【文档说明】2022-2023学年高一物理 人教版2019必修第二册 同步学案+典例+练习 7.1行星的运动 Word版含解析.docx，共(17)页，1.021 MB，由小赞的店铺上传

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7.1行星的运动一、两种对立的学说1.地心说(1)地球是宇宙的中心，是的；(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.2.日心说(1)太阳是宇宙的中心，是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳做运动；(2)日心说的代表人物是.

3.局限性(1)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、最和谐的运动.(2)开普勒研究了第谷的行星观测记录，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.二、开普勒定律1.第一定律：所有行

星绕太阳运动的轨道都是，太阳处在椭圆的一个上.2.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的.3.第三定律：所有行星轨道的的三次方跟它的的二次方的比都相等.其表达式为，其中a是椭圆轨道的，T是公转周期，k是一个对所有行星都相同的.三、行星运动的近似处理1.行星绕

太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在.2.行星绕太阳做匀速圆周运动.3.所有行星轨道半径r的方跟它的公转周期T的方的比值都相等，即.【参考答案】静止不动托勒密匀速圆周哥白尼匀速圆周椭圆焦点面积相等半长轴公转周期a3T

2＝k半长轴常量圆心三次二次r3T2＝k考点一：天体运动的探索历程【例1】在探究太阳与行星间的引力的思考中，属于牛顿的猜想的是（）基础知识梳理典型例题分析A．使行星沿圆轨道运动，需要一个指向圆心的力，这个力就是太阳对行星的吸引力B．行星运动的半径越大，其

做圆周运动的运动周期越大C．行星运动的轨道是一个椭圆D．任何两个物体之间都不存在太阳和行星之间存在的这种类型的引力【答案】A【详解】A．使行星沿圆轨道运动，需要一个指向圆心的力，这个力就是太阳对行星的吸引力，属于牛顿猜想，选项A正确；B．行星运动的半径越大，其做圆周运动的运动周期越大

，不是牛顿猜想，选项B错误；C．行星运动的轨道是一个椭圆是开普勒定律，选项C错误；D．任何两个物体之间都不存在太阳和行星之间存在的这种类型的引力，不是牛顿的猜想，选项D错误。故选A。【变式练习】1．恒星的周年视差证明了（）A．地球绕其轴心运动B．地球绕着太阳运动C．月球绕地球运动D．太

阳质量远远大于地球质量【答案】B【详解】恒星周年视差是历史上证明地球公转的关键性证据，证明了地球确实在围绕着太阳公转，太阳看上去总是那么大，说明地球与太阳的距离是大致不变的，所以地球是在绕太阳做近似圆周运动，也就是公转，故选B

。2．下列关于宇宙的说法中正确的是（）A．太阳处在银河系的中心位置B．太阳系的八大行星几乎在同一平面内转动C．太阳是一颗能发光、发热的液态星球D．离太阳越远的行星绕太阳公转周期越小，公转速度大【答案】B【详解】A．太阳系是银河系的一个组成部分，太阳系位于银河系边缘主旋臂与外旋臂间第三旋

臂－－猎户座分支旋臂内侧附近上，它并不处于银河系的中心位置，故A错误；B．太阳系的八大行星几乎在同一平面内运动，故B正确；C．太阳是一颗能发光、发热的气体星球，故C错误；D．离太阳越远的行星绕太阳公转周期越大，公转速度小，故D错误；故选B。考点二：开普勒第一定律【例2】如图所

示，对开普勒第一定律的理解，下列说法中正确的是（）A．在行星绕太阳运动一周的时间内，它离太阳的距离是一直不变的B．在行星绕太阳运动一周的时间内，它离太阳的距离是不断变化的C．太阳不一定在所有行星运动椭圆轨道的焦点上D．某个行星绕太阳运动的轨道一定不在一

个固定的平面内【答案】B【详解】AB．根据开普勒第一定律的内容可以判定：行星绕太阳运动的轨道是椭圆，有时远离太阳，有时靠近太阳，所以它离太阳的距离是变化的，选项A错误，B正确；C．太阳一定在所有行星运动的椭圆轨道的焦点上，C错误；D

．某个行星绕太阳运动的轨道一定在某一固定的平面内，选项D错误．故选B。【变式练习】1．发现行星运动规律的科学家是（）A．卡文迪许B．开普勒C．爱因斯坦D．牛顿【答案】B【详解】首先发现行星绕太阳运动的轨道是椭圆，完整描述行星运动规律的科学家是开普勒。故选B。2．对于开普

