3.1 认识天体运动课件—2020-2021学年【新教材】粤教版（2019）高中物理必修第二册（16张PPT）

第三章 万有引力定律
第一节 认识天体运动
粤教版 必修第二册
【思考问题】（1）什么是“地心说”？它的核心内容是什么？
（2）“地心说”在历史上所起的积极作用是什么？消极作用又是什么？
一、从地心说到日心说
内容：地球是静止不动的，位于宇宙的中心，太阳、月球以及其他所有行星都是绕地球运动。
托 勒 密（约90-168）
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，后来经托勒密进一步发展而逐渐建立和完善起来。
一、从地心说到日心说
（3）哥白尼的“日心说”有事实依据吗？
内容：太阳是宇宙的中心，所有行星都是绕太阳运动。
约在公元前260年，古希腊天文学家阿利斯塔克最早提出了日心说的观点。但真正发展并完善日心说的，是来自波兰的哥白尼
哥 白 尼（1473-1543）
一、从地心说到日心说
（4）“地心说”与“日心说”两种学说争论的焦点是什么？
二、开普勒定律
德国天文学家开普勒（1571-1630）应用行星绕太阳做圆周运动的模型描述火星的运动时，发现与其老师第谷（1546-1601）的观测值有8分的误差，他坚信老师数据正确，毅然否定火星做匀速圆周运动，经多种拟合、反复核算，终于发现火星做椭圆运动。
二、开普勒定律
开普勒第一定律：所有行星围绕太阳运行的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
【讨论与交流】请思考讨论如何利用图钉和细线画椭圆？
轨道定律
【思考问题】开普勒第一定律解决了天体运动的什么问题，为何也叫轨道定律？
二、开普勒定律
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时间内扫过相等的面积。
面积定律
【思考问题】行星围绕中心天体运动过程速率是否有变化？你的依据是什么？
二、开普勒定律
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时间内扫过相等的面积。
【讨论与交流】（1）行星围绕中心天体运动过程速率是否有变化？你的依据是什么？
（2）根据开普勒定律，行星绕太阳的运动在近日点速率大，还是在远日点速率大？为什么？
二、开普勒定律
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时间内扫过相等的面积。
【讨论与交流】（3）某行星在近日点到太阳的距离为 ，在远日点到太阳的距离为 ，过近日点时的速率为 ，过远日点时的速率 约为多少？（提示：计算足够短的时间内行星与太阳连线扫过的面积）
提出问题：开普勒第一、第二定律解决了某个行星围绕中心天体运动时的轨道和速率问题，对于一个行星围绕中心天体运动在不同轨道或多个行星同时围绕同一中心天体运动，会遵循什么规律？
太阳系八大行星轨道半长轴长度和运行周期的数据如下表，分析数据，你有什么发现？
二、开普勒定律
开普勒第三定律：所有行星的轨道半长轴的三次方与它公转周期的二次方之比都相等。
数学关系式：
“ ”的意义： 与行星无关，只与太阳有关，不同的星系的“ ”值不一样，与中心天体有关。
大多数行星绕太阳运动的轨道与圆十分接近，在中学阶段，可以利用圆周运动的相关规律来进行近似处理
火星
地球
F
F
太阳
R
O
A
B
1
2
说明：（1） 与行星无关，只与“中心天体” 太阳质量有关。
（2） 是公转周期，不是自转周期。
练习：地球到太阳的距离为水星到太阳距离的2.6倍，那么地球和水星绕太阳运转的线速度之比为多少？
解：设地球和水星到太阳的距离分别为 、 ，运行周期分别为 、 ，线速度分别为 、 。
根据开普勒第三定律：
又有：
解得：