上
始
开
课
第七章万有引力与宇宙航行
7.1行星的运动
一、历史的足迹
1、古人对天体运动有哪些看法?
2、“地心说”和“日心说”的内容即代表人物?
3、那种学说统治时间比较长?
4、两种学说争论的结果是什么?
1、地心说
两种学说
地心说认为,地球是宇宙的中心,是静止不动的,太阳、月球以及其他星体都绕地球运动。
克罗狄斯·托勒密(约90年—168年),出生于埃及托勒马达伊,数学家、天文学家、地理学家、占星家。
1500
2、日心说
尼古拉·哥白尼(外文名:Nikolaj Kopernik,1473年2月19日-1543年5月24日),出生于波兰托伦市,波兰天文学家、数学家,欧洲文艺复兴时期的一位巨人。 他在40岁时提出了日心说,更正了人们的宇宙观,解放了人们的思想。其著作《天体运行论》被认为是现代天文学的起步点,为推动科学革命作出了重要贡献
日心说认为,太阳是宇宙的中心,是静止不动的,地球和其他行星都绕太阳运动。
VS
两种学说的碰撞
远古
天圆地方
140
托勒密
地心说
1543
哥白尼
日心说
1546
第谷
出生
1600
开普勒
第谷助手
第谷·布拉赫(Tycho Brahe,1546年12月14日-1601年10月24日),丹麦天文学家、占星学家,近代天文学的奠基人
同样也是日心说战胜地心说的功臣
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。
德国的物理学家开普勒继承和总结了他的导师第谷的全部观测资料及数据,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为2’。开普勒经过20年的研究和四年多的刻苦计算,先后否定了19种设想,最后终于计算出行星绕太阳运动的轨迹为椭圆,并总结为行星运动三大定律。
约翰内斯·开普勒(Johannes Kepler,1571年12月27日-1630年11月15日),出生于德国巴登-符腾堡州威尔德斯达特镇,毕业于图宾根大学,德国天文学家、物理学家、数学家,现代实验光学奠基人,有“天空立法者”之称。
地球是不是绕太阳做匀速圆周运动?
二、开普勒行星运动规律
3.20-3.22
6.21-6.22
9.22-9.24
12.21-12.23
又叫轨道定律
1、开普勒第一定律
说明:
(1)行星绕太阳的轨迹严格来说不是圆而是椭圆;
(2)太阳不在椭圆的圆心,而是在其中一个焦点上;
(3)行星与太阳间的距离是不断变化的。
所有行星绕太阳运动的轨迹都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上
做
一
做
椭圆上某点到两焦点的距离之和与椭圆上另一点到两焦点的距离之和有什么关系?
器材:两个图钉、一张白纸、一条细绳、木板、夹子、铅笔
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的面积相等
又叫面积定律
说明:远日点的速率小于近日点的速率。
3、开普勒第三定律
所有行星轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比都相等
????3????2=k
?
又叫周期定律
提问:k 取决于什么?
寻找比值k 取决于什么?
????3????2=k
?
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}绕行天体
中心天体
半长轴(x????????????km)
公转周期(天)
k/(????????/????????)
水星
太阳
57.91
87.97
3.36x1018
金星
108.94
224.71
地球
149.60
365
同步卫星
地球
0.0424
1
1.02x1013
月球
0.3844
27.3
结论:
(1)不同的环绕系统,k值不同
(2)k值与环绕天体无关,由中心天体决定。
行星运动近似的处理方法
中学阶段按圆轨道处理
1、行星绕太阳的运动十分接近于圆,太阳处于圆心
2、对某一行行来说,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r的三次方跟它的公转周期T的二次方的比值都相等,即????3????2=k
?
课堂小结
行星的运动
1、两种学说
地心说
日心说
托勒密
哥白尼
2、开普勒三定律
轨道定律
面积定律
周期定律
1.十六世纪,哥白尼根据天文观测的大量资料,经过40美年的天文观测和潜心研究,提出“日心说”的如下四个基本论点,这四个论点目前看存在缺陷的是 ( )
A.宇宙的中心是太阳.所有行星都绕太阳做匀速圆周运动
B.地球是绕太阳做匀速圆周运动的行星,月球是绕地球做匀速圆周运动的卫星,它绕地球运转的同时还跟地球一起绕太阳运动
C.天空不转动,因为地球每天自西向东转一周,造成太阳每天东升西落的现象
D.与日地距离相比,恒星离地球都十分遇远,比日地间的距离大得多
习题小练
ABC
2.关于行星的运动,下列说法中正确的是 ( )
A、关于行星的运动,早期有“地心说”与“日心说”之争,而“地心说”容易被人们所接受的原因之一是由于相对运是使得人们观察到太阳东升西落。
B、所有行星围绕太阳运 动的椭圆轨道都可近似的看作圆轨道
C.开普勒第三定律宁????3????2=k.式中k的值仅与太阳有关
D.开普勒第三定律也适用于其他星系的行星运动
3.木星绕太阳的运动轨道是椭圆,那么木星在郴圆轨道上运动的速度的大小是 ( )
A.恒定不变的 B.近日点大远日点小
C.近日点小、远日点大 D.无法判定
?
ABCD
B