勒第一定律的理解，下列说法中正确的是（）A．某一行星绕太阳运转的轨道始终在一个固定的平面内B．某一行星绕太阳运转的轨道不一定总在一个固定的平面内C．在行星绕太阳运转一周的时间内，它离太阳的距离保持不变D．在行星绕太阳运转

一周的时间内，太阳始终在行星轨道的中心点上【答案】A【详解】AB．在行星绕太阳运动一周的时间内，绕太阳运动的轨道一定是在某一固定的平面内，B错误A正确；CD．根据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，太阳处在椭圆的一个

焦点上，所以在行星绕太阳运动一周的时间内，它离太阳的距离是不断变化的，CD错误。故选A。考点三：开普勒第二定律【例3】如图所示为火星绕太阳运动的椭圆轨道，M、N、P是火星依次经过的三位置，F1、F2为椭圆的两个焦点。火星由M到N和由N到P的过程中，通过的路程相等，火星与太阳中

心的连线扫过的面积分别为S1和S2。已知由M→N→P过程中，火星速率逐渐减小。下列判断正确的是（）A．太阳位于焦点F2处B．S1<S2C．在M和N处，火星的角速度MND．在N和P处，火星的加速度NPaa【答案】B【详解】A．已知由M→N

→P过程中，火星速率逐渐减小，根据开普勒第二定律可知，火星和太阳的距离越来越大，即太阳位于焦点F1处，故A错误；B．火星由M到N和由N到P的过程中，通过的路程相等，速率逐渐减小，所以火星由M到N的运动时间小于由N到P的运动时间，根据开普勒第二定律可知单位时间内扫过的面积相等，因此12

SS故B正确；C．因MNNMvrvvrr=，，所以火星的角速度MN故C错误；D．根据万有引力定律得火星在N处受到的万有引力大于在P处受到的万有引力，根据牛顿第二定律Fma=万得NPaa故D错误。故选B。【变式练习】1．

火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行，根据开普勒行星运动定律可知（）A．太阳位于木星运行轨道的中心B．火星和木星绕太阳运行速度的大小始终相等C．太阳在火星与木星公转的椭圆轨道的同一个焦点上D．相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积等于木星与太阳连线扫过的面积【答案】

C【详解】A．太阳位于木星运行轨道的焦点位置，A错误；B．根据开普勒第二定律可知，木星和火星绕太阳运行速度的大小不是始终相等，在离太阳较近时速度较大，离太阳较远时速度较小，B错误；C．根据开普勒第一定律可知，太阳相对所有的行星轨道的位置是不变的，太阳在所有行星的轨道的同一个焦点上，C正确；

D．根据开普勒第二定律可知，相同时间内，火星与太阳连线扫过的面积相等，但是不等于木星与太阳连线扫过的面积，D错误。故选C。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>4TD．c到d的时间tcd>4T【答案】D【详解】AB．根据开普勒第二定律可知，行星在近日点的

速度最大，在远日点的速度最小，行星由a到b运动时的平均速率大于由c到d运动时的平均速率，而弧长ab等于弧长cd，故从a到b的运动时间小于从c到d的运动时间，同理可知，从d经a到b的运动时间小于从b经c到d的运动时间，AB错误；CD．从a经b到c的时间和从c经d到a的时间均为2T，可得4a

bdaTtt＝；4bccdTtt＝，C错误，D正确。故选D。考点四：开普勒第三定律【例4】对于开普勒第三定律32akT=，下列说法正确的是（）A．k与3a成正比B．k与2T成反比C．k只与中心天体的体积有关D．该定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动【答案】

D【详解】ABC．对于开普勒第三定律32akT=，k是由中心星体的质量决定的常数，不同的中心天体，k值不同，与行星或卫星的轨道半径和公转周期无关，故ABC错误；D．开普勒第三定律不仅适用于行星绕太阳的运动，

也适用于卫星绕行星的运动，只不过k值不同，故D正确。故选D。【变式练习】1．关于行星的运动，下列说法正确的是（）A．轨道的半长轴越长，自转周期越大B．轨道的半长轴越短，自转周期越大C．轨道的半长轴越长，公转周期越大

D．轨道的半长轴越短，公转周期越大【答案】C【详解】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，其表达式32RkT=行星轨道的半长轴越长，公转周期就越长，而自转周期与之无关。故选C。2

．关于开普勒行星运动定律，下列理解错误的是（）A．行星绕太阳运动的轨道都是椭圆B．开普勒第三定律中的T表示自转周期C．远日点速度比近日点速度小D．绕同一天体运动的多个天体，运动半径越大的天体，其公转周期越大【答案】

