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§7.1行星的运动
目标展示〖教学目标〗1．知道地心说和日心说的内容及争论的焦点。2．明确开普勒三大定律,能应用三定律分析问题。3．知道第三定律中的比值与行星的质量无关，但与太阳的质量有关。4．理解人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，真理是来之不易的。〖核心素养〗物理观念：形成开普勒对行星运动描述的物理观念。科学思维：培养学生在客观事物的基础上通过分析、推理提出科学假设，再经过实验验证的正确认识事物本质的思维方法。科学探究：通过托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、开普勒等几位科学家对行星运动的不同认识，了解人类认识事物本质的曲折性并加深对行星运动的理解。科学态度与责任：体会科学家实事就是、尊重客观事实、不迷信权威、敢于坚持真理和勇于探索的科学态度和科学精神。体会人类对自然界和谐的追求是科学研究的动力之一。〖教学重点与难点〗重点：理解和掌握开普勒行星运动定律，认识行星的运动．学好本节有利于对宇宙中行星的运动规律的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法，并有利于对人造卫星的学习。难点：对开普勒行星运动定律的理解和应用，通过本节的学习可以澄清人们对天体运动神秘、模糊的认识。.
预习案
使用说明及学法指导（正确的方法会取得事半功倍的效果！）
1．首先明确“知识必备”中的两个知识点；然后再通读教材，查找资料，完成“教材助读”中的问题；
2．完成时间：20分钟。
知识必备（你准备好了吗？）
1．椭圆的画法和基本规律
2．具备一定的估算能力
教材助读（问题引领方向！）
1．了解人类对天体运动的探索历史
2．理解和掌握开普勒行星运动定律
预习检测（检测有助于查找存在的问题和不足！）
1.对于开普勒行星运动定律的理解，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行星运动定律
B．根据开普勒第一定律，行星围绕太阳运动的轨迹是圆，太阳处于圆心位置
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.如图所示，椭圆为地球绕太阳运动的轨道，A、B分别为地球绕太阳运动的近日点和远日点，地球经过这两点时的速率分别为vA和vB；阴影部分为地球与太阳的连线在相等时间内扫过的面积，分别用SA和SB表示，则vA__________vB、SA______SB.(均选填“>”“＝”或“<”)
3.判一判
(1)宇宙的中心是太阳，所有行星都在绕太阳做匀速圆周运动( )
(2)开普勒定律仅适用于行星绕太阳的运动( )
(3)所有行星绕太阳运转的周期都是相等的( )
(4)在中学阶段可认为地球围绕太阳做圆周运动( )
(5)行星的轨道半径和公转周期成正比( )
我的疑问（发现问题比解决问题更重要！）
请将预习中未能解决的问题和疑问写下来，待课堂上与老师和同学探究解决。
探究案
质疑探究（质疑解疑，合作探究）
探究点一：对开普勒行星运动定律的理解
例1.下列对开普勒定律的理解正确的是（ ）
A．地球与太阳的连线在相等的时间内转过的角度相等
B．所有行星绕太阳运动的轨道是同一个椭圆、有共同的焦点
C．火星与太阳的连线、地球与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等
D．哈雷彗星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比等于地球轨道（可视为圆形）半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比
针对训练1.无论地心说还是日心说,古人都把天体的运动看得很神圣,认为天体的运动必然是最完美、最和谐的匀速圆周运动.德国天文学家开普勒用了20年的时间研究了丹麦天文学家第谷(<Object: word/embeddings/oleObject1.bin>,1546-1601)的行星观测记录,发现如果假设行星的运动是匀速圆周运动,计算所得的数据与观测数据不符;只有假设行星绕太阳运动的轨道不是圆,而是椭圆,才能解释这种差别.他还发现了行星运动的其他规律.开普勒分别于1609年和1619年发表了他发现的规律,后人称为开普勒行星运动定律.下列说法中与之吻合的是（ ）
A．太阳系内的所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,行星到太阳的最大距离等于椭圆的半长轴
B．对太阳系内的任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积
