2019届二轮复习　天体运动课件（25张）

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　天体运动 [ 考纲下载 ] 1. 了解地心说和日心说两种学说的内容 . 2 . 了解开普勒行星运动三定律的内容 . 3 . 了解人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，来之不易 . 一、两种对立学说 1. 地心说 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 . 2. 日心说 是 宇宙的中心，是静止不动的，地球和其他行星都 绕 运动 . 地球 地球 太阳 太阳 二、开普勒行星运动定律 1. 第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道 都是 ， 太阳 处在 ____ 上 . 2. 第二定律：从太阳到行星的连线在相等的时间内扫 过 . 3. 第三定律：行星 轨道 与 的 比值 是 一 个常量 . 其表达式 为 ， 其中 r 是椭圆轨道的半长轴， T 是行星绕 中 心 天体公转的周期， k 是一个与 行星 ( 填 “ 有关 ” 或 “ 无关 ” ) 的常量 . 所有 椭圆的一个焦点 相等的面积 椭圆 半长轴的三次方 公转周期的二次方 无关 1. 判断下列说法的正误 . (1) 太阳系中所有行星都绕太阳做匀速圆周运动 .( ) (2) 太阳系中所有行星都绕太阳做椭圆运动，且它们到太阳的距离各不相同 .( ) (3) 围绕太阳运动的各行星的速率是不变的 .( ) (4) 开普勒第三定律 公式 ＝ k 中的 T 表示行星自转的周期 .( ) (5) 对同一恒星而言，行星轨道的半长轴越长，公转周期越长 .( ) 即 学即 用 　 × × √ √ 答案 × 2. 如图 1 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 . 速度最大点是 B 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 答案 图 1 √ 重点探究 一、对开普勒定律的理解 1. 开普勒第一定律解决了行星的轨道 问题 行星 的轨道都是椭圆，如图 2 所示 . 不同行星绕太阳运动的椭圆轨道是不同的，太阳处在椭圆的一个焦点上，如图 3 所示，即所有轨道都有一个共同的焦点 —— 太阳 . 因此开普勒第一定律又叫轨道定律 . 图 2 　　 　　 图 3 2. 开普勒第二定律解决了行星绕太阳运动的速度大小问题 (1) 如图 4 所示，如果时间间隔相等，由开普勒 第二 定律 知，面积 S A ＝ S B ，可见离太阳越近，行星 在相 等 时间内经过的弧长越长，即行星的速率越大 . 因此 开 普勒第二定律又叫面积定律 . (2) 近日点、远日点分别是行星距离太阳的最近点、最远点 . 同一行星在近日点速度最大，在远日点速度最小 . 图 4 3. 开普勒第三定律解决了行星公转周期的长短 问题 (1) 如图 5 所示， 由 ＝ k 知椭圆轨道半长轴越长的 行 星，其公转周期越长，因此开普勒第三定律也叫周 期定律 . 常量 k 与行星无关，只与太阳有关 . (2) 该定律也适用于卫星绕地球的运动，其中常量 k 与卫星 无关，只与地球有关，也就是说 k 值大小由中心天体决定 . 图 5 例 1 　火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知 A. 太阳位于木星运行轨道的中心 B. 火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等 C. 火星和木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方 D. 相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过 的 面积 解析 √ 答案 解析 　 太阳位于木星运行的椭圆轨道的一个焦点上，选项 A 错误 . 由于火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，火星和木星绕太阳运行的速度大小在变化，选项 B 错误 . 