高中物理 第六章 万有引力与航天 第一节 行星的运动课堂探究学案 新人教版必修2-新人教版高一必修2物理学案VIP专享

第一节 行星的运动课堂探究探究一 对开普勒定律的进一步认识问题导引如图所示为地球绕太阳运行的示意图，图中椭圆表示地球的公转轨道，A、B、C、D 分别表示春分、夏至、秋分、冬至时地球所在的位置，试分析说明一年之内秋冬两季比春夏两季要少几天的原因。提示：地球绕太阳运行时，对于北半球的观察者而言，秋冬季节地球在近日点运动，经过CDA 这段曲线；在春夏季节地球经过 ABC 这段曲线，根据开普勒第二定律，地球在秋冬季节比在春夏季节运动得快一些，时间相应就短一些。一年之内，春夏两季共 184 天，秋冬两季只有181 天。名师精讲1．从空间分布认识：行星的轨道都是椭圆的，所有椭圆有一个共同的焦点，太阳就在此焦点上。因此第一定律又叫椭圆轨道定律，如图所示。特别提醒 (1)各行星的椭圆轨道尽管大小不同，但是太阳总处在所有轨道的一个共同焦点上，又称焦点定律；(2)不同行星轨道的半长轴是不同的(例如冥王星轨道半长轴的长为水星轨道半长轴的 100 倍)；(3)行星的椭圆轨道都很接近圆(例如地球绕太阳椭圆轨道半长轴为 1.495×102 km，半短轴为 1.494 8×102 km)中学阶段在分析处理天体运动问题时，可以将行星轨道作为圆来处理。这是一种突出主要因素、忽略某些次要因素的理想化方法，是研究物理问题的常用方法。2．从速度大小认识：如图所示，如果时间间隔相等，即 t2－t1＝t4－t3，由开普勒第二定律，面积 SA＝SB，可见离太阳越近，行星在相等时间内经过的弧长越长，即行星的速率就越大。特别提醒 该定律反映出同一行星在远日点速率小于近日点速率，又称为速度定律。3. 对＝k 的认识：在图中，半长轴是 AB 间距的一半，不要认为 a 等于太阳到 A 点的距离；T 是公转周期，不要误认为是自转周期，如地球的公转周期是一年，不是一天。1特别提醒 (1)高中阶段，如果将行星轨道看作圆，则 R 为圆的半径；(2)该定律不仅适用于行星，也适用于其他天体，例如，对于任何一个行星的不同卫星来说，它的(＝k)k 值是相同的，也是一个与卫星无关只与被卫星所环绕的行星有关的常量(例如地球的 k 值为1.008%)；(3)开普勒研究所依据的资料都是凭肉眼观察的，随着望远镜等精密仪器的出现，发现开普勒定律只是近似的，行星实际的运动情况与开普勒定律有少许的偏离；(4)开普勒定律只阐述了行星的运动规律，而没有说明行星运动的状态变化的“动力学”原因。【例 1】 (多选)关于公式＝k，下列理解正确的是( )A．k 是一个...