高中人教版物理必2课件：6.1 行星的运动课件（共42 张PPT）

嫦娥一号绕月飞行：
中国航天英雄:
中国航天事业幕后英雄代表:
一、探究
“地心说”与“日心说”:
1、古代人们对天体运动主要有哪些看法？
2、“地心说”的基本观点是什么？
3、“日心说”的基本观点是什么？
4、“日心说”为什么能战胜“地心说”？
试举例说明。
5、“日心说”的观点是否绝对正确？
“日心说”也并不是绝对正确的：
“日心说”所以能够战胜“地心说”是因为好多“地心说”不能解释的现象“日心说”则能说明，就是说“日心说”比“地心说”更科学、更接近事实。例如：若地球不运动，昼夜交替是太阳绕地球运动形成的，那么每天的情况就应是相同，事实上，每天白天的长短不同，冷暖不同，而“日心说”则能说明这种情况；白昼是地球自转形成的，而四季是地球绕太阳公转形成的。
二、探究开普勒行星运动定律建立的过程
1、古人认为天体做什么运动？
2、开普勒的导师是谁，他认为天体做什么样的运动？
3、开普勒开始认为天体做何运动？
4、开普勒最后研究的结论是什么？
三、探究开普勒行星运动定律的内容和物理意义.
古人认为天体运动形式：
探究椭圆轨道特征：
椭圆动画
需要注意：
（1）开普勒定律不仅适用于行星，也适用于卫星，只不过此时比值
k
是由行星质量所决定的另一恒量．
（2）行星的轨道都跟圆近似，因此计算时可以认为行星是做匀速圆周运动．
（3）开普勒定律是总结行星运动的观察结果而总结归纳出来的规律，它们每一条都是经验定律，都是从观察行星运动所取得的资料中总结出来的．
例3:
某行星绕太阳沿椭圆轨道运行，它的近日点A到太阳的距离为r，远日点B到太阳的距离为R。若行星经过近日点时的速度为vA，求该行星经过远日点时的速度vB的大小。
例5．飞船沿半径为R的圆周绕地球运动，其周期为T.如果飞船要返回地面，可在轨道上某点A处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在B点相切，如图所示.如果地球半径为R0，求飞船由A点到B点所需要的时间。
三、探究行星运动定律建立过程中的精
神内涵：
材料：
“哥白尼坚信宇宙与自然是美的，而
美的东西是简单与和谐的。”
“第谷20年一直观测火星，在他以前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’。为哥白尼的学说提供了关健性支持。”
“开普勒七十余次尝试所得的结果都与第谷的观测数据有至少8’的角度偏差”，“对第谷的数据的精确性深信不疑……这不容忽视的8’也许正是因为行星并非做完美的匀速圆周运动”。
“第谷与开普勒的美妙组合。”
“布鲁诺由于坚持日心说被教庭活活烧死在鲜花广场。”
材料1：“哥白尼坚信宇宙与自然是美的，而
美的东西是简单与和谐的。”
对描述自然追求简单和谐是科学研究的动力之一。
材料2：“第谷20余年一直观测火星，在他以前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’，为哥白尼的学说提供了关健性支持。”
对自然奥秘不屈不挠探索的精神和对待科学研究一丝不苟的态度，而科学的结论总是在顽强曲折的科学实践中悄悄来临。
材料3：“开普勒七十余次尝试所得的结果都与第谷的观测数据有至少8’的角度偏差”
“对第谷的数据的精确性深信不疑……这不容忽视的8’也许正是因为行星并非做完美的匀速圆周运动”
“把几千个数据归纳成如此简洁的几句话。”
实事求是、尊重客观事实、不迷信权威、敢于坚持真理和勇于探索的科学态度和科学精神。
材料4
：第谷与开普勒的美妙组合。
科学探究需要合作精神。
布鲁诺为科学献身：
三、探讨行星运动定律建立过程中所蕴含的科学精神和科学方法：
对自然奥秘不屈不挠探索的精神和对待科学研究一丝不苟的态度.
实事求是、尊重客观事实、不迷信权威、敢于坚持真理和勇于探索的科学态度和科学精神。
实验观察手段是科学研究的重要方法之一。
实验归纳和数学演绎相结合是科学研究中的重要方法。
科学探究需要合作精神。
课外探究：
1、是什么原因使行星绕太阳运动？
2、中国航天技术目前的水平怎样？探测月球的最终目的是什么？
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第六章
万有引力与航空
第六章
万有引力与航空