B【详解】A．开普勒第一定律的内容为：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，故A正确；B．开普勒第三定律中的T表示公转周期，故B错误；C．开普勒第二定律的内容为：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的面积相等，行星绕太阳运动有近日点和远日点之分，由开普勒第二定律可知，近日点速度最大，远日点速度最小，故C正确；D．根据开普勒第三定律，所有行星轨道的半长轴的三次方与它的公转周期的二次方的比值都相等，所以

绕同一天体运动的多个天体，运动半径越大的天体，其公转周期越大，故D正确。此题选择错误的选项，故选B。一、开普勒定律的理解1.开普勒第一定律解决了行星运动的轨道问题行星绕太阳运行的轨道都是椭圆，如图.不同行星绕太阳运动的椭圆轨道是不同的，但所有轨道都有一个共同的焦点——

太阳.开普勒第一定律又叫轨道定律.2.开普勒第二定律比较了某个行星在椭圆轨道上不同位置的速度大小问题(1)如图，在相等的时间内，面积SA＝SB，这说明离太阳越近，行星在相等时间内经过的弧长越长，即行星的速率越大.开普勒第二定律又叫面积定律.(2)近日点、远日点

分别是行星距离太阳最近、最远的点.同一行星在近日点速度最大，在远日点速度最小.3.开普勒第三定律比较了不同行星周期的长短问题(1)如图，由a3T2＝k知椭圆轨道半长轴越长的行星，其公转周期越长.比值k是一个对所有行星都相同的常量.开

普勒第三定律也叫周期定律.(2)该定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕地球的运动，对于地球卫星，常量k只与地球有关，而与卫星无关，也就是说k值大小由中心天体决定.二、开普勒定律的应用1.当比较一个行星在椭圆轨道不同位置的速度大小时，选用开普勒第二定律；当

比较或计算两个行星的周期问题时，选用开普勒第三定律.2.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我们可以按圆轨道处理，且方法探究把行星绕太阳的运动看作是匀速圆周运动，这时椭圆轨道的半长轴取圆轨道的半径.一、单选题1．下列关于宇宙的认识正确的

是（）A．太阳是银河系的中心B．地球绕日公转周期为一天C．宇宙是不断膨胀和演化的D．人类已完全掌握宇宙奥秘【答案】C【详解】A．太阳是太阳系的中心，不是银河系的中心，A错误；B．地球公转一周的时间是一年，B错误；C．根据目前的技术和观察结果，比较认可的结论是宇宙在不断膨胀并演化

的，C正确；D．人类受科技技术的限制，对宇宙的奥秘只掌握极少的一部分，D错误。故选C。2．下列依据与“星云说”的提出有关的是（）A．太阳系的行星绕日公转的方向和太阳自转的方向不一致B．太阳系的行星绕日公转的轨道面不在同一平面上C．太阳系的行星绕日公转的轨道都是正

圆形的D．星云是由气体和尘埃物质组成的巨大云雾状天体【答案】D【详解】18世纪，德国哲学家康德和法国数学家拉普拉斯通过研究指出，太阳系是由一块星云收缩形成的，先形成的是太阳，然后，剩余的星云物质进一步收缩

演化，形成地球等行星。因此太阳和行星的形成是有先后之分的；太阳系的行星公转的特点是运动方向具有同向性和公转的轨道面具有共面性，这些特点是“星云说”提出的重要依据。星云是由气体和尘埃物质组成的巨大云雾状天体，太阳系是由一块星云收缩形成的，这也是“星云说”提出的一大依据。故选D

。3．如图所示，B为绕地球沿椭圆轨道运行的卫星，椭圆的半长轴为a，运行周期为TB；C为绕地球沿圆周运动的卫星，圆周的半径为r，运行周期为TC。下列说法或关系式中正确的是（）课后小练A．地球位于B卫星轨道的一个焦点上，位于C卫星轨道

的圆心上B．卫星B和卫星C运动的速度大小均不变C．3333BCarTT=，该比值的大小与地球有关D．3333BCarTT，该比值的大小不仅与地球有关，还与太阳有关【答案】A【详解】A．由开普勒第一定律可知地球位于B卫星轨道

的一个焦点上，位于C卫星轨道的圆心上，A正确；B．由开普勒第二定律可知，B卫星绕地球转动时速度大小在不断变化，C卫星绕地球做匀速圆周运动，B错误；CD．由开普勒第三定律可知3322BCarkTT==该比值的大小仅与地球有关，则3333BCarTT比值大小和地球、和轨

