(共19张PPT)
第1节
行 星 的 运 动
太阳系主要成员——太阳和其八大行星：
水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星
地球
木星
壮观的太阳日冕
航天飞机发射瞬间
一、“地心说”和“日心说”
在古代，人们对于天体的运动存在地心说和日心说两种对立的看法。
■地心说(Geocentric Universe)
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在公元前三世纪提出，后来经托勒密（90-168）进一步发展而逐渐建立和完善起来。
托勒密的“地心说”体系
(1)内容:认为地球是静止不动的，地球是宇宙的中心，太阳和月亮以及其他行星绕地球转动。
(3)地心说为什么统治了人们很长时间?
符合人们的日常经验，也符合宗教神学关于地球是宇宙中心的说法.
(2)代表人物：托勒密
1．地心说
(4)托勒密的“地心说”模型 存在的问题
对行星的运动很难得出完满的解答,所描述的行星运动也很复杂.
随着人们对天体运动的不断研究，发现“地心说”所描述的天体的运动不仅复杂而且问题很多.如果把地球从天体运动的中心位置移到一个普通的、绕太阳运动的行星的位置，换一个角度来考虑天体的运动，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变得简单了.?
随着世界航海事业的发展，人们希望借助星星的位置为船队导航，因而对行星的运动观测越来越精确，科学家经过长期观测及记录的大量的观测数据，用托勒密的“地心说”模型很难得出完美的解答。
(3)内容:
2．日心说
(4)代表人物：哥白尼
(1)日心说提出的背景
在当时，哥伦布和麦哲伦的探险航行已经使不少人相信地球并不是一个平台，而是一个球体。
(2)哥白尼的推测
是不是地球每天在围绕自己的轴线旋转一周 .
他假设地球并不是宇宙的中心，太阳是静止不动的，地球和其他行星都是围绕着太阳做匀速圆周运动.
(5)哥白尼日心说的进步:行星运动的描述简单了，地心说遇到的问题解决了
(6)哥白尼日心说为什么在发表一个世纪中完全被人们所忽视 ?
(1)在他的著作中，“日心说”只是一个“假设” (2)当时的欧洲正处于基督教改革与反改革的骚乱中. (3)在哥白尼的著作中有一些很不精确的数据，根据这些数据得出的计算结果不能很好地与行星位置的观测结果相符合，
日心说相对地心说能更完美地解释天体的运动，但这两种学说都不完善。因为太阳、地球等天体都是运动的，鉴于当时对自然科学的认识能力，日心说比地心说更先进。
(1)丹麦天文学家第谷 的探索:
在哥白尼之后，第谷连续20年对行星的位置进行了较仔细的测量，大大提高了测量的精确程度。在第谷之前，人们测量天体位置的误差大约是10’，第谷把这个不确定性减小到2’。得出行星绕太阳做匀速圆周运动的模型.
二、开普勒行星运动定律
1.漫长的过程
(2)德国物理学家开普勒的研究.
总结了他的导师第谷的全部观测资料，在他最初研究时，他得到的结果与第谷的观察数据相差8’，而当时第谷公认的误差位2’,开普勒想, 这8’可能就是认为行星绕太阳匀速圆周运动造成的.后来他花了四年时间一遍一遍地进行数学计算，通过计算这一怀疑使他发现了行星运动三大定律.
2.开普勒行星运动定律
开普勒（1571-1630）是继哥白尼之后第一个站出来捍卫太阳中心说、并在天文学方面有突破性成就的人物，被后世的科学史家称为“天上的立法者”。
太阳系中各个行星以椭圆轨道运行的，太阳在这些椭圆的一个焦点上。
注意：1．太阳并不是位于椭圆中心，而是
位于焦点处。
2．不同行星轨道不同，但所有轨道 的焦点重合。
(1)开普勒第一定律 （轨道定律）
太阳和行星的连线在相等时间内扫过的面积相等；
(2)开普勒第二定律 （面积定律）
即: R13：R23=T12：T22
或: R3/T2=k
注意：k的大小与行星无关，只与太阳质量有关。
(3)开普勒第三定律 （周期定律）
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
意义：开普勒关于行星运动的描述为万有引力定律的发现奠定了基础。
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。
3.高中阶段对行星运动的近似化研究
BD
5.24
2、已知木星绕太阳公转的周期是地球绕太阳公转周期的12倍。则木星绕太阳公转轨道的半长轴为地球公转轨道半长轴的 倍。
巩固练习
1、关于行星的运动以下说法正确的是( )
A．行星轨道的半长轴越长，自转周期就越长
B．行星轨道的半长轴越长，公转周期就越长
C．水星轨道的半长轴最短，公转周期就最长
D．冥王星离太阳“最远”，公转周期就最长
【作业】
1.课后查阅资料了解更多的物理学史。
2.课后练习
学案设计
第六章 万有引力与航天
1 行星的运动
学习目标
1.知道“地心说”和“日心说”的基本内容及发展过程.
2.知道开普勒行星运动定律及建立过程.
3.能够运用开普勒行星运动定律公式解决有关行星运动问题.
