（2021新人教版）高中物理必修第二册7.1 行星的运动复习学案（解析版+原卷）.zip

2019-2020 学年高一物理同步题型学案（人教版新教材必修学年高一物理同步题型学案（人教版新教材必修 2） 7.1 行星的运动行星的运动 【学习目标学习目标】 1. 了解地心说和日心说两种不同的观点. 2.理解开普勒行星运动三定律，并能初步运用开普勒行星运动定律解决一些简单问题 【知识要点知识要点】 一、地心说和日心说一、地心说和日心说 1地心说 (1)地球是宇宙的中心，是静止不动的； (2)太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动； (3)地心说的代表人物是古希腊科学家托勒密 2日心说 (1)宇宙的中心是太阳，所有行星都绕太阳做匀速圆周运动； (2)地球是绕太阳旋转的行星，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旋转； (3)天体不动，因为地球每天自西向东自转一周，造成天体每天东升西落的现象； (4)日心说的代表人物是哥白尼 二、开普勒行星运动定律及其意义二、开普勒行星运动定律及其意义 1定律内容： 第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上 第二定律：从太阳到行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积 第三定律：行星轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值是一个常量其表达式为 k(在开普勒第三定律中，所有行星绕太阳转动的k值均相同；但对不同的天体系统k r3 T2 值不相同k值的大小由系统的中心天体决定) 2. 意义：开普勒的重要发现，为人们解决行星运动学问题提供了依据，澄清了多年来人们 对天体运动神秘、模糊的认识，也为牛顿创立他的天体力学理论奠定了观测基础开普勒 是用数学公式表达物理定律并最早获得成功的人之一从此，数学公式就成为表达物理学 定律的基本方式 三、中学阶段对天体运动的处理方法三、中学阶段对天体运动的处理方法 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轨 道处理，开普勒三定律就可以这样表述： 1行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心； 2对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度(或线速度)不变，即行星做匀速圆周运 动； 3所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，即k. r3 T2 【题型分类题型分类】 题型一、地心说和日心说题型一、地心说和日心说 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 【同类练习同类练习】 1关于日心说被人们所接受的原因是() A以地球为中心来研究天体的运动有很多无法解决的问题 B以太阳为中心，许多问题都可以解决，对行星运动的描述也变得简单了 C地球是围绕太阳运动的 D太阳总是从东方升起，从西方落下 题型二、题型二、对开普勒定律的理解对开普勒定律的理解 例 2 关于行星绕太阳运动，下列说法正确的是() A行星在椭圆轨道上绕太阳运动的过程中，其速度与行星和太阳之间的距离有关，距离 小时速度小，距离大时速度大 B所有行星在椭圆轨道上绕太阳运动，太阳在椭圆轨道的一个焦点上 C所有行星绕太阳运动的周期都是相等的 D行星之所以在椭圆轨道上绕太阳运动，主要是由于太阳对行星的引力作用 【同类练习同类练习】 1开普勒分别于 1609 年和 1619 年发表了他发现的行星运动规律，后人称之为开普勒行星 运动定律。关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是 A所有行星绕太阳运动的轨道都是圆，太阳处在圆心上 B对任何一颗行星来说，离太阳越近，运行速率就越大 C行星公转周期与行星的质量有关 D所有行星的轨道的半长轴与公转周期成正比 题型三、开普勒三定律的应用题型三、开普勒三定律的应用 例 3 如图所示，某行星沿椭圆轨道运行，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 va，则过近日点时行星的速率为() Avb va Bvb va b a a b Cvb va Dvb va a b b a 【同类练习同类练习】 1.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() AF2 BA CF1 DB 2某行星沿椭圆轨道运行，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 va，则过近日点时行星的速率为（ ） AB ba b vv a ba a vv b CD ba a vv b ba b vv a 【成果巩固训练成果巩固训练】 1地球和木星绕太阳的运动可近似看成是同一平面内的同方向绕行的匀速圆周运动，已知 木星的轨道半径约为地球轨道半径的 5.2 倍，估算木星与地球距离最近的相邻两次时间间 隔约为（ ） A1 年 B1.1 年 C1.5 年 D2 年 2 “嫦娥一号”探月卫星沿地月转移轨道到达月球，在距月球表面 200km 的 P 点进行第一次 “刹车制动”后被月球捕获，进入椭圆轨道绕月飞行，如图所示之后，卫星在 