，解得R1∶R2＝1∶4.
答案 3.63×104
km 1∶4
