7.1行星的运动（教学课件）-2020-2021学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册(共20张PPT)

(共20张PPT)
第七章
万有引力与宇宙航行
第1节
行星的运动
问题与目标
1.通过史实，知道地心说和日心说的基本内容，知道开普勒三定律的内容。
2.通过学生阅读和教师补充讲解人类对宇宙认识的历史，理解人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，真理是来之不易的。
认知宇宙，是人类一直的渴望；但在浩瀚的宇宙面前，人类是渺小的，地球也是渺小的，乃至太阳系也是宇宙中的一粒尘埃。我们来欣赏一下宇宙的魅力。
一、古代人类对天体运动规律的认识
浩瀚的宇宙
银河系
银河系中心
黑洞
古人对天体运动存在哪些看法？
什么是“地心说”？什么是“日心说”？
“地心说”和“日心说”
“地心说”认为地球是宇宙的中心，是静止不动的，大阳、月球以及其他星体都绕地球运动。“地心说”的代表人物是古希腊的托勒密。“日心说”认为太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动。“日心说”的代表人物是波兰的天文学家哥白尼。
日心说
地心说
二、开普勒行星运动定律
古人认为天体做什么运动?
古人把天体的运动看得十分神圣，他们认为天体的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。
开普勒认为行星做什么样的运动?他是怎样得出这一结论的?
开普勒认为行星做轨道是椭圆的运动。他发现假设行星做匀速圆周运动，计算所得的数据与观测数据不符，只有认为行星做轨道是椭圆的运动，才能解释这一差别。
做一做
可以用一条细绳和两只图钉来画椭圆。如图所示，把白纸铺在木板上，然后按上图钉。把细绳的两端系在图钉上，用一支铅笔紧贴着细绳滑动，使绳始终保持张紧状态。铅笔在纸上画出的轨迹就是椭圆，图钉在
纸上留下的痕迹叫作椭圆的焦点。
开普勒行星运动定律从哪几个方面描述了行星绕太阳运动的规律?具体表述是什么?
开普勒行星运动定律从行星运动轨道，行星运动的线速度变化，轨道的半长轴与周期的关系三个方面揭示了行星运动的规律。
开普勒第一定律：
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。
近日点
远日点
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。
如上图所示，行星沿着椭圆轨道运行，太阳位于椭圆的一个焦点上，行星在远日点的速率与它在近日点的速率谁大?
如图所示，行星沿着椭圆轨道运行，太阳位于椭圆的一个焦点上。如果时间间隔相等，即
t2－t1=t4－t3，那么面积SA=SB。由
此可见，行星在远日点a的速率最
小，在近日点b的速率最大。
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。
若用a代表椭圆轨道的半长轴，T代表公转周期，则
（k为对所有行星都相同的常量）。
太阳系的“真实”运动
1.开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳运动，也适用于卫星绕地球运动，不过比例式
中的k在两个系统中是不同的，k与中心天体(太阳或地球)有关。
2.开普勒行星运动定律是在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，都是从行星运动所取得的资料中总结出来的规律。开普勒行星运动定律只涉及运动学、几何学方面的内容。
小结：
3.由于行星的椭圆轨道都跟圆近似，在近似计算中可以认为，行星都以太阳为圆心做匀速圆周运动。在这种情况下，若用r代表轨道半径，T代表公转周期，开普勒第三定律可以用下面的公式表示：
4.开普勒关于行星运动的确切描述，不仅使人们在解决行星的运动学问题上有了依据，更澄清了人们对天体运动神秘、模糊的认识，同时也推动了对天体动力学问题的研究。
课堂练习
C
AB
ABC
AC