自主探究
1.地心说: 是宇宙的中心,且是静止不动的,太阳、月亮以及其他行星都绕 运动.?
2.日心说: 是宇宙的中心,且是静止不动的,地球和其他行星都绕 运动.?
3.两种学说的局限性:两种学说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,而这和丹麦天文学家 的观测数据不符.?
4.开普勒行星运动定律
(1)开普勒第一定律:所有行星绕太阳运动的轨道都是 ,太阳处在椭圆的一个 .因此第一定律也叫轨道定律.?
(2)开普勒第二定律: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 .因此第二定律也叫面积定律.?
(3)开普勒第三定律:所有行星的轨道的半长轴的 跟它的公转周期的 的比值都相等.表达式: .?
5.行星运动的近似处理
(1)大多数行星绕太阳运动的轨道十分接近圆,太阳处在 .?
(2)对某一行星来说,它绕太阳做圆周运动的 (或线速度)不变,即行星做 运动.?
(3)所有行星轨道半径的 跟它的公转周期的 的比值都相等.表达式: .?
合作探究
一、“地心说”与“日心说”
【自主阅读】
1.古代人们对天体运动存在两种对立的看法 和 ;代表人物分别是 和 .?
2.两种学说争论的焦点是 .?
二、开普勒行星运动定律
1.漫长的过程
【自主阅读】
科学足迹
【自主探究】
小组合作画椭圆,展示结果,明确数学概念
阅读开普勒定律的发现过程,并合作利用图钉和细线画出椭圆.
2.开普勒行星运动定律
【自主探究】
讨论开普勒三个定律以及常数k的意义
若用a代表椭圆轨道的半长轴,T代表公转周期,则开普勒第三定律可表示为 (其中,比值k是一个与 无关的常量,只与 有关的物理量).?
3.近似处理
(1)大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)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.表达式:=k
【巩固训练】
1.关于行星的运动以下说法正确的是( )
A.行星轨道的半长轴越长,自转周期就越长
B.行星轨道的半长轴越长,公转周期就越长
C.水星轨道的半长轴最短,公转周期就最长
D.冥王星离太阳“最远”,公转周期就最长
2.已知木星绕太阳公转的周期是地球绕太阳公转周期的12倍.则木星绕太阳公转轨道的半长轴为地球公转轨道半长轴的 倍.?
课堂检测
1.根据开普勒行星运动规律推论出下列结论中,哪个是错误的( )
A.人造地球卫星的轨道都是椭圆,地球在椭圆的一个焦点上
B.同一卫星在绕地球运动的不同轨道上运动,轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都相同
C.不同卫星在绕地球运动的不同轨道上运动,轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都相同
D.同一卫星绕不同行星运动,轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都相等
2.银河系中有两颗行星环绕某恒星运转,从天文望远镜中观察它们的运转周期为27∶1,则它们的轨道半长轴比是( )
A.3∶1 B.9∶1 C.27∶1 D.1∶9
3.两个质量分别是m1和m2的行星,它们绕太阳运行的轨道半径分别等于R1和R2,则它们运行周期的比等于( )
A.( B.( C. D.
4.我国的人造卫星围绕地球的运动,有近地点和远地点,由开普勒定律可知卫星在远地点运动速率比近地点运动的速率小,如果近地点距地心距离为R1,远地点距地心距离为R2,则该卫星在远地点运动速率和近地点运动的速率之比为( )
A. B. C. D.
5.下面关于丹麦天文学家第谷,对行星的位置进行观察所记录的数据,说法正确的是( )
A.这些数据在测量记录时误差相当大
B.这些数据说明太阳绕地球运动
C.这些数据与以行星绕太阳做匀速圆周运动为模型得到的结果相吻合
D.这些数据与行星绕太阳做椭圆运动为模型得到的结果相吻合
6.某一人造卫星绕地球做匀速圆周运动,其轨道半径为月球绕地球轨道半径的,则此卫星运行的周期大约是( )
A.1~4天之间 B.4~8天之间
C.8~16天之间 D.16~20天之间
7.太阳系的行星与太阳之间的平均距离越大,它绕太阳公转一周所用的时间( )
A.越长 B.越短 C.相等 D.无法判断
8.关于开普勒行星运动定律的公式=k,下列说法正确的是( )
A.k是一个与行星无关的量
B.若地球绕太阳运转的半长轴为R,周期为T,月球绕地球运转的半长轴为R1,周期为T1,则
C.T表示行星的自转周期
D.T表示行星的公转周期
参考答案
自主探究
1.地球 地球
2.太阳 太阳
3.匀速圆周 第谷
4.(1)椭圆 焦点 (2)面积 (3)三次方 二次方 =k
5.(1)圆心 (2)角速度 匀速圆周 (3)三次方 二次方 =k
合作探究
一、“地心说”与“日心说”
1.地心说 日心说 托勒密 哥白尼
2.以谁为中心
二、开普勒行星运动定律
2.=k 行星 太阳
【巩固训练】
1.BD 2. 5.24
课堂检测
1.D 2.B 3.B 4.A 5.D 6.B 7.A 8.AD