根据开普勒行星运动定律可知，火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方，选项 C 正确 . 相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积不等于木星与太阳连线扫过的面积，选项 D 错误 . 针对训练 1 　 ( 多选 ) 下列关于行星绕太阳运动的说法正确的是 A. 太阳系中的八大行星有一个共同的轨道焦点 B. 太阳系中的八大行星的轨道有的是圆形，并不都是椭圆 C. 行星的运动方向总是沿着轨道的切线方向 D. 行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直 解析 √ 答案 √ 解析 　 太阳系中的八大行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，且太阳位于八大行星椭圆轨道的一个公共焦点上，选项 A 正确， B 错误； 行星的运动是曲线运动，运动方向总是沿着轨道的切线方向，选项 C 正确； 行星从近日点向远日点运动时，行星的运动方向和它与太阳连线的夹角大于 90° ，行星从远日点向近日点运动时，行星的运动方向和它与太阳连线的夹角小于 90° ，选项 D 错误 . 由于大多数行星绕太阳运动的轨道与圆十分接近，因此，在中学阶段的研究中可以按圆周运动处理，且是匀速圆周运动，这时椭圆轨道的半长轴取圆轨道的半径 . 二、开普勒定律的应用 例 2 　 1970 年 4 月 24 日，我国发射了第一颗人造卫星，其近地点高度是 h 1 ＝ 439 km ，远地点高度是 h 2 ＝ 2 384 km ，则近地点处卫星的速率约为远地点处卫星速率的多少倍？ ( 已知地球的半径 R ＝ 6 400 km) 答案 解析 答案 　 1.28 倍 解析 　 设一段很短的时间为 Δ t ，近地点在 B 点，当 Δ t 很小时，卫星和地球的连线扫过的面积可按三角形面积进行计算，如图所示， 即 、 都 可视为线段 . 由开普勒第二定律得 S ABCF ＝ S MPNF ， 即 例 3 　长期以来， “ 卡戎星 (Charon) ” 被认为是冥王星唯一的卫星，它的公转轨道半径 r 1 ＝ 19 600 km ，公转周期 T 1 ＝ 6.39 天 . 后来，天文学家又发现了两颗冥王星的小卫星，其中一颗的公转半径 r 2 ＝ 48 000 km ，则它的公转周期 T 2 最接近于 A.15 天 B.25 天 C.35 天 D.45 天 答案 解析 √ 开普勒第三定律揭示的是不同行星运动快慢的规律，应用时要注意以下两个问题： (1) 首先判断两个行星的中心天体是否相同，只有对同一个中心天体开普勒第三定律才成立 . (2) 明确题中给出的周期关系或半径关系之后，根据开普勒第三定律列式求解 . 总结提升 针对训练 2 　木星和地球都绕太阳公转，木星的公转周期约为 12 年，地球与太阳的距离为 1 天文单位，则木星与太阳的距离约为 A.2 天文单位 B.5.2 天文单位 C.10 天文单位 D.12 天文单位 答案 解析 √ 达标检测 1. ( 对开普勒第三定律的认识 ) ( 多选 ) 关于开普勒行星运动定律的 表达式 ＝ k ，以下理解正确的是 A. k 是一个与行星无关的常量 B. r 代表行星的球体半径 C. T 代表行星运动的自转周期 D. T 代表行星绕中心天体运动的公转周期 √ 解析 　 开普勒第三定律中的 公式 ＝ k ， k 是一个与行星无关的常量，与中心天体有关，选项 A 正确； r 代表行星绕中心天体运动的椭圆轨道的半长轴，选项 B 错误； T 代表行星绕中心天体运动的公转周期，选项 C 错误， D 正确 . 答案 解析 1 2 3 √ 2. ( 开普勒第二定律的应用 ) 某行星沿椭圆轨道运动，远日点离太阳的距离为 a ，近日点离太阳的距离为 b ，过远日点时行星的速率为 v a ，则过近日点时的速率为 √ 答案 解析 1 2 3 1 2 3 解析 　 根据开普勒第三定律， 有 解 得 R 钱 ＝ 故 C 正确 . 3. ( 开普勒第三定律的应用 ) 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 ” 绕太阳的运动都 看做匀 速圆周运动， 它们 的运行轨道如图 6 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 √ 图 6 答案 解析 1 2 3