道半径有关，则CD错误。故选A。4．关于地心说和日心说，下列说法中正确的是（）A．地心说的参考系是太阳B．日心说的参考系是太阳C．地心说和日心说只是参考系不同，两者具有等同的价值D．日心说是由开普勒提出来的【答案】B【详解】A

．地心说是认为地球静止不动，参考系是地球，故A错误；B．日心说是认为太阳静止不动，参考系是太阳，故B正确；C．地心说和日心说参考系不同，但对于人类而言，由地心说到日心说，是一个巨大的进步，故C错误；D．日心说是由哥白尼提出来的，故D错误。故选B。5．下列关于人类对宇宙探

索的发展叙述，正确的是（）A．人类对宇宙的探索手段按发展顺序排列是：航天飞机、载人飞船、人造地球卫星B．随着人造地球卫星的出现，实现了人类对天体的直接取样观测C．随着载人航天器的出现，实现了人类对月球的直接取样观

测D．宇宙探测技术的发展，对人们的社会生活没有实际意义【答案】C【详解】世界上第一架航天飞机试航成功是1981年，1961年4月12日苏联发射了的第一艘“东方号飞船”，世界上第一颗人造地球卫星是1957年10月4日发射的。进入2

0世纪60年代，各种载人航天器先后进入太空，实现了对月球及大行星的逼近观测和直接取样。故选C。6．北京冬奥会开幕式24节气倒计时惊艳全球，如图是地球沿椭圆轨道绕太阳运行所处不同位置对应的节气，下列说法正确的

是（）A．夏至时地球与太阳的连线在单位时间内扫过的面积最大B．从冬至到春分的运行时间等于从春分到夏至的运行时间C．太阳既在地球公转轨道的焦点上，也在火星公转轨道的焦点上D．若用a代表椭圆轨道的半长轴，T代表公转周期，32akT=，则地球

和火星对应的k值不同【答案】C【详解】A．由开普勒第二定律可知地球与太阳的连线在单位时间内扫过的面积都相等，故A错误；B．地球经历春夏秋冬由图可知是逆时针方向运行，冬至为近日点，运行速度最大，夏至为远日点，运行速度最小；所以从冬至到春分的运行时间小于从春分到夏至的运行时间，故B错误；C．根据开普

勒第一定律可知，太阳既在地球公转轨道的焦点上，也在火星公转轨道的焦点上，故C正确；D．若用a代表椭圆轨道的半长轴，T代表公转周期，32akT=，则地球和火星对应的k值是相同的，故D错误。故选C。7．开普勒行星运动定律是我们学习、研究天体运动的基础。

下列对开普勒行星运动定律理解错误的是（）A．由开普勒第一定律知，行星绕太阳运动的轨道不是标准的圆形B．由开普勒第一定律知，太阳处在绕它运动的行星轨道的焦点上C．由开普勒第二定律知，火星和木星围绕太阳运行在相等的时间内它们扫过的面积相等D．由开普勒第三定律知，地球与火

星轨道的半长轴的三次方跟它们各自公转周期的二次方的比值相等【答案】C【详解】A．开普勒第一定律指出所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，故A正确，不符合题意；B．由开普勒第一定律知，太阳处在绕它运动的行星轨道的焦点上，故B正确，不

符合题意；C．由开普勒第二定律可知，行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等，是针对同一个行星而言的，故C错误，符合题意；D．由开普勒第三定律知，地球与火星轨道的半长轴的三次方跟它们各自公转周期的二次方的比值相等，故D正确，

不符合题意。故选C。8．关于开普勒行星运动的公式32RkT=，以下理解正确的是（）A．所有行星的轨道都是圆，R是圆的半径B．若地球绕太阳运转轨道的半长轴为地R，周期为地T；月球绕地球运转轨道的长半轴为R月，周期为T月，则：3322RRkTT==月地

月地C．k与3R成正比、与2T成反比D．k只与中心天体有关【答案】D【详解】A．所有行星的轨道都是椭圆，R是椭圆的半长轴，故A错误；B．地球和月球不是绕同一个中心天体运动，所以3322RRTT月地地月故B错误；CD．开普勒行星运动第三定律中，k是一个对所有

行星都相同的常量，它是由中心天体即太阳决定的，与行星无关，故C错误，D正确。故选D。二、多选题9．2020年4月24日，中国行星探测任务被命名为“天问系列”，2021年“天问一号”的成功发射基于对火星运动的精确测量。如图所示，测得地球A、火星B的连线与太阳O、火星B的连线的

