粤教版 必修2 第01节 万有引力定律 ：25张PPT

(共25张PPT)
第三章
万有引力定律
及其应用
行星的运动
太阳
代表人物
主要观点（观点内容）或成就
托勒密
哥白尼
弟谷
开普勒
小组活动：阅读教材相关内容，了解历史上人类对行星运动规律的探究，完成下面的表格.
一.天体究竟做怎样的运动
——在古代，以希腊亚里士多德为代表，认为地球是宇宙的中心，其它天体则以地球为中心，在不停地运动。这种观点，就是“地心说”。
1.地心说：托勒密(90-168)
公元二世纪，天文学家托勒密，把当时天文学知识总结成宇宙的地心体系，发展完善了“地心说”，描绘了一个复杂的天体运动图象。
——托勒密认为，行星P在以C点为中心的轨道上做匀速圆周运动的同时，圆心C点也沿以O点为圆心的轨道相对于离地球不远的Q点做匀速圆周运动，这两种运动的复合，构成了行星的运动。
“地心说”行星运行图
一.天体究竟做怎样的运动
1.地心说：托勒密(90-168)
2.日心说：哥白尼(1473-1543)
“日心说”认为，太阳不动，处于宇宙的中心，地球和其它行星公转还同时自转。
“日心说”对天体的描述大为简化，同时打破了过去认为其它天体和地球截然有别的界限，是一项真正的科学革命。
——波兰天文学家哥白尼经过近四年的观测和计算，于1543年出版了“天体运行论”正式提出“日心说”
。
2.日心说：哥白尼(1473-1543)
“日心说”和当时宗教的主张是相反的。为宣传和捍卫这个学说，意大利学者布鲁诺被宗教裁判所活活烧死。伽利略也受到残酷的迫害，后人把历史上这个壮举形容为：“哥白尼
拦住了太阳，推动了地球。”
“日心说”行星运行图
第
谷（丹麦）
开普勒（德国）
四年多的刻苦计算
↓
二十年的精心观测
750多颗星的观测记录
↓
否定19
种假设
↓
↓
行星轨道为椭圆
怎么回事?
难道是老师错
了吗？……
8分的误差
→
火星轨道有←
第谷的眼睛
开普勒的头脑
你知道如何绘制一个椭圆吗？
所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，
太阳处在所有椭圆的一个焦点上。
开普勒第一定律(轨道定律)
R
F
F
地球
太阳
3.开普勒三大行星运动定律
春夏秋冬日期时间统计表
年份
春分
夏至
秋分
冬至
2006
3/21
6/21
9/23
12/22
2007
3/21
6/22
9/23
12/22
2008
3/20
6/21
9/22
12/21
2009
3/20
6/21
9/23
12/22
09年
春天（
天）
夏天（
天）
秋天（
天）
冬天（
天）
春天：93天
夏天：94天
秋天：90天
冬天：88天
四季的时间是不相等的
这说明地球绕太阳的运动并不是完美的匀速圆周运动
对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在
相等的时间内扫过相同的面积。
开普勒第二定律(面积定律)
　离太阳近时速度快，离太阳远时速度慢。
3.开普勒三大行星运动定律
你能分析近日点与远日点速度大小关系吗？
例、如图所示是行星m绕恒星M运动的情况示意图，则下面的说法正确的是：
A、速度最大的点是B点
B、速度最小的点是C点
C、m从A到B做减速运动
D、m从B到A做减速运动
M
A
B
m
D
C
　
水星
金星
地球
火星
木星
土星
a(半长轴)
0.387
0.723
1
1.524
5.203
9.539
T（年）
0.214
0.615
1
1.881
11.862
29.457
请由表格的数据大胆猜测各行星的运行周期与其轨道半长轴有何关系？
a
所有行星的轨道的半长轴a的三次方跟公转周期T的二次方的比值都相等。
开普勒第三定律(周期定律)
3.开普勒三大行星运动定律
问题1：开普勒第三定律只适合行星绕太阳的运动吗？
行星
半长轴(x106km)
公转周期(天)
K值
水星
57
87.97
3.36×1018
金星
108
225
3.35×1018
地球
149
365
3.33×1018
火星
228
687
3.36×1018
木星
778
4333
土星
1426
10759
天王星
2869
30686
海王星
4495
60188
同步卫星
0.0424
1
月球
0.3844
27.322
1.02×1013
1.02×1013
问题2：行星的K值与什么因素有关？
k值仅与中心天体有关，而与环绕天体无关。
1、（多选）关于开普勒行星运动的公式，以下说法正确的是（
）
A.
k是一个与中心无关的常数
B.
不同恒星的行星，k值可能不同
C.
T表示行星运动的自转周期
D.
T表示行星运动的公转周期
BD
2、宇宙飞船围绕太阳在近似圆形的轨道上运动，若轨道半径是地球轨道半径的9倍，则宇宙飞船绕太阳运行的周期是
A．3年
B．9年
C．27年
D．81年
（
C
）
思考：
实际上行星绕太阳的运动很接近圆，在中学阶段，可近似看成圆来处理问题，那么开普勒三定律的形式又如何？
1.行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心
1.
所有行星绕太阳的运动轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上
2.
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
3.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
2.对于某一行星来说，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.所有行星的轨道的半径的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等
即R?/T?=k
思考：
开普勒三大定律是根据实验数据得出的行星运动规律，但是这些星球为什么做这样的运动？