人教版 (新课标)必修21.行星的运动学案及答案

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课标要求
1、认识开普勒行星运动定律，从中体会观察在认识自然、发现规律中的作用，体会科学探索过程的曲折与艰辛．
2、能用开普勒行星运动定律分析一些简单的行星运动问题．
重、难点
开普勒三大行星运动定律。
巩固基础
1.根据日常的天文知识，地球围绕太阳公转的周期约为________天，地球自转的周期为________小时，月亮围绕地球公转的周期约为________天。
2.开普勒行星运动定律不仅适用于行星，也适用于卫星绕行星的运动。研究行星绕太阳的运动时，开普勒第三定律中的常量k与________质量有关，研究月球、人造地球卫星绕地球运行时，k与____________质量有关。
3.在太阳系中，八大行星绕着太阳运行，按照距太阳的距离排列，由近及远依次是：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星，如果把这些行星的运动近似为匀速圆周运动，那么它们绕太阳运动一周所用的时间最长的是________，运行角速度最大的是_______
4.首先总结出行星绕太阳运动规律的天文学家是( )
A.第谷 B.哥白尼 C.牛顿 D.开普勒
5.关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是（ ）
A.开普勒定律是根据长期连续不断的、对行星位置观测记录的大量数据，进行计算分析后获得的结论
B.根据开普勒第二定律，行星在椭圆轨道上绕太阳运动的过程中，其速度的大小随行星与太阳之间距离的变化而变化，距离小时速度小，距离大时速度大
C.行星绕太阳运动的轨道，可以近似看作为圆，即可以认为行星绕太阳做匀速圆周运动
D.开普勒定律，只适用于太阳系，对其他恒星系不适用；行星的卫星（包括人造卫星）绕行星的运动，是不遵循开普勒定律的
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、关于开普勒第三定律的公式，以下理解正确的（ ）
A．k是一个与行星无关的常量
B．若地球绕太阳运转轨道的半长轴为R0，周期为T0；月球绕地球运转轨道的半长轴
为R，周期为T，则有
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
提升能力
8、从天文望远镜中观察到银河系中有两颗行星绕某恒星运行，两行星的轨道均为椭圆，观察测量到它们的运转周期之比为8:1，则它们椭圆轨道的半长轴之比为 （ ）
A.2:1 B.4:1 C.8:1 D.1:4
9.八个行星绕太阳运行的轨迹可以粗略地认为是圆，各星球半径和轨道半径如下表所示：
从表中所列数据可以估算出天王星的公转周期接近于（ ）
A、8年 B、30年 C、80年 D、 160年
感悟经典
飞船沿半径为R的圆轨道运动，其周期为T，如果飞船要返回地面，可在轨道上的某一点A处减速，将速度降低到适当的数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆与地面的B点相切，实现着陆，如图所示。如果地球半径为R0，求飞船由A点运动到B点的时间。

解析：飞船先后在两个轨道上运动，一次作半径为R的圆周运动，一次是椭圆轨道运动。飞船绕地球的圆轨道又可以看作两个焦点重合在地心的椭圆轨道。从A点运动到B点的时间就是飞船在椭圆轨道上运动周期的二分之一，可以利用开普勒第三定律求出飞船在椭圆轨道运动的周期，进而求出飞船从A点到B点的运动时间。
设飞船的椭圆轨道的半长轴为R1，运动周期为T1，根据开普勒第三定律有：

根据几何关系有：
解得：
所以飞船从A点到B点所需要的时间为：
拓展：运用开普勒第三定律计算天体的运动时间，一般都要寻找运动时间与天体做椭圆运动周期的联系，天体运动的轨道半长轴（或轨道半径）则可以通过几何关系与已知长度联系起来，再用开普勒第三定律建立天体运动的轨道半长轴（或轨道半径）与天体运动周期联系，求得所需结果。
第六章 万有引力与航天
第一节 行星的运动答案
1.365 24 27 2.太阳 地球 3.海王星 水星 4.D 5.AC 6.D
7.AD 8.B 9.C
行星名称
水星
金星
地球
火星
木星
土星
天王星
海王星
星球半径(106m)
2.44
6.05
6.37
3.39
6.98
5.28
2.37
2.24
轨道半径(1011m)
0.579
1.08
1.50
2.28
7.78
14.3
28.7
45.0