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1、历史的脚步地心说：宇宙以地球为中心，外边围绕着月亮、水星、金星、太阳、木星、土星，然后是恒星天和最高天 这样“九重天”。所有行星和太阳、月亮都有本轮和均轮，而且均轮都是偏心圆，最早于公元前 300多年由古希腊哲学家亚里士多德系统提出，至公元前100多年，由天文学家托勒密进一步改 进和完善，由于符合天主教的祌学，统治人们达1000多年。日心说：认为太阳是宇宙中心，地球和其他行星都绕太阳转动的学说，又称“日心地动说”或“日心体系”。 16世纪，波兰天文学家哥白尼经过近40年的辛勤研宂，在分析过去的大量资料和自己长期观测 的基础上，于1543年出版的天体运行论中，系统地提出了日心体系，认为地球不是宇
2、宙中心, 而是一颗普通行星，太阳才是宇宙中心，行星运动的一年周期是地球每年绕太阳公转一周的反映， 哥白尼体系的另一些内容是：水星、金星、火星、木星、土星五颗行星和地球一样，都在圆形轨 道上匀速地绕太阳公转，月球是地球的卫星，它在以地球为中心的圆形轨道上每月绕地球转一周， 同时跟地球一起绕太阳公转，地球每天自转一周，天穹实际上不转动，因地球自转才出现口月星 辰每天东升西落的现象。第谷的观测：第谷是丹麦的天文学家，是一位出色的观测家，他用了三十年的时间观测、记录了行星、月亮、彗星的位 置，第谷本人虽然没有准确描绘出行星运动的规律，但他所记录的数据为后人的研宂提供了坚实的基础。开普勒三定律天空的立法
3、者德国天文学家开普勒曾经与第谷一起工作过一段吋间，第谷去世后，开普勒认真整理了第谷的观测资料， 在哥白尼学说的基础上又迈进了一步，抛弃了圆轨道的说法，于1609年在他的著作新天文学中提出 了著名三大定律中的前两条，十年后，又提出了第三条定律。开普勒第一定律（又叫椭圆轨道定律）：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆的，太阳处在所有椭圆的一个焦点上开普勒第二定律（又叫面积定律）：对于每一个行星，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过的而积相等。离太RI近吋速度快，离太RI远吋速度慢。比值A是与行星无关而只与太阳有关的恒量。对于现有的高中知识而言，行星的运动轨迹看成圆轨道=kT2【例1】月球环绕地球运动
4、的轨道半径约为地球半径的60倍，运行周期约为27天，应用幵普勒定律计算：赤道平 面内离地面多少高度，人造地球卫星可以随地球一起转动，就像停留在天空中不动一样？【例2】如图所示，飞船沿半径为的圆周围绕着地球运动，其运行周期为如果飞船沿着圆轨道运行，直至将 要返回地囬，可在轨道的某一点J处将速率降低到适当的数值，从而使飞船沿着以地心O为焦点的椭圆轨 道到达与地球表面相切的沒点，求飞船由/f点到5点的时间（图中7?0是地球的半径）。【例3】如图所示，某行星绕太PNC沿椭圆轨道运行，它的近H点/到太阳的距离为r,远日点万到太阳的距离为 /?;若行星经过近日点时的速度为，求该行星经过远曰点时速度的大小？
5、【例4】航天飞机的K行轨道都是近地轨道，一般在地球上空300700 km飞行，绕地球飞行一周的时间为90 min 左右，这样，航天飞机里的宇航员在24h内可以见到日落日出的次数应为（）A. 0.38B. 1C. 2.7D. 16【例5】天文学家观察哈雷彗星的周期是75年，离太阳最近的距离是8.9X10wm,但它离太阳最远的距离不能被 测出。试根据开普勒定律计算这个最远距离，太阳系的开普勒常量为A=3.354X10l8n?/s2。万|1定律1. 伽利略：一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动。2. 开普勒：受到了來自太阳的类似与磁力的作用。3. 笛卡儿：在行星的周围有旋转的物质（以太