托
勒
密
地
心
说
地球是宇宙的中心,并且静止不动,一切行星围绕地球做圆周运动
行星的运动的认识：
日
心
说
太阳是宇宙的中心,并且静止不动,一切行星都围绕太阳做圆周运动。
哥白尼
行星的运动的认识：
“日心说”也并不是绝对正确的，因为
太阳只是太阳系的一个中心天体，而太
阳系只是宇宙中众多星系之一，所以太
阳并不是宇宙的中心，也不是静止不动
的。“日心说”，只是比“地心说”更准确
一些罢了。
“地心说”占领统治地位的时间较长，原因是由于它比较符合人们的日常经验，如：太阳从东边升起，从西边落下。同时它也符合当时在政治上占统治地位的宗教神学观点。
为什么“地心说”能占领较长的统治时间？
真理最终战胜了谬误：

古人把天体的运动看得十分神圣，他们认为天体运动不同于地面物体的运动，天体做的是最完美、最和谐的匀速圆周运动。
开普勒的导师是丹麦伟大的天文学家第谷，他对天体运动的看法与其他古人一样，也认为天体在做匀速圆周运动。
开普勒开始受世俗及导师的影响，也认为天体在做匀速圆周运动。
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
↓
8分的误差
→
←
否定19
种假设
↓
↓
行星轨道为椭圆
若是匀速圆
周运动……
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。
开普勒提出行星三大运动定律
开普勒
开普勒第一定律
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
开普勒行星运动定律－轨道定律
图钉
图钉
F1
F2
P
O
做一做：
开普勒
开普勒第二定律
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等的面积
开普勒行星运动定律－面积定律
离太阳近时速度快，离太阳远时速度慢．
行星运行的速度变化有什么规律呢?
开普勒
开普勒第三定律
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
开普勒行星运动定律－周期定律
地球
太阳
中心体
1.02×1013
27.322
0.3844
月球
1.02×1013
1
0.0424
同步卫星
3.36×1018
687
228
火星
3.35×1018
225
108
金星
3.36×1018
87.97
57
水星
K值
公转周期(天)
半长轴(x106km)
行星
或卫星
探究K值的决定因素：
结论:
k值与中心天体有关，而与环绕天体无关.
高中阶段对行星运动的近似化研究：
虽然，行星的运动是椭圆轨道，运动速度大小不断的变化，但实际上，多数大行星的轨道与圆十分接近，所以在中学阶段的研究中能够按圆处理，所以
①多数大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（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。
总体来说，就是把行星的运动看作为匀速圆周运动处理，对应的半长轴即为圆的半径。
R
3/
T2
=k
例1：有两个行星，它们绕太阳运转的轨道半径之比是1：2，则它们绕太阳运转的周期之比为
。
例2：有两个人造地球卫星，它们绕地球运转的轨道半径之比是1：2，则它们绕地球运转的周期之比为
。
运用开普勒定律解决问题：
运用开普勒定律解决问题：
A
A1
B
B1
r
R
运用开普勒定律解决问题：
例4:一种通信卫星要“静止”在地面上空的某一点,因此它的运行周期必须与地球自转周期相同.请你估算:通信卫星离地心的距离大约是月心离地心距离的几分之一?
A
R
R0
B
R
R0
A
B
例5:
飞船沿半径为R的圆周绕地球运动，其周期为T，如果飞船要返回地面，可在轨道上某一点A处将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运行，椭圆与地球表面在B点相切，如图所示，求飞船由A点运动到B点所需要的时间。（已知地球半径为R0）
运用开普勒定律解决问题：
实验观察手段是科学研究的重要方法之一。
实验归纳和数学演绎相结合是科学研究中的重要方法。

材料：
“第谷20年一直观测火星，在他以前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’。为哥白尼的学说提供了关健性支持。”
“开普勒七十余次尝试所得的结果都与第谷的观测数据有至少8’的角度偏差”，“对第谷的数据的精确性深信不疑……这不容忽视的8’也许正是因为行星并非做完美的匀速圆周运动”。
“第谷与开普勒的美妙组合。”
“布鲁诺由于坚持日心说被教庭活活烧死在鲜花广场。”
一、“地心说”与
“日心说”
地球是中心→太阳是中心→宇宙无限
（科学精神推动了认识发展）
二、行星运动定律
1、轨道定律:-----------
椭圆
2、面积定律:-----------　V近＞Ｖ远
3、周期定律:-----------
R
3/
T2
=k
（K是一个只与中心天体质量有关的物理量）
小结
参考网站：
中国探月网----http://www.clep.org.cn/index.asp?modelname=index
中国公众科技网----
http://chro.cpst.net.cn/