P 点经过 几次“刹车制动”，最终在距月球表面 200km 的圆形轨道上绕月球做匀速圆周运动用 T1、T2、T3分别表示卫星在椭圆轨道、和圆形轨道上运动的周期，用 a1、a2、a3分 别表示卫星沿三个轨道运动到 P 点的加速度，则下面说法正确的是（） Aa1a2a3BT1T2T3CT1T2T3Da1a2a3 3若两颗行星的质量分别为 M 和 m，它们绕太阳运行的轨道半径分别为 R 和 r，则它们 的公转周期之比是( ) A B C D 3 3 3 2 2 【答案】B 【解析】根据开普勒第三定律，得，故选 B. 3 2 = 1 2 = 3 3 4下列说法中符合开普勒对行星绕太阳运动的描述是（） A行星绕太阳运动时，太阳在椭圆的一个焦点上 B所有的行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动 C行星从近日点向远日点运动时，速率逐渐增大 D离太阳越远的行星，公转周期越短 5.行星围绕太阳公转的椭圆轨道如图所示，由开普勒定律可知（ ） A太阳处于此椭圆的一个焦点上 B行星在此椭圆轨道上运动的速度大小不变 C若行星的公转周期为 T，则，常量 K 与行星无关 3 2 R K T D若行星的公转周期为 T，则，常量 K 与行星无关 3 2 r K T 6(多选)对开普勒第一定律的理解，下列说法正确的是() A太阳系中的所有行星有一个共同的轨道焦点 B行星的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日心说的说法是正确的 7关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是 A所有行星围绕太阳的运动轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上 B对于任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积 C表达式 R3/T2=k,k 是一个与行星无关的常量 D表达式 R3/T2=k, T 代表行星运动的自转周期 8关于行星绕太阳运动，下列叙述正确的是（） A某行星绕太阳沿椭圆轨道运动时，在近日点所受引力大，在远日点所受到引力小 B某行星绕太阳沿椭圆轨道运动时，在近日点速度大，在远日点速度小 C绕太阳运动的所有行星的轨道半长轴的三次方跟它的公转周期平方的比值都相等 D行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处 9两颗行星的质量分别为 m1和,m2,，它们绕太阳运转轨道的半长轴分别为 R1和 R2 , 如果 m1=2m2 , R1=4R2。求它们的运行周期之比 T1:T2。 2019-2020 学年高一物理同步题型学案（人教版新教材必修学年高一物理同步题型学案（人教版新教材必修 2） 7.1 行星的运动行星的运动 【学习目标学习目标】 1. 了解地心说和日心说两种不同的观点. 2.理解开普勒行星运动三定律，并能初步运用开普勒行星运动定律解决一些简单问题 【知识要点知识要点】 一、地心说和日心说一、地心说和日心说 1地心说 (1)地球是宇宙的中心，是静止不动的； (2)太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动； (3)地心说的代表人物是古希腊科学家托勒密 2日心说 (1)宇宙的中心是太阳，所有行星都绕太阳做匀速圆周运动； (2)地球是绕太阳旋转的行星，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旋转； (3)天体不动，因为地球每天自西向东自转一周，造成天体每天东升西落的现象； (4)日心说的代表人物是哥白尼 二、开普勒行星运动定律及其意义二、开普勒行星运动定律及其意义 1定律内容： 第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上 第二定律：从太阳到行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积 第三定律：行星轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值是一个常量其表达式为 k(在开普勒第三定律中，所有行星绕太阳转动的k值均相同；但对不同的天体系统k r3 T2 值不相同k值的大小由系统的中心天体决定) 2. 意义：开普勒的重要发现，为人们解决行星运动学问题提供了依据，澄清了多年来人们 对天体运动神秘、模糊的认识，也为牛顿创立他的天体力学理论奠定了观测基础开普勒 是用数学公式表达物理定律并最早获得成功的人之一从此，数学公式就成为表达物理学 定律的基本方式 三、中学阶段对天体运动的处理方法三、中学阶段对天体运动的处理方法 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轨 道处理，开普勒三定律就可以这样表述： 1行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心； 2对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度(或线速度)不变，即行星做匀速圆周运 动； 3所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，即k. r3 T2 【题型分类题型分类】 