最大夹角为，设地球和火星均绕太阳做匀速圆周运动，则地球与火星做圆周运动的说法正确的是（）A．加速度之比为2AB:1:sinaaa=B．线速度之比为AB:sin:1vv=C．角速度之比为3AB:1:sin=D．半径之比为AB:cos:1rr=【答案】AC【详解】AD．

地球A、火星B的连线与太阳O、火星B的连线的最大夹角为，此时地球A、火星B的连线与地球轨迹相切，则ABsinrr=根据开普勒第三定律可知33AB22ABrrTT=根据224arT=可知2AB:1:sinaaa=故A正确，D错误；B．根据2rvT=可知AB:1:sinvv=故B错误；C．根

据2T=可知3AB:1:sin=故C正确。故选AC。10．如图，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点，运行的周期为T0。若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经过M、Q到N的运动过程中（）A．从P到M所

用的时间小于04TB．从Q到N阶段，速率逐渐减小C．从P到Q阶段，速率逐渐变小D．从M到N阶段，速率先变小后变大【答案】ACD【详解】A．从P到Q的时间为半个周期，根据开普勒第二定律，从P到M运动的速率大于从

M到Q的速率，可知从P到M所用时间小于04T，故A正确；BCD．根据开普勒第二定律，海王星在近日点速率最大，在远日点速率最小，故B错误，CD正确。故选ACD。11．2022年6月16日发生的“七星连珠”现象，是指

金星、木星、水星、火星、土星、天王星、海王星连成一线。“行星冲日”是“三星连珠”，即地球恰好运行到某个地外行星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线的现象。已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示，下列说法正确的是（）（1.51

.22）地球火星木星土星天王星海王星轨道半径R/AU1.01.55.29.51930A．火星相邻两次冲日的时间最长B．海王星相邻两次冲日的时间最长C．火星相邻两次冲日的时间间隔约为2.2年D．火星相邻两次冲日

的时间间隔约为1.1年【答案】AC【详解】AB．“行星冲日”是行星、地球和太阳三者共线，且地球位于太阳和行星之间的现象，当地球转过的圆心角比行星转过的角度多一周时，即下次冲日设两次相邻冲日的时间间隔为t，有2−=地行又2ttT==则21TtTT==−−地地地行行由表可知，除地球

外火星的轨道半径小，海王星的轨道半径大，根据开普勒第三定律33122212rrTT=轨道半径越大，公转周期越大，则当T地=1年不变，T行增大时，t减小，故A正确，B错误；CD．根据开普勒第三定律3322rrTT=火地地火解得1.51.51.83T==火年年即火星相邻两次

冲日的时间间隔12.21111.83TtTT==−−地地火年年故C正确，D错误。故选AC。三、解答题12．如图所示，一颗近地卫星轨道半径近似等于地球半径R，另一颗卫星轨道是椭圆，与近地圆轨道相切于A点，远地

点B距地心的距离是3R，已知引力常量G。求：（1）近地卫星与椭圆轨道卫星周期的比值；（2）椭圆轨道上卫星在近地点A和远地点B的线速度大小的比值。【答案】（1）1224TT=；（2）31ABvv=【详解】（1）根据开普勒第三定律，有33122212rrTT=根据题意，有1rR=2322RRrR

+==解得1224TT=（2）根据开普勒第二定律，有ABSS=即11322ABvtRvtR=所以331ABvRvR==13．开普勒定律指出：（一）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；（二）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的面积相等；（三）行星

绕太阳运动的椭圆轨道的半长轴a的三次方与它的公转周期T的二次方的比值都相等，即32akT=，k是一个常量。结合开普勒定律及相关知识，回答下列问题：（1）开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动。如果，一颗人造地球卫星沿椭圆轨道运动，它在离地球最近

的位置（近地点）和最远的位置（远地点），哪点的线速度比较大？（2）实际上，行星的轨道与圆十分接近，一般情况下可按圆轨道处理。已知引力常量为G，太阳的质量为M。请你推导太阳系中该常量k的表达式，并说明影响常量k的因素。【答案】（1）见解析；（2）24GMk=，影响常量

k的因素仅有太阳的质量【详解】（1）开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于卫星绕行星的运动。如果一颗人造地球卫星沿椭圆轨道运动，它在离地球最近的位置（近地点）和最远的位置（远地点），根据开普勒第二定律，最近的位置(近地点)的线速度比较大。（2）根据2224Mm

GmrrT=结合32rkT=可得24GMk=则太阳系中影响常量k的因素有太阳的质量。