第4章 第1节 天地力的综合：万有引力定律 第1课时 课件 26张PPT

第1节 天地力的综合：万有引力定律
第4章 万有引力定律及航天
第1课时
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一、开普勒定律
开普勒于1571年出生，是德国的天文学家、物理学家、数学家。
因数学才能而得到当时知名人士伽利略、第谷的赞赏。受邀作为第谷的助手加入第谷的团队。
凭借自己的数学才能和第谷精确的观测数据而提出开普勒定律。
1609年，开普勒发表了开普勒第一定律和开普勒第二定律，1619年发表了开普勒第三定律。
一、开普勒定律
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一、开普勒定律
平面内与两个定点F1, F2距离之和(大于|F1F2|等于定长的点的轨迹叫作椭圆。
这两个定点F1, F2叫作椭圆的焦点。两焦点的距离|F1F2|叫做椭圆的焦距。
如图所示，显然，直线F1F2是椭圆是椭圆的对称轴。线段F1F2的垂直平分线也是椭圆的对称轴。线段F1F2的中点是椭圆的对称中心，叫做椭圆的中点。如图所示，在AB>CD时，线段AB叫做椭圆的长轴，线段CD叫做椭圆的短轴。线段SA、SB叫做椭圆的半长轴。
一、开普勒定律
如图所示，因椭圆的长轴AB与短轴CD的比值的不同，椭圆会表现出不同的扁平程度。人们一般用椭圆的离心率来表示椭圆的扁平程度。
离心率越大，椭圆越扁平。离心率越小，椭圆越接近于圆。当椭圆的焦点趋于中心时，椭圆的离心率趋于0，这时椭圆的形状趋于圆。
记椭圆的长轴为2a, 焦距为2c。椭圆的离心率为
一、开普勒定律
所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。
行星绕太阳运行的轨道严格来说不是圆而是椭圆；太阳不在椭圆的中心，而是在其中一个焦点上；行星与太阳间的距离是不断变化的。
开普勒第一定律
一、开普勒定律
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。
当行星离太阳较近的时候，运行的速度较大，而离太阳较远的时候速度较小。
开普勒第二定律
一、开普勒定律
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。
若用a 代表椭圆轨道的半长轴，T代表公转周期，开普勒第三定律可表示为
????3????2=????
其中，k为比例常数。
?
开普勒第三定律
一、开普勒定律
开普勒定律也适用于行星及行星的卫星。也适用于其他恒星及其行星。
手机查询太阳系各行星轨道的长轴、短轴，并计算各行星轨道的离心率。
一、开普勒定律
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A} 行星
半长轴(106 km)
半短轴(106 km)
水星
57.9
56.7
金星
108.2
108.1
地球
149.6
149.5
火星
227.9
226.9
木星
778.3
777.4
土星
1427.0
1424.8
天王星
2882.3
2879.1
海王星
4523.9
4523.8
一、开普勒定律
各行星轨道的离心率非常小，有时可看作圆。若将各行星的运行轨道看作圆，开普勒定律应怎样表述？
(1)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=????。
?
脑力风暴
一、开普勒定律
一、开普勒定律
金星运行的轨道在地球轨道的内部，当太阳、金星、地球上的人所处的地置在同一直线上时，地球上相应位置的人就能看到金星凌日现象。由于金星的轨道平面与地球的轨道平面并不是重合的，故并不是每年都可看到金星凌日现象。
一、开普勒定律
地球的轨道在火星轨道的内侧，地球运行的周期比火星小。而天球中恒星的位置在地球靠近火星并远离火星的过程中可看作是不变的。人们看到火星逆行是因为地球上的人所选的参照物恒星问题所致，并不是火星真正的逆行。
典题剖析
例1 如图所示，火星和地球都在围绕着太阳旋转，其运行轨道是椭圆。根据开普勒行星运动定律可知( )
A．火星绕太阳运行过程中，速率不变
B．地球靠近太阳的过程中，运行速率将减小
C．火星远离太阳过程中，它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积逐渐增大
D．火星绕太阳运行一周的时间比地球的长
D
典题剖析
例2 如图是行星m绕恒星M运行的示意图，下列说法正确的是( )
A．速率最大点是B点
B．速率最小点是C点
C．m从A点运动到B点做减速运动
D．m从A点运动到B点做加速运动
C
课堂小结
拓展延伸
是不是地球上每次出现火星逆行现象时，就一定能看到荧惑守心现象？