题型一、地心说和日心说题型一、地心说和日心说 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 解析A 是“日心说”的观点，但现在看来是不正确的，太阳不是宇宙中心，只是太阳系 的中心天体，行星做的也不是匀速圆周运动，A 错；月亮绕地球运动的轨道不是圆，B 错； 恒星是宇宙中的主要天体，宇宙中可观察到的恒星有 1012颗，太阳是离我们最近的一颗恒 星，所有的恒星都在宇宙中高速运动着，所以天体也是运动的，C 错 答案D 【同类练习同类练习】 1关于日心说被人们所接受的原因是() A以地球为中心来研究天体的运动有很多无法解决的问题 B以太阳为中心，许多问题都可以解决，对行星运动的描述也变得简单了 C地球是围绕太阳运动的 D太阳总是从东方升起，从西方落下 答案B 题型二、题型二、对开普勒定律的理解对开普勒定律的理解 例 2 关于行星绕太阳运动，下列说法正确的是() A行星在椭圆轨道上绕太阳运动的过程中，其速度与行星和太阳之间的距离有关，距离 小时速度小，距离大时速度大 B所有行星在椭圆轨道上绕太阳运动，太阳在椭圆轨道的一个焦点上 C所有行星绕太阳运动的周期都是相等的 D行星之所以在椭圆轨道上绕太阳运动，主要是由于太阳对行星的引力作用 解析由开普勒第一定律知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，B 正确；由开普勒第二定律知行星离太阳距离小时速度大，距离大时速度小，A 错误； 由开普勒第三定律知所有行星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， C 错误；行星间的引力、行星与其他天体间的引力远小于行星与太阳间的引力，太阳的引 力提供行星绕太阳运动的向心力，D 对 答案BD 【同类练习同类练习】 1开普勒分别于 1609 年和 1619 年发表了他发现的行星运动规律，后人称之为开普勒行星 运动定律。关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是 A所有行星绕太阳运动的轨道都是圆，太阳处在圆心上 B对任何一颗行星来说，离太阳越近，运行速率就越大 C行星公转周期与行星的质量有关 D所有行星的轨道的半长轴与公转周期成正比 【答案】B 【解析】A、根据第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭 圆的一个焦点上；所以 A 错误。B、根据第二定律：对每一个行星而言，太阳行星的连线 在相同时间内扫过的面积相等。所以对任何一颗行星来说，离太阳越近，运行速率就越大； 所以 B 正确。C、D、开普勒第三定律中的公式，可知半长轴的三次方与公转周期的 3 2 = 二次方成正比，式中的 k 只与中心体的质量有关，即与恒星质量有关，故 C、D 错误。故 选 B。 题型三、开普勒三定律的应用题型三、开普勒三定律的应用 例 3 如图所示，某行星沿椭圆轨道运行，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 va，则过近日点时行星的速率为() Avb va Bvb va b a a b Cvb va Dvb va a b b a 解析若行星从轨道的A点经足够短的时间t运动到A点，则与太阳的连线扫过的面积 可看作扇形，其面积 SA；若行星从轨道的B点也经时间t运动到B点，则与太阳 avat 2 的连线扫过的面积 SB；根据开普勒第二定律，得，即 vb va，故 C 正 bvbt 2 avat 2 bvbt 2 a b 确 答案C 【同类练习同类练习】 1.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() AF2 BA CF1 DB 答案A 解析根据开普勒第二定律：太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积，因为行 星在A点的速率比在B点的速率大，所以太阳在离A点近的焦点上，故太阳位于F2. 2某行星沿椭圆轨道运行，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 va，则过近日点时行星的速率为（ ） AB ba b vv a ba a vv b CD ba a vv b ba b vv a 【答案】C 【解析】 取极短时间，根据开普勒第二定律得行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等， t 有：，得到：，故选项 C 正确 11 22 ab a vtb vt ba a vv b 【成果巩固训练成果巩固训练】 1地球和木星绕太阳的运动可近似看成是同一平面内的同方向绕行的匀速圆周运动，已知 木星的轨道半径约为地球轨道半径的 5.2 倍，估算木星与地球距离最近的相邻两次时间间 隔约为（ ） A1 年 B1.1 年 C1.5 年 D2 年 【答案】B 【解析】 地球、木星都绕太阳运动，所以根据开普勒第三定律可得，即 33 22 = RR TT 木地 地木 年，设经时间 t 两星又一次距离最近，根据，则两星 3 3 3 = 5.21=11.9 R TT R 木 木地 地t 转过的角度之差，解得年，B 正确 22 ()2t TT 地木 1.1t 2 “嫦娥一号”探月卫星沿地月转移轨道到达月球，在距月球表面 200km 的 P 点进行第一次 “刹车制动”后被月球捕获，进入椭圆轨道绕月飞行，如图所示之后，卫星在 P 点经过 几次“刹车制动”，最终在距月球表面 200km 的圆形轨道上绕月球做匀速圆周运动用 T1、T2、T3分别表示卫星在椭圆轨道、和圆形轨道上运动的周期，用 a1、a2、a3分 别表示卫星沿三个轨道运动到 P 点的加速度，则下面说法正确的是（） Aa1a2a3BT1T2T3CT1T2T3Da1a2a3 【答案】C 【解析】 【详解】 卫星从轨道的 P 处制动后进入轨道，在轨道的 P 处再制动，最后进入轨道。