课件19张PPT。行星的运动一、地心说托勒密于公元二世纪，提出了自己的宇宙结构学说，即“地心说”.
地心说认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮及其他的行星都绕地球运动．
地心说直到16世纪才被哥白尼推翻.托 勒 密
地心说最初是由古希腊学者欧多克斯提出，后经亚里多德、托勒密进一步发展而逐渐建立和完善起来。 地心说的建立与发展 基本观点：
1.地球是球体。
2.地球是静止不动的，而且处于宇宙的中心,从地球向外，依次有月球、水星、金星、太阳、火星、木星和土星,再外面是镶嵌着所有恒星的天球——恒星天。最外面，是推动天体运动的原动天。
3.所有日月星辰都围绕地球匀速转动。托勒密对地心说的改进1.偏心运动。
2.本轮与均轮的概念。
3.偏心等距点。地心说遇到的困难1.北半球冬季的中午较之夏季的中午，太阳看起来要
大一些（因而近一些）。
2.火星逆行。
3.太阳的运行在夏季较慢而在冬季稍快。二、日心说哥白尼在16世纪提出了日心说．
日心说认为太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动．
1543 年哥白尼的《天体运行论》 出版，书中详细描述了日心说理论.哥 白 尼日心说的建立与发展在公元前300多年的赫拉克里特和阿里斯塔克斯就已经提到过太阳是宇宙的中心，地球围绕太阳运动。完整的日心说宇宙模型是由波兰天文学家哥白尼在1543年发表的《天体运行论》中提出的。 基本观点：
（1）太阳是不动的，而且在宇宙中心，水星、金星、火星、木星、土星和地球一样，都在圆形轨道上匀速率地绕着太阳公转。
（2）月球是地球的卫星，它在以地球为中心的圆轨道上每月绕地球转一周，并随地球绕太阳公转。
（3）地球每天自转一周，天穹实际上不转动，只是由于地球的自转才是我们看到了日月星辰每天东升西落的现象。 丹麦伟大的天文学家第谷连续20年对行星的位置进行观测并记录了精确的数据。 德国天文学家开普勒（1571-1630）在最初研究他的导师家第谷（1546-1601）所记录的数据时，也是以行星绕太阳做匀速圆周运动的模型来思考问题的，但是所得结果却与第谷的观测数据至少有8分的角度误差。当时公认的第谷的观测误差不超过2分，开普勒想，这不容忽视的8分也许是因为人们认为行星绕太阳做匀速圆周运动所造成的。至此，人们长期以来视为真理的观念——天体做匀速圆周运动，第一次受到了怀疑。后来开普勒又仔细研究了第谷的观测资料，经过四年多的刻苦计算先后否定了19种设想，最后终于发现了天体运行的规律开普勒三大定律。开普勒行星运动的三大定律开普勒第一定律：（椭圆轨道定律）
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。将一条绳的两端固定在两个定点（图钉）上，以铅笔拉紧绳子所画出的图形即为椭圆。这两个定点称为此椭圆的两个焦点。从椭圆上任一点至两焦点的距离之和为一定值，既 常数。O点为对称中心点, 称为半长轴； 称为半短轴；认识椭圆开普勒第二定律：（面积定律）
对于任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间里扫过的面积相等。SAB=SCD=SEK开普勒行星运动的三大定律试比较近日点和远日点地球的速度大小？试求出近日点和远日点地球的速度大小的比值？２．开普勒第二定律（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面积相等． 离太阳近时速度快，离太阳远时速度慢．开普勒第三定律：（周期定律）
所有行星的轨道的半长轴的立方和公转周期的平方成正比。R3/T2=K
开普勒行星运动的三大定律开普勒第三大定律开普勒第三定律：（周期定律）
所有行星的轨道的半长轴的立方和公转周期的平方成正比。R3/T2=K
开普勒行星运动的三大定律注意:1.K是一个常量，它与行星无关，与中心
天体有关。
2.轨道半长轴越大,公转周期越大.日心说成功地解决了地心说遇到的困难地心说遇到的困难1.北半球冬季的中午较之夏季的中午，太阳看起来要
大一些（因而近一些）。
2.火星逆行。
3.太阳的运行在夏季较慢而在冬季稍快。 假设地球绕太阳的运动是一个椭圆运动,太阳在焦点上,根据曲线运动的特点，得在秋分到冬至再到春分的时间比从春分到夏至再到秋分的时间短，所以秋冬两季比春夏两季要短。春92天夏94天秋89天冬90天根据开普勒第三定律知：所有行星绕太阳运动的半长轴的三次方跟公转周期二次方的比值是一个常数k，可以猜想，这个“k”一定与运动系统的物体有关．因为常数k对于所有行星都相同，而各行星是不一样的，故跟行星无关，而在运动系中除了行星就是中心天体——太阳，故这一常数“k"一定与中心天体——太阳有关．(通过后面的学习将知道k值与太阳质量的关系)