6、）作用在行星上，使得行星绕太阳运动。4. 胡克、哈雷等：受到了太阳对它的引力，证明了如果行星的轨道是圆形的，其所受的引力大小跟行星到太HI的距离的二次方成反比，但没法证明在椭圆轨道规律也成立。5. 牛顿：如果太阳和行星间的引力与距离的二次方成反比，则行星的轨迹是椭圆。并且阐述了普遍意义下的万有引力定律。任何两个物体都是互相吸引的，引力的大小跟两个物体的质量的乘积成正比，与它们距离的平方成反比。适用条件：万有引力定律是自然界中一条普遍规律，无论是宏观的庞大天体，还是微观的原子、电子；无 论是有生命的物体或无生命的物体；无论物体的运动状况、化学成分、物理性状（如电、磁性、 温度、湿度等）有何不同等
7、，万有引力定律都适用，并用与物体间是否存在其它介质等无关。公式适用条件：仅适用于质点或均匀球体，r为两个质点间或两个均匀球体的球心间的距离万有引力定律的直接应用GMmv2,4兀2r =-=ma = m =mof r - m r Kr【例6】据媒体报道，嫦娥一号卫星环月工作轨道为圆轨道，轨道高度200 km,运行周期127分钟。若还知道引力 常量和月球平均半径，仅利用以上条件不能求出的是（）A. 月球表面的重力加速度B.月球对卫星的吸引力C.卫星绕月球运行的速度D.卫星绕月运行的加速度【例7】土星周围有美丽壮观的“光环”，组成环的颗粒是大小不等、线度从lpn到10m的岩石、尘埃，类似于卫星， 它
8、们与土星中心的距离从7.3X104km延伸到1.4X 105km。己知环的外缘颗粒绕土星做圆周运动的周期约为 14h，引力常似为则土星的质g:约为（估算时不考虑环中颗粒间的相互作用）（）A. 9.0X1016kgB. 6.4X10,7kgC. 9.0X 1025kgD. 6.4X 1026kg万有引力定律的公式变形应用 GMmv7 2F =-=ma = m = mco r = m线速度v =角速度/y向心加速度a =GM周期T = 2tt【例8】由于太阳不断向外辐射电磁能，导致其质量缓慢减小。根据这一理论，在宇宙演变过程中，地球公转的情 况是（）A. 公转半径减小B.公转周期变大C.公转速率变
9、大D.公转角速度变大【例9】木星至少有16颗卫星，1610年丨月7 口伽利略川望远镜发现了其巾的4颗。这4颗卫星被命名为木卫1、 木卫2、木卫3和木卫4。他的这个发现对于打破“地心说”提供了重要的依据。若将木卫1、木卫2绕木 星的运动看做匀速圆周运动，已知木卫2的轨道半径大于木卫1的轨道半径，则它们绕木星运行时（）A. 木卫2的周期大于木卫1的周期B. 木卫2的线速度大于木卫1的线速度C. 木卫2的角速度大于木卫1的角速度D. 木卫2的向心加速度大于木卫1的向心加速度【例10】如下图所示，&么C是大气层外圆形轨道上运行的三颗人造卫星，6/、质量相同且小于C的质量，下面 说法中正确的是（）A.
10、b, C的线速度大小相等且大于6/的线速度B. b, C的向心加速度相等且大于6/的向心加速度C. b, c的周期相等且大于tz的周期D. b, c的向心力相等且大于7的向心力【例11】据报道，嫦娥二号探月卫星将于2010年发射，其环月飞行的高度距离月球表面100km,所探测到的有关 月球的数据将比环月飞行高度为200km的嫦娥一号更加详实。若两颗卫星环月飞行均可视为匀速圆周运 动，飞行轨道如图所示。则（）A. 嫦娥二号环月飞行的周期比嫦娥一号更小B. 嫦娥二号环月6行的线速度比嫦娥一号更小C. 嫦娥二号环月飞行时角速度比嫦娥一号更小D. 嫦娥二号环月飞行吋向心加速度比嫦娥一号更小嬌娥一 f求
11、解天体密度GMm 4tt7M4 3=/wrp = V -nRr2T2V3当卫星为近星体时r = R P =黄金代换GMm47rGR【例12】一物体静置在平均密度为p的球形天体表面的赤道上。己知万有引力常量为G，若由于天体自转使物体对 天体表面压力恰好为零，则天体自转周期为（）B.1【例13】“脉冲星”的特点是脉冲周期短，且周期岛度稳定，这意味着脉冲星一定进行准确的周期运动。已知蟹状 星云的中心星PS0531是一颗脉冲星，其周期为0.331s，PS0531的脉冲现象来自自转，设阻止该星离心瓦 解的力是万有引力（已知G=6.67X lOiNn/kg2），则PS0531最小密度的数量级约为（）A.