在不 同轨道的 P 处，卫星受到的万有引力相同，根据牛顿第二定律可知加速度相同，AD 错误； 根据开普勒第三定律可知，卫星在不同轨道上绕月球运动时的周期的平方与轨道半长轴的 三次方之比相同，显然轨道的半长轴最大，轨道的半径最小，则卫星在轨道的周期 最大，在轨道的周期最小，故 B 错误，C 正确。故选 C。 3若两颗行星的质量分别为 M 和 m，它们绕太阳运行的轨道半径分别为 R 和 r，则它们 的公转周期之比是( ) A B C D 3 3 3 2 2 【答案】B 【解析】根据开普勒第三定律，得，故选 B. 3 2 = 1 2 = 3 3 4下列说法中符合开普勒对行星绕太阳运动的描述是（） A行星绕太阳运动时，太阳在椭圆的一个焦点上 B所有的行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动 C行星从近日点向远日点运动时，速率逐渐增大 D离太阳越远的行星，公转周期越短 【答案】A 【解析】 所有的行星在不同的椭圆轨道绕太阳运动，B 错；行星从近日点向远日点运动时，速率逐 渐减小，C 错；由开普勒第三定律可知离太阳越远的行星，公转周期越大，D 错； 5.行星围绕太阳公转的椭圆轨道如图所示，由开普勒定律可知（ ） A太阳处于此椭圆的一个焦点上 B行星在此椭圆轨道上运动的速度大小不变 C若行星的公转周期为 T，则，常量 K 与行星无关 3 2 R K T D若行星的公转周期为 T，则，常量 K 与行星无关 3 2 r K T 【答案】AC 【解析】 开普勒第一定律指出太阳位于椭圆的一个焦点上，A 选项正确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相等的面积，速度大小肯定变化，B 选 项错误开普勒第三定律，其中 a 为椭圆的半长轴，C 选项正确，D 选项错误 6(多选)对开普勒第一定律的理解，下列说法正确的是() A太阳系中的所有行星有一个共同的轨道焦点 B行星的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日心说的说法是正确的 【答案】AB 【解析】A、第一定律的内容为：所有行星分别沿不同大小的椭圆轨道绕太阳运动，太阳 处于椭圆的一个焦点上，故 A 正确； B、所有行星分别沿不同大小的椭圆轨道绕太阳运动，运动方向为轨迹上某一点切线方向 不一定与它和太阳的连线垂直，故 B 正确，CD 错误。 7关于开普勒行星运动定律，下列说法正确的是 A所有行星围绕太阳的运动轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上 B对于任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积 C表达式 R3/T2=k,k 是一个与行星无关的常量 D表达式 R3/T2=k, T 代表行星运动的自转周期 【答案】ABC 【解析】 A、第一定律的内容为：所有行星分别沿不同大小的椭圆轨道绕太阳运动，太阳处于椭圆 的一个焦点上故 A 正确；B、开普勒第二定律的内容为：对于任意一个行星来说，它与 太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积，故 B 正确C、D、第三定律：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，k 是与环绕天体无关， 3 2 R k T 与中心天体有关的常量，而 T 为环绕天体的公转周期，故 D 错误，C 正确故选 ABC 8关于行星绕太阳运动，下列叙述正确的是（） A某行星绕太阳沿椭圆轨道运动时，在近日点所受引力大，在远日点所受到引力小 B某行星绕太阳沿椭圆轨道运动时，在近日点速度大，在远日点速度小 C绕太阳运动的所有行星的轨道半长轴的三次方跟它的公转周期平方的比值都相等 D行星绕太阳运动时太阳位于行星轨道的中心处 【答案】ABC 【解析】 A根据万有引力定律 2 Mm FG r 可知行星在近日点所受引力大，在远日点所受到引力小，故 A 正确； B由开普勒第二定律可知，行星与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等，则近日点处 行星的运动速度大，远日点处的行星运动速度小，故 B 正确； C由开普勒第三定律可知，绕太阳运动的所有行星轨道半长轴的三次方跟公转周期的平 方的比值都相同，故 C 正确； D由开普勒第一定律可知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，故 D 错误。 故选 ABC。 9两颗行星的质量分别为 m1和,m2,，它们绕太阳运转轨道的半长轴分别为 R1和 R2 , 如果 m1=2m2 , R1=4R2。求它们的运行周期之比 T1:T2。 【答案】8 【解析】根据开普勒第三定律得： 3 2 a k T 对行星： 1 m 3 1 2 1 R k T 对行星： 2 m 3 2 2 2 R k T 根据题意有： ， ， 12 2mm 12 4RR 由联立得： 。 1 2 8 1 T T