C．太阳系内的每一颗行星与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积
D．太阳系内的所有行星的轨道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
例2.某行星沿椭圆轨道绕太阳运行，如图所示，在这颗行星的轨道上有a、b、c、d四个对称点。若行星运动周期为T，则该行星（ ）
A．从a到b的运动时间等于从c到d的运动时间
B．从d经a到b的运动时间等于从b经c到d的运动时间
C．a到b的时间tab><Object: word/embeddings/oleObject2.bin>
D．c到d的时间tcd><Object: word/embeddings/oleObject3.bin>
针对训练2.如图所示，围绕地球的两个轨道P、Q，轨道P是半径为4R的圆轨道，轨道Q是椭圆轨道，其近地点a与地心的距离为2R，远地点b与地心的距离为10R。假设卫星在圆轨道上运行的周期为T1，在椭圆轨道运行的周期为T2，在近地点a的速度为<Object: word/embeddings/oleObject4.bin> ，在远地点b的速度为vb，则下列判断正确的是（ ）
A．<Object: word/embeddings/oleObject5.bin> B．<Object: word/embeddings/oleObject6.bin> C．<Object: word/embeddings/oleObject7.bin> D．<Object: word/embeddings/oleObject8.bin>
A．公式只适用于轨道是椭圆的运动
B．公式中的T为天体的自转周期
C．公式中的k值，只与中心天体有关，与绕中心天体公转的行星(或卫星)无关
D．若已知月球与地球之间的距离，根据开普勒第三定律公式可求出地球与太阳之间的距离
针对训练3.关于开普勒行星运动的公式<Object: word/embeddings/oleObject9.bin>＝k，以下理解正确的是（ ）
A．k是一个与行星有关的常量
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长半轴为R，周期为T，则有<Object: word/embeddings/oleObject10.bin>
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
探究点二：对开普勒第三定律的定量计算
- 例4.月球环绕地球运动的轨道半径约为地球半径的60倍，运行周期约为27天，应用开普勒定律计算：在赤道平面内离地面高度为地球半径的多少倍，人造地球卫星可随地球一起转动，就像停留在天空中不动一样。
针对训练4.经国际小行星命名委员会命名的“神舟星”和“杨利伟星"的轨道均处在火星和木星轨道之间，它们绕太阳沿椭圆轨道运行，其轨道参数如下表(AU是天文学中的长度单位，大约是地球到太阳的平均距离)．“神舟星”和“杨利伟星”绕太阳运行的周期分别为T1和T2，求神舟星与杨利伟星的轨道半径之比最接近下面哪组数据（ ）
A.2:1 B.4:1 C.6:1 D.8:1
针对训练5.地球的公转轨道接近圆，但彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆.天文学家哈雷曾经在1662年跟踪过一颗彗星，他算出这颗彗星轨道的半长轴约等于地球公转半径的18倍，并预言这颗彗星将每隔一定时间就会再次出现.
(1)这颗彗星最近出现的时间是1986年，它下次飞近地球大约是哪一年？
(2)若哈雷彗星在近日点的线速度为v1在远日点的线速度为v2，则哪个线速度大？
针对训练6.飞船沿半径为R的圆周绕地球运动，其周期为T。如果飞船要返回地面，可在轨道上某点A处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在B点相切，如图所示。如果地球半径为R0，求：
（1）飞船由A点运动到B点所需要的时间。
（2）飞船在半径为R的圆周轨道与椭圆轨道上运行时的周期之比为多少？
规律总结（知识提炼，浓缩精华）
探究点三：天体运动中的追及相遇问题
例5.如图1所示，有A、B两颗行星绕同一颗恒星M做圆周运动，旋转方向相同，A行星的周期为T1，B行星的周期为T2，在某一时刻两行星相距最近，则
①经过多长时间，两行星再次相距最近？
②经过多长时间，两行星第一次相距最远？
规律总结（知识提炼，浓缩精华）
天体运动中的“相遇”指的是两个环绕天体和中心天体在一条直线上的时候，即相距最近。若同向转动，则转的快的比转的慢的多转2π角度再次相遇；若反向转动，则两者转过角度加起来等于2π。
我的收获（反思静悟，体验成功）
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