12、IX 10l2kg/m3B. lX1016kg/m3C. 1 X 1019kg/m3D. 1 X 109kg/m3【例14】天文学家新发现了太PH系外的一颗行星。这颗行星的体积是地球的4.7倍，质量是地球的25倍，已知某一 近地卫星绕地球运动的周期约力1.4小时，引力常量GMWXlO+Rn/kg2,由此佔算该行星的平均密度 约为（）A. 1.8X103kg/m3 B. 5.6X103kg/m3 C. l.lX104kg/m3 D. 2.9X 104kg/m3【例15】已知地球质量大约是月球质量的81倍，地球半径大约是月球半径的4倍。不考虑地球、月球自转的影响， 由以上数据可推算出（）A. 地球
13、的平均密度与月球的平均密度之比约为9 : 8B. 地球表面重力加速度与月球表面重力加速度之比约为9 : 4C. 靠近地球表面沿圆轨道运行的航天器的周期与靠近月球表面沿圆轨道运行的航天器的周期之比约为 8:9D. 靠近地球表面沿圆轨道运行的航天器线速度与靠近月球表面沿圆轨道运行的航天器线速度之比约为 81 : 4卫星的变轨问题【例16】祌舟六号飞船飞行到第5圈时，在地面控制中心的控制下，巾椭圆轨道转变为圆轨道。轨道的示意图如图 所示，O为地心，轨道1是变轨前的椭圆轨道，轨道2是变轨后的圆轨道。飞船沿椭圆轨道通过0点的速 度和加速度的大小分别设为和飞船沿圆轨道通过点的速度和加速度的大小分别设为和v
14、2、比 较vi、v2和q、a2的大小，有（）A. V!V2，1B. ViV2，1 2C. ViV2，“1矣“2D. VjV2（2【例17】2008年9月25 口至28日我国成功实施了 “神舟”七号载人航天飞行并实现了航天员首次出舱。飞船先沿 椭圆轨道飞行，后在远地点343 T米处点火加速，由椭圆轨道变成高度为343千米的圆轨道，在此圆轨道 上飞船运行周期约为90分钟。下列判断正确的是（）A. 飞船变轨前后的机械能相等B. 飞船在圆轨道上吋航天员出舱前后都处于失重状态C. 飞船在此圆轨道上运动的角度速度大于同步卫星运动的角速度D. 飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时的加速度大丁变轨后沿圆轨道运动的加
15、速度【例18】据新华网报道，在11月5 H前后，嫦娥一号将迎来奔月旅程的最关键时刻实施首次“刹车”减速。在接 近月球时，嫦娥一号将要利用自身的火箭发动机点火减速，以被月球引力俘获进入绕月轨道。这次减速只 有一次机会，如果不能减速到一定程度，嫦娥一号将一去不回头离开月球和地球，漫游在更加遥远的深空; 如果过分减速，嫦娥一号则可能直接撞击月球表面。该报道的图示如下。则下列说法错误的是（）A. 实施首次“刹车”的过程，将使得嫦娥一号损失的动能转化为势能，转化时机械能守恒。B. 嫦娥一号被月球引力俘获后进入绕月轨道，并逐步由椭圆轨道变轨到圆轨道。C. 嫦娥一号如果不能减速到一定程度，月球对它的引力将会做负功。D. 嫦娥一号如果过分减速，月球对它的引力将做正功，撞击月球表面时的速度将很大。进入;i球的轨道中段轨道误差修正进入奔月执道