开普勒第三定律说明：开普勘定律不仅适用于行星绕大阳运动，也适用于卫星绕着地球转，不过比例式 k中的k是不同的，与中心天体有关．
规律：1、多数行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心；2、对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（或线速度大小）不变，即行星做匀速圆周运动；3、所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。 哈雷彗星最近出现的时间是1986年，天文学家哈雷预言，这颗彗星将每隔一定时间就会出现，请预算下一次飞近地球是哪一年？
提供数据：
（1）地球公转接近圆，彗星的运动轨道则是一个非常扁的椭圆；
（2）彗星轨道的半长轴R1约等于地球公转半径R2的18倍。课件15张PPT。新课标人教版课件系列《高中物理》
必修２7.2《太阳与 行星间的引力》教学目标 知识与技能
理解太阳与行星间存在引力
根据开普勒定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星之间的引力表达式
过程与方法
通过推导太阳与行星间的引力公式，体会逻辑推理在物理学中的重要性。
情感态度与价值观
感受太阳与行星间的引力关系，从而体会大自然的奥秘
★教学重点
根据开普勒定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星之间的引力表达式
★教学难点
根据开普勒定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星之间的引力表达式复 习开普勒行星运动定律
第一定律：所有行星绕太阳的轨道都是椭圆，
太阳处在椭圆的一个焦点上。
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相等的面积
第三定律：所有行星的椭圆轨道的半长轴的三
次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。
即k值与中心天体有关，而与环绕天体无关 什么力来维持行星绕太阳的运动呢？科学的足迹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：受到了来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）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阳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。 一、太阳对行星的引力1、设行星的质量为m，速度为v，行星到太阳的距离为r，则行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力太阳对行星的引力来提供
追寻牛顿的足迹2、天文观测难以直接得到行星的速度v，但可以得到行星的公转周期T代入追寻牛顿的足迹有3、根据开普勒第三定律即所以代入得追寻牛顿的足迹4、太阳对行星的引力 即追寻牛顿的足迹 太阳对不同行星的引力，与行星的质量成正比，与行星和太阳间的距离的二次方成反比。二、行星对太阳的引力 根据牛顿第三定律，行星对太阳引力F`应满足追寻牛顿的足迹三、太阳与行星间的引力概括起来有G比例系数，与太阳、行星的质量无关则太阳与行星间的引力大小为方向：沿着太阳和行星的连线追寻牛顿的足迹说一说 如果要验证太阳与行星间的引力规律是否适用于行星与它的卫星，我们需要观测这些卫星运动的哪些数据？观测前你对这些数据的规律有什么假设？小 结 1、太阳对行星的引力：太阳对不同行星的引力，与行星的质量m成正比，与太阳到行星间的距离r的二次方成反比2、行星对太阳的引力：与太阳的质量M成正比，与行星到太阳的距离r的二次方成反比3、太阳与行星间的引力：与太阳的质量M、行星的质量m成正比，与两者距离的二次方成反比（1） G是比例系数，与行星、太阳均无关
（2）引力的方向沿太阳和行星的连线 行星绕太阳运动遵守这个规律，那么在其他地方是否适用这个规律呢？课件4张PPT。万有引力定律一、计算公式自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比.
