物理必修 第二册1 行星的运动导学案及答案

这是一份物理必修 第二册1 行星的运动导学案及答案，共8页。学案主要包含了天体中的”追及“问题等内容，欢迎下载使用。

地心说：认为地球是宇宙的中心，代表人物：托勒密。
日心说：认为太阳是宇宙的中心，代表人物：哥白尼。
第谷整理资料，学生开普勒总结行星运动的规律。
牛顿总结出万有引力定律。
开普勒三大定律
开普勒第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上。
开普勒第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过面积相等。
注意：开普勒第二定律针对某一个行星研究。
根据开普勒第二定律可知行星在近地点的速度大于远地点的速度。
3、开普勒第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的平方的比值都恒定．此比值的大小只与中心天体的质量有关，在不同的星系中，此比值是不同的．
公式：= =K
注意：可以运用用圆周运动，此时半长轴与半径相等。
三、天体中的”追及“问题
如图所示时刻地球，小行星与太阳在同一条直线上，再过多久，地球与小行星相距最近？
设经过t时刻，地球和小行星相距最近，如图所示：
则地球比小行星多运动了一圈，列式：t-t=2
即（-）t=2
设经过t’时刻，地球和小行星相距最远，如图所示：
则地球比小行星多运动了半圈，列式：t-t=
即（-）t=
附：航天事业的重要性
2020年，中国北斗导航全面使用，标志着我国拥有自己独立的导航系统，摆脱了GPS导航的限制。
北斗导航的意义：
军用、民用导航系统由中国提供，安全保障。
2、不用支付高额的专利费用。
3、中国航天达到新的高度。
除此之外，中国的航天载人技术已经非常成熟，可以展望将月球的资源进行分析运输。
例题讲解
【例1】对于开普勒定律的理解，下列说法不正确的是（ ）
A．开普勒根据第谷对行星的观测数据，总结得出了开普勒三定律
B．行星围绕太阳运动的轨道半径跟它公转周期成正比
C．行星围绕太阳运动的轨迹是椭圆，太阳处于椭圆的一个焦点上
D．行星距离太阳越近，其运动速度越大，距离太阳越远，其运动速度越小
【例2】太阳系中有一颗绕太阳公转的行星，距太阳的平均距离是地球到太阳平均距离的9倍，则该行星绕太阳公转的周期是（ ）
A．3年 B．9年 C．27年 D．81年
【例3】）“天问一号”探测器于2020年7月23日成功发射，由长征五号运载火箭直接送入地火转移轨道，成为一颗人造行星，与地球、火星共同绕太阳公转，并逐渐远离地球，飞向火星，其运动轨道如图所示。若地球到太阳的平均距离为1Au（天文单位），火星到太阳的平均距离为1.5Au,则“天问一号”在地火转移椭圆轨道上运动的周期约为（ ）
A．0.8年 B．1.4年 C．2.2年 D．2.6年
基础练习
1、对于开普勒定律的理解，下列说法正确的是（ ）
A．开普勒通过自己长期观测，记录了大量数据，通过对数据研究总结得出了开普勒三定律
B．根据开普勒第一定律，行星围绕太阳运动的轨迹是圆，太阳处于圆心
C．根据开普勒第二定律，行星距离太阳越近，其运动速度越大；距离太阳越远，其运动速度越小
D．根据开普勒第三定律，行星围绕太阳运动的轨道半径跟它公转周期成正比
2、在天文学上，春分、夏至、秋分、冬至将一年分为春、夏、秋、冬四季。如图所示，从地球绕太阳的运动规律分析，下列判断正确的是（ ）
A．在冬至日前后，地球绕太阳的运行速率较大
B．在夏至日前后，地球绕太阳的运行速率较大
C．春夏两季比秋冬两季时间短
D．春夏两季比秋冬两季时间长
3、关于行星绕太阳运动，根据开普勒第三定律=k,下列说法中正确的有（ ）
A．k是一个仅与中心天体有关的常量
B．T表示行星的公转周期
C．若地球绕太阳运转的半长轴为a1，周期为T1，月亮绕地球运转的半长轴为a2，周期为T2，由开普勒第三定律可得=
D．离太阳越近的行星的运动周期越短
提升训练
4、天文单位是天文学中计量天体之间距离的一种单位，其数值取地球和太阳之间的平均距离。已知哈雷彗星近日距离大约为0.6个天文单位，其周期为76年，只考虑太阳对其引力，而忽略其它星体对其影响，则其远日距离约为（ ）（≈4.2）
