5.3 人类对太空的不懈追求 学案 (5)

5.3
人类对太空的不懈追求
学案5
【学习目标】
1.了解人类探索太空的历史与艰辛；
2.了解天文知识在科学研究和生产技术中的广泛应用.
【学习重点】
了解人类探索太空的历史与艰辛.
【知识要点】
一、古希腊人的探索
地心说
地心说是长期盛行于古代欧洲的宇宙学说.它最初由古希腊学者欧多克斯提出，后经亚里士多德、托勒密进一步发展而逐渐建立和完善起来.
地心说是世界上第一个行星体系模型.
托勒密认为，地球处于宇宙中心静止不动.从地球向外，依次有月球、水星、金星、太阳、火星、木星和土星，在各自的圆轨道上绕地球运转.其中，行星的运动要比太阳、月球复杂些：行星在本轮上运动，而本轮又沿均轮绕地运行.在太阳、月球、行星之外，是镶嵌着所有恒星的天球——恒星天.再外面，是推动天体运动的原动天.
二、文艺复兴的撞击
日心说
16世纪，波兰天文学家哥白尼经过近四十年的辛勤研究，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，系统地提出了日心说.
哥白尼认为，地球不是宇宙的中心，而是一颗普通行星，太阳才是宇宙的中心，行星运动的一年周期是地球每年绕太阳公转一周的反映.
三、牛顿的大综合
15世纪，文艺复兴的大旗飘扬在欧洲大陆上，自然科学获得新的生命，蓬勃成长.科学巨匠N.哥白尼、第谷、J.开普勒、伽利略以及R.笛卡儿等先后驰名于欧洲.
16世纪，丹麦天文学家第谷对行星绕日运行作了长年累月的观测，他死后，德国天文学家开普勒整理并分析了第谷的20年的观测记录，总结出行星运动的著名开普勒三定律.
17世纪，牛顿用引力理论和运动三定律把天上行星和它们的卫星运动规律，同地上重力下坠的现象统一起来，实现了天上人间的统一，这是牛顿在自然哲学上的伟大贡献.
四、对太空的探索
1957年10月4日，世界第一颗人造地球卫星高速穿过大气层进入太空，绕地球旋转了1
400周，它的成功发射，是人类迈向太空的第一步，这就是苏联发射的“人造地球卫星”1号.该卫星呈球形，外直径为58厘米，质量为83千克，发射于苏联的拜科努尔发射场.
中国在1970年发射了人造地球卫星，成为全世界第五个发射人造地球卫星的国家.
1961年4月12日，苏联成功地发射了第一艘载人宇宙飞船“东方”号，尤里·加加林成功地完成了划时代的宇宙飞行任务，从而实现了人类遨游太空的梦想。
1981年4月12日当地时间上午7点（北京时间20点），美国航天飞机“哥伦比亚”号在佛罗里达州卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心发射上天.
1990年4月24日，由美国航天飞机送上太空轨道的“哈勃”望远镜，长13.3米，直径4.3米，重11.6吨，造价近30亿美元，“哈勃”以2.8万千米的时速沿太空轨道运行，默默地窥探着太空的秘密.
【典型例题】
例题
八大行星绕太阳运行的轨迹可以粗略地认为是圆，各星球半径和轨道半径如下表所示：从表中所列数据可以估算出冥王星的公转周期接近于（
）
A、4年
B、40年
C、140年
D、240年
行星名称
水星
金星
地球
火星
木星
土星
天王星
海王星
星球半径(106m)
2.44
6.05
6.37
3.39
6.98
5.28
2.37
2.24
轨道半径(1011m)
0.579
1.08
1.50
2.28
7.78
14.3
28.7
45.0
析：地球的公转周期为1年，太阳对地球和冥王星的引力提供向心力，则有：
（1）
（2）
由（1）（2）两式得：
答案：D
【达标训练】
1．完成物理学第一次大综合的标志是：（
D
）
A、日心说
B、开普勒三定律
C、牛顿三大运动定律
D、万有引力定律
2．下列说法中正确的是：（BD）
A.天体运动是完美的、和谐的匀速圆周运动
B.第谷对天体的运动,经过了长达二十年的连续观测
C.第一个对天体的匀速圆周运动产生怀疑的人是第谷
D.开普勒在第谷等人精确观测的基础上,经过长期的艰苦计算和观测,终于发现了行星运动的规律
3．离地面高h处的重力加速度是地球表面处重力加速度的1/2,则高度是地球半径的：（
D
）
A.2倍
B.1/2倍
C.倍
D.(－1)倍
4、海王星的公转周期约为5.19×109s，地球的公转周期为3.16×107s，则海王星与太阳的平均距离约为地球与太阳的平均距离的多少倍？
【答案】:30
【解析】：由开普勒第三定律可得：
，∴
【反思】
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疑问