如果用m1和m2表示两个物体的质量，用r表示它们的距离，那么，万有引力定律可以用下面的公式来表示： 二、公式说明式中质量的单位用kg，距离的单位用m，力的单位用N。G为常数，叫做引力常量，适用于任何两个物体，它在数值上等于两个质量都是1kg的物体相距1m时的相互作用力。
通常取G＝6.67×10－11N·m2／kg2三、在天文学上的应用天体质量的计算
发现未知天体课件8张PPT。万有引力理论的成就Nm2/kg2适用条件： ①只适用于两质点间卡文迪许扭秤实验：
①验证了
②测出了引力常量G的数值
③使万有引力定律具有实用价值②两均质球体间的作用复习：练习： 《新课堂》55页例1一、重力和万有引力的区别与联系万有引力说明：重力不是万有引力的原因是由于地球的自转。二者方向的最大偏角为6分，大小的最大差别为三百分之一，所以在近似计算中，认为二者相等即可。NFmg=N--支持力1°思考题：若地球自转角速度增大到某一数值，使赤道上的物体受到的万有引力全部提供了物体随地球自转的向心力时，会发生什么现象？物体即将“飘起来”。 物体对地面无压力。练习：《新课堂》例3及其变式训练、63页5题☆重力加速度的计算公式地面附近 h ? R☆重力近似等于万有引力距地面高度h处地球的质量R=6400km说明：实际上地面附近的重力加速度随纬度的增大而增大，因为地球是扁球。卡文迪许是称量地球质量的第一人二、万有引力理论的成就1.计算中心天体的质量： 测行星绕太阳运动的周期T和半径r，计算太阳的质量 测卫星绕行星运动的周期T和半径r，计算行星的质量《课本》40页第4题M《新课堂》63页4题2.计算中心天体的密度： 例如向月球发射宇宙飞船，让飞船在月球表面附近绕月球做圆周运动，只需测出飞船绕月球飞行一周的时间T，就可测出月球的平均密度。3.计算发现新行星：海王星、冥王星—笔尖发现的行星哈雷彗星—计算预期而至。证明万有引力定律的正确。4.推动航天事业的发展：各种航天器的成功发射。《新课堂》64页10题越大越小越小越小该结论对人造地球卫星也适用问题：把太阳系各行星的运动近似看作匀速圆周运动，则离太阳越远的行星其周期_____；线速度_____； 角速度_____；加速度_____。1、向心力来源----中心天体的万有引力三、天体的圆周运动2、向心力方程课件21张PPT。 5．宇宙航行【 知识与技能】
1．了解人造卫星的有关知识．
2．知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度．
【重点】
1.第一宇宙速度的推导；
2.人造卫星运动的特点．
【难点】
1.线速度、角速度、周期与半径的关系；
2.区别稳定运转速度和发射速度．导入 从远古时代起人们就想象着飞向太空，奔向月球，那么怎样才能实现这一梦想呢?
这一节我们来探究这个问题．300多年前，牛顿提出设想: 从高山上用不同的水平速度抛出物体,速度越大,落点离山脚越远.一、宇宙速度新课教学 如果没有空气阻力,当速度足够大时,物体就永远不会落到地面上,它将成为一颗绕地球运动的人造地球卫星. 方法一：卫星绕地球做圆周运动，地球对卫星的万有引力提供向心力。
设地球质量为M，半径为R.人造地球卫星在圆轨道上运行，质量为m，轨道半径为r.从上式可以看出: ,
卫星离地心越远，它运行的速度越慢。第一宇宙速度的推导 对于靠近地面的卫星，可以认为此时的 r 近似等于地球半径R，把r用地球半径R代入，可以求出 方法二：卫星绕地球做圆周运动，重力提供向心力。 1．第一宇宙速度(7.9km/s)
卫星环绕地球做匀速圆周运动的最大速度，叫第一宇宙速度．
将人造地球卫星送入预定的轨道运行所必须具有的速度，叫发射速度．
轨道越高，绕地球运行的环绕速度越小．
因此，第一宇宙速度是人造地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所具有的速度，是人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动所具有的最大速度，也是发射人造地球卫星的最小速度． 2、第二宇宙速度：
在地面上发射飞行器，
如果发射速度大于7.9 km/s
而小于11.2 km/s时，它绕
地球运行的轨道不是圆而是
椭圆．当发射速度等于或大
于11.2 km/s时，它就会克服
地球的引力成为绕太阳运转的人造行星或飞到其他行星上去．11.2 km/s称为第二宇宙速度． 3、第三宇宙速度：
当物体的速度v≥16.7km/s，物体就摆脱了太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。这个速度叫第三宇宙速度。描述卫星运动的量？线速度、角速度、周期与半径的关系?？
(1)由 得:ｖ＝ ?(2)由ＧMm/r2＝ｍω２ｒ 得：ω＝
(3)由GMm/r2＝４π２ 得：Ｔ＝２π
可见：V 、W 、T 与 r 为 一 一对应关系二、梦想成真
探索宇宙的奥秘，奔向广阔而遥远的太空，是人类自古以来的梦想，现在真的“梦想成真”了．
1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功．
1961年4月12日，苏联空军少校加加林进入了“东方一号”载人飞船．火箭点火起飞绕地球飞行一圈，历时108min，然后重返大气层，安全降落在地面上，铸就了人类进入太空的丰碑．
1969年7月16日9时32分，“阿波罗11号”成功登临月球，载人航天技术迅速发展． 1992年，中国载人航天工程正式启动．
2003 年 10月 15日9时，我国“神舟”五号宇宙飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，把中国第一位航天员杨利伟送入太空．
这次成功发射实现了中华民族千年的飞天梦想． 伴随着“神舟”五号的发射成功，中国已正式启动“嫦娥工程”，开始了宇宙探索的新征程． 2005年10月12日9时整，航天员费俊龙、聂海胜驶乘神舟六号载人飞船飞向太空，开始了中国人首次双人太空多日行。 这标志着中国载人航天飞行由神舟五号的验证性飞行试验完全过渡到真正意义上有人参与的空间飞行试验。 1．关于第一宇宙速度，下列说法中错误的是( )
A．它是人造地球卫星绕地球飞行的最大速度
B．它是人造地球卫星在近地圆形轨道上的运动速度
C．它是能使卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度
D．它是卫星在椭圆轨道上运动时近地点的速度 D 2．人造地球卫星绕地球做圆周运动的线速度可以是( )
①11.2km/s ②7.9km/s
③6km/s ④16.7km/s
A．①② B．②③
C．③④ D．①④ B 3．在地面上某一高度运行的人造卫星，下列说法中正确的是( )
A．该卫星在轨道上的运行速度大于第一宇宙速度
B．该卫星在轨道上的运行速度小于第一宇宙速度
C．发射该卫星时的发射速度大于第一宇宙速度
D．发送该卫星时的发射速度小于第一宇宙速度 BCD 5．1990年3月，紫金山天文台将1965年9月20日发现的一颗小行星命名为吴健雄星，直径为32km，如果该行星的密度与地球相同，则对该小行星来说，其上物体的第一宇宙速度约为多少?
(已知地球半径为6400km，地球上第一宇宙速度为7.9km/s) ６．火星的半径为地球半径的一半，火星的质量为地球质量的1／9．问：
(1)火星上的重力加速度是地球上的重力加速度的几倍?
(2)若要在火星上发射一颗人造卫星，那么该卫星环绕火星的第一宇宙速度是多少? 在地球上抛出的物体，当它的速度足够大时，物体就永远不会落到地面上，它将围绕地球旋转，成为一颗人造地球卫星。简称人造卫星。 二、宇宙速度：
1、第一宇宙速度：
v=7.9km/s
2、第二宇宙速度：
v=11.2km/s
3、第三宇宙速度：
v=16.7km/s 小结
再见课件9张PPT。第六节 经典力学的局限性经典力学的成就与局限性⑴经典力学只适用于处理物体的低速运动（v <⑵经典力学不适用于微观领域中物质结构和能量不连续的现象
⑶经典力学规律只在惯性参考系中成立
——经典力学规律只能用于宏观、低速（与光速相比）的情形，且只在惯性参考系中成立。※牛顿运动定律与参考系※ ※经典力学与与运动速度※惯性参考系：
凡是牛顿定律成立的参考系，称为惯性参考系，简称惯性系。
①所有相对于惯性系作匀速直线运动的参考系都是惯性系。
②所有相对于惯性系作变速运动的参考系都是非惯性系。经典力学中的空间和时间
力学的目的在于描述物体在空间中的位置如何随“时间”而改变．
这里，“位置”和“空间”应如何理解是不清楚的．设一列火车正在匀速地行驶，我站在车厢窗口松手丢下（不是用力投掷）一块石头到路基上. 那么，如果不计空气阻力的影响，我看见石头是沿直线落下的．从人行道上观察这一举动的行人则看到石头是沿抛物线落到地面上的．现在问：石头所经过的各个“位置”是“的确”在一条直线上，还是在一条抛物线上的呢？借助于这一实例可以清楚地知道不会有独立存在的轨线（“路程——曲线”）；而只有相对于特定的参考物体的轨线．一、对牛顿运动定律受参考系限制的认识可见，在非惯性系中，牛顿定律不再成立。1905年，出生于德国的美籍物理学家阿尔伯特·爱因斯坦（1879──1955）发表了狭义相对论。这个理论指出在宇宙中唯一不变的是光线在真空中的速度，其它任何事物──速度、长度、质量和经过的时间，都随观察者的参考系（特定观察）而变化。牛顿的局限
1)绝对时空观
认为时间与空间无关，时空与运动无关，是绝对的物理量。
2)当一些问题牛顿解释不了时，它就只好用上帝的万能来解释，为此牛顿花费了后半生的心血，这正是牛顿的悲剧。三.狭义相对论的基本原理1、相对时间
狭义相对论认为时间不是绝对的（即固定不变的）。爱因斯坦指出，随着物体（观察者所见到的）线性运动速度的加快，时间会变慢。使用同步原子钟已证实了这个结论的正确性，将一个钟表留在地面上，而携带另一个以很快速度移动（如在喷气式飞机上），随后进行比较，静止的钟表总比另一个稍微快一点。 时钟变慢1.swf相对长度
爱尔兰物理学家乔治·佛兹杰拉德（1851──1901）提出，物质会在运动的方向上收缩（缩小），这意味着根据一个静止观察者的观点，一枚以接近光线运行的火箭所表现出的长度会比它静止时更短，尽管乘坐火箭的人看来并没有什么两样。爱因斯坦指出，任何物体以光速运动时，其长度将会缩短为零。长度收缩1.swf长度收缩2.swf相对质量物体运动时的质量与静止质量的关系