A．4.2个天文单位 B．18个天文单位 C．35个天文单位 D．42个天文单位
5、某行星和地球绕太阳公转的轨道均可视为圆，每过N年，该行星会运行到太阳和地球的连线的延长线上，如图，该行星与地球的公转轨道半径之比为（ ）
A． B． C． D．
6、人们经长期观测发现，天王星绕太阳圆周运动实际运行的轨道总是周期性地每隔t0时间发生一次最大的偏离。英国剑桥大学学生亚当斯和法国天文学家勒维耶认为形成这种现象的原因是天王星外侧还存在着一颗未知行星。这就是后来被称为“笔尖下发现的行星”——海王星，已知天王星运行的周期为T0，轨道半径为R0。则得到海王星绕太阳运行周期T，轨道半径R正确的是（ ）
A．T= B．T= C．R= D．R=
答案详解
【例1】解：A、开普勒在他的导师第谷天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，故A正确；
B、根据开普勒第三定律，行星围绕太阳运动轨道的半长轴的三次方跟它公转周期的二次方成正比，故B错误；
C、根据开普勒第一定律可知，行星围绕太阳运动的轨迹是椭圆，太阳处于椭圆的一个焦点上，故C正确；
D、根据开普勒第二定律可知，行星距离太阳越近，其运动速度越大，距离太阳越远，其运动速度越小，故D正确。
本题选错误的，
故选：B。
【例2】解：设地球半径为R，则行星的半径为9R；
根据开普勒第三定律得：=
则T'=27T；
地球的公转周期为1年，则说明该行星的公转周期为27年；
故ABD错误，C正确；
故选：C。
【例3】解：“天问一号”做椭圆运动的半长轴为r天＝(1Au+1.5Au)＝1.25Au
根据开普勒第三定律，可得=
地球公转周期为T地=1年
解得T天=1.4年，故B正确，ACD错误。
故选：B。
【基础练习】
1、解：A、第谷进行了长期观测，记录了大量数据，开普勒通过对数据研究总结得出了开普勒三定律，选项A错误；
B、行星围绕太阳运动的轨迹是椭圆，太阳处于椭圆的一个焦点上，选项B错误；
C、根据开普勒第二定律，行星距离太阳越近，其运动速度越大；距离太阳越远，其运动速度越小，选项C正确；
D、根据开普勒第三定律，行星围绕太阳运动轨道的半长轴的三次方跟它公转周期的二次方成正比，选项D错误。
故选：C。
2、解：根据开普勒第二定律：对每一个行星而言，太阳与行星的连线在相同时间内扫过的面积相等，行星在此椭圆轨道上运动的速度大小不断变化。
近日点连线短，速度大，且为冬天，即在冬至日前后，地球绕太阳的运行速率较大；远日点连线长，速度小，且为夏天；春夏两季比秋冬两季时间长。
故AD正确，BC错误；
故选：AD。
3、解：A、结合万有引力定律可知，开普勒第三定律=k中k是一个与行星无关的常量，与恒星的质量有关，故A正确。
B、开普勒第三定律中的公式＝k，可知半长轴的三次方与公转周期的二次方成正比，所以T表示行星的公转周期，故B正确
C、开普勒第三定律中的公式＝k是行星绕太阳运动的情况；地球与月亮公转时的环绕的中心天体不同，所以
故C错误；
D、根据开普勒第三定律中的公式＝k，离太阳越近的行星的运动周期越短。故D正确。
故选：ABD。
【提升训练】
4、解：设地球到太阳距离为r1，周期为T1，哈雷彗星的半长轴为r2，周期为T2，由开普勒第三定律可得：=
则得：r2≈18r1
所以远日点的距离：r远=2r2-r1=2×18r1-0.6r1=35.4r1
故远日点的距离约为35个天文单位。故ABD错误，C正确。
故选：C。
5、解：由图可知行星的轨道半径大，那么由开普勒第三定律知其周期长。每过N年，该行星会运行到日地连线的延长线上，说明从最初在日地连线的延长线上开始，每一年地球都在行星的前面比行星多转圆周的，N年后地球转了N圈，比行星多转1圈，即行星转了N-1圈，从而再次在日地连线的延长线上。所以行星的周期是年，根据开普勒第三定律有：=
则：=
故C正确，ABD错误。
故选：C。
6、解：AB、由题意可知当天王星、海王星、太阳位于同一直线时天王星绕太阳做圆周运动的实际轨道偏离最大，天王星（b）和海王星（a）运行轨道可近似如下图所示，则根据题意可知：- ＝2π
化简可得：T＝
故A错误，B正确
CD、由开普勒第三定律可得：=
结合T=
可得R=
故C错误，D正确。
故选：BD。