(1)如图3所示,由=k知椭圆轨道半长轴越长的行星,其公转周期越大,因此第三定律也叫周期定律.常量k与行星无关,只与太阳有关.
(2)该定律也适用于卫星绕地球的运动,其中常量k与卫星无关,只与地球有关,也就是说k值大小由中心天体决定.
例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.火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方
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
解析 太阳位于木星运行椭圆轨道的一个焦点上,选项A错误.由于火星和木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行,火星和木星绕太阳运行的速度大小在变化,选项B错误.根据开普勒行星运动定律可知,火星与木星公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的立方,选项C正确.相同时间内,火星与太阳连线扫过的面积不等于木星与太阳连线扫过的面积,选项D错误.
例2 如图4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,过近日点时行星的速率为vb,则( )
图4
A.va=vb B.va>vb
C.va 答案 C 解析 由开普勒第二定律知,太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积,所以远日点速率小. 1.开普勒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. 2.由开普勒第二定律知:当离太阳比较近时,行星运行的速度比较快,而离太阳比较远时,行星运行的速度比较慢. 3.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值不相同.k值的大小由系统的中心天体决定. 二、行星运动的近似处理 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周运动处理,这样,开普勒三定律就可以这样表述: