精品《行星的運(yùn)動(dòng)》ppt

1、 第六章第六章 萬(wàn)有引力與航天萬(wàn)有引力與航天 仰望星空仰望星空 我仰望星空， 我仰望星空 它是那樣寥廓而深邃； 它是那樣自由而寧?kù)o； 那無(wú)窮的真理， 那博大的胸懷， 讓我苦苦地求索、追隨。 讓我的心靈棲息、依偎。 我仰望星空， 我仰望星空， 它是那樣莊嚴(yán)而圣潔； 它是那樣壯麗而光輝； 那凜然的正義， 那永恒的熾熱， 讓我充滿熱愛、 讓我心中燃起希望的烈 感到敬畏。 焰、響起春雷。 溫家寶 6.1 6.1 行星的運(yùn)動(dòng)行星的運(yùn)動(dòng) 1.地心說(shuō)的代表人物和主要觀點(diǎn)地心說(shuō)的代表人物和主要觀點(diǎn) 一、關(guān)于天體運(yùn)動(dòng)的兩種對(duì)立觀點(diǎn)一、關(guān)于天體運(yùn)動(dòng)的兩種對(duì)立觀點(diǎn) 2.日心說(shuō)的代表人物和主要觀點(diǎn)日心說(shuō)的代表人物和主

2、要觀點(diǎn) 地心說(shuō)地心說(shuō)-托勒密建立和完善。托勒密建立和完善。 地心說(shuō)的建立與發(fā)展地心說(shuō)的建立與發(fā)展 基本觀點(diǎn)：基本觀點(diǎn)： 1.1.地球是球體。地球是球體。 2.2.地球是靜止不動(dòng)的，而且處地球是靜止不動(dòng)的，而且處 于宇宙的中心于宇宙的中心, ,從地球向外，從地球向外， 依次有月球、水星、金星、太依次有月球、水星、金星、太 陽(yáng)、火星、木星和土星陽(yáng)、火星、木星和土星, ,再外再外 面是鑲嵌著所有恒星的天球面是鑲嵌著所有恒星的天球 恒星天。最外面，是推動(dòng)天恒星天。最外面，是推動(dòng)天 體運(yùn)動(dòng)的原動(dòng)天。體運(yùn)動(dòng)的原動(dòng)天。 3.3.所有日月星辰都圍繞地球勻所有日月星辰都圍繞地球勻 速轉(zhuǎn)動(dòng)。速轉(zhuǎn)動(dòng)。 托托 勒勒

3、密密 地球是世界的中心地球是世界的中心, ,并且靜止不并且靜止不 動(dòng)動(dòng), ,一切行星圍繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)一切行星圍繞地球做圓周運(yùn)動(dòng) 1 1、地心說(shuō)、地心說(shuō) 火星逆行火星逆行 日心說(shuō)的建立與發(fā)展日心說(shuō)的建立與發(fā)展 在公元前在公元前300多年的赫拉克里特和阿里斯塔克斯就已經(jīng)提到過(guò)太多年的赫拉克里特和阿里斯塔克斯就已經(jīng)提到過(guò)太 陽(yáng)是宇宙的中心，地球圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)。完整的日心說(shuō)宇宙模型是陽(yáng)是宇宙的中心，地球圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)。完整的日心說(shuō)宇宙模型是 由波蘭天文學(xué)家哥白尼在由波蘭天文學(xué)家哥白尼在1543年發(fā)表的年發(fā)表的天體運(yùn)行論天體運(yùn)行論中提出。中提出。 基本觀點(diǎn)：基本觀點(diǎn)： （1）太陽(yáng)是不動(dòng)的，而且在太陽(yáng)是不動(dòng)

4、的，而且在 宇宙中心，水星、金星、火星、宇宙中心，水星、金星、火星、 木星、土星和地球一樣，都在圓木星、土星和地球一樣，都在圓 形軌道上勻速率地繞著太陽(yáng)公轉(zhuǎn)。形軌道上勻速率地繞著太陽(yáng)公轉(zhuǎn)。 （2）月球是地球的衛(wèi)星，它月球是地球的衛(wèi)星，它 在以地球?yàn)橹行牡膱A軌道上每月在以地球?yàn)橹行牡膱A軌道上每月 繞地球轉(zhuǎn)一周，并隨地球繞太陽(yáng)繞地球轉(zhuǎn)一周，并隨地球繞太陽(yáng) 公轉(zhuǎn)。公轉(zhuǎn)。 （3）地球每天自轉(zhuǎn)一周，天地球每天自轉(zhuǎn)一周，天 穹實(shí)際上不轉(zhuǎn)動(dòng)，只是由于地球穹實(shí)際上不轉(zhuǎn)動(dòng)，只是由于地球 的自轉(zhuǎn)才是我們看到了日月星辰的自轉(zhuǎn)才是我們看到了日月星辰 每天東升西落的現(xiàn)象。每天東升西落的現(xiàn)象。 太陽(yáng)是世界的中心太陽(yáng)是世界

5、的中心, ,并且靜止不動(dòng)并且靜止不動(dòng), , 一切行星都圍繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)。一切行星都圍繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)。 哥白尼哥白尼 2 2、日心說(shuō)、日心說(shuō) 丹麥偉大的天文學(xué)家第谷連續(xù)丹麥偉大的天文學(xué)家第谷連續(xù)2020年對(duì)行星的位年對(duì)行星的位 置進(jìn)行觀測(cè)并記錄了精確的數(shù)據(jù)。置進(jìn)行觀測(cè)并記錄了精確的數(shù)據(jù)。 二、行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律二、行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律 開普勒開普勒 第谷第谷 德國(guó)天文學(xué)家開普勒（德國(guó)天文學(xué)家開普勒（1571-16301571-1630）在最初研究他的）在最初研究他的 導(dǎo)師家第谷（導(dǎo)師家第谷（1546-16011546-1601）所記錄的數(shù)據(jù)時(shí)，也是以行星）所記錄的數(shù)據(jù)時(shí)，也是以行星 繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的

6、模型來(lái)思考問(wèn)題的，但是所得結(jié)繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的模型來(lái)思考問(wèn)題的，但是所得結(jié) 果卻與第谷的觀測(cè)數(shù)據(jù)果卻與第谷的觀測(cè)數(shù)據(jù)至少有至少有8 8分的角度誤差分的角度誤差。當(dāng)時(shí)公認(rèn)當(dāng)時(shí)公認(rèn) 的第谷的觀測(cè)誤差不超過(guò)的第谷的觀測(cè)誤差不超過(guò)2 2分，開普勒想，這不容忽視的分，開普勒想，這不容忽視的8 8 分也許是分也許是因?yàn)槿藗冋J(rèn)為行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所造成因?yàn)槿藗冋J(rèn)為行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所造成 的的。至此，人們長(zhǎng)期以來(lái)視為真理的觀念。至此，人們長(zhǎng)期以來(lái)視為真理的觀念天體做勻速天體做勻速 圓周運(yùn)動(dòng)，第一次受到了懷疑。后來(lái)開普勒又仔細(xì)研究了圓周運(yùn)動(dòng)，第一次受到了懷疑。后來(lái)開普勒又仔細(xì)研究了 第谷的觀測(cè)

7、資料，經(jīng)過(guò)四年多的刻苦計(jì)算先后否定了第谷的觀測(cè)資料，經(jīng)過(guò)四年多的刻苦計(jì)算先后否定了1919種種 設(shè)想，最后終于發(fā)現(xiàn)了天體運(yùn)行的規(guī)律設(shè)想，最后終于發(fā)現(xiàn)了天體運(yùn)行的規(guī)律開普勒三大定律開普勒三大定律。 年年 份份春春 分分夏夏 至至秋秋 分分冬冬 至至 2008 3月20日6月21日9月22日 12月22日 2009 3月20日6月21日9月23日 12月22日 2010 3月21日6月21日9月23日 12月22日 表一：各年四節(jié)氣具體日期統(tǒng)計(jì)表 分析數(shù)據(jù)，你得到了什么？ 春天：92天 夏天：94天 秋天：84天 冬天：90天 四季的時(shí)間是不相等的 地球繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)并不是完美的勻速圓周運(yùn)動(dòng) 二、行

8、星的運(yùn)動(dòng)二、行星的運(yùn)動(dòng) 開普勒開普勒 開普勒第一定開普勒第一定 律律 二、行星的運(yùn)動(dòng)二、行星的運(yùn)動(dòng) 開普勒開普勒 開普勒第二定開普勒第二定 律律 對(duì)于每一個(gè)行星而言，太陽(yáng)和行星的對(duì)于每一個(gè)行星而言，太陽(yáng)和行星的 聯(lián)線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積聯(lián)線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積 一、行星的運(yùn)動(dòng)一、行星的運(yùn)動(dòng) 開普勒開普勒 開普勒第三定開普勒第三定 律律 所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方 跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值（跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值（k） 都相等都相等 一、行星的運(yùn)動(dòng)一、行星的運(yùn)動(dòng) 行星行星/衛(wèi)星衛(wèi)星半長(zhǎng)軸（半長(zhǎng)軸（km）周期（天）周期（天）K（m/s） 水星57

9、87.97 金星108225 地球149365 火星228687 木星7784333 土星142610759 天王星287030660 海王星449860148 月球0.384427.3 同步衛(wèi)星0.04241 3.361018 3.361018 3.361018 3.361018 3.361018 3.361018 3.371018 3.371018 1.031013 1.031013 動(dòng)手算一算 動(dòng)手計(jì)算后，你得到了什么？ 所有行星的半長(zhǎng)軸的三次方與周期的平方的比值都相等， 月球、衛(wèi)星的比值也相等 K值與環(huán)繞天體無(wú)關(guān)，與中心天體有關(guān) 開普勒第三定律開普勒第三定律 k T a 2 3 1.

10、a 指橢圓軌道的半長(zhǎng)軸，指橢圓軌道的半長(zhǎng)軸，T指行星運(yùn)動(dòng)的指行星運(yùn)動(dòng)的 周期周期 2. k 是一個(gè)常數(shù)，對(duì)于繞同一中心天體運(yùn)動(dòng)是一個(gè)常數(shù)，對(duì)于繞同一中心天體運(yùn)動(dòng) 的行星來(lái)說(shuō)，的行星來(lái)說(shuō)，k的大小與行星無(wú)關(guān)，只與中的大小與行星無(wú)關(guān)，只與中 心天體有關(guān)心天體有關(guān) 公式表述：公式表述： a 1.行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道十 分接近圓，太陽(yáng)處在圓心 2. 對(duì)于每一個(gè)行星而言，太 陽(yáng)和行星的聯(lián)線在相等的時(shí) 間內(nèi)掃過(guò)相等的面積 3 3. .所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸 的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次 方的比值都相等方的比值都相等 2.對(duì)于某一行星來(lái)說(shuō)，它繞 太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)的角速

11、度 （或線速度）不變，即行星 做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 3.3.所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸 的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次 方的比值都相等方的比值都相等 即即R R/T/T=k=k 例例1.1.有兩個(gè)人造地球衛(wèi)星，它們繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)有兩個(gè)人造地球衛(wèi)星，它們繞地球運(yùn)轉(zhuǎn) 的軌道半徑之比是的軌道半徑之比是1 1：2 2，則它們繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，則它們繞地球運(yùn)轉(zhuǎn) 的周期之比為的周期之比為 。 【解】： 設(shè)兩人造地球衛(wèi)星的軌道半徑分別為設(shè)兩人造地球衛(wèi)星的軌道半徑分別為r1、r2，周期，周期 分別為分別為T1、T2，且，且r1 ：r2 1 ：2，則根據(jù)開普勒第，則根據(jù)開普勒第 三定律三定律 33 12 22 12 rr TT 所以所以 3 11 33 22 11 22 2 Tr Tr 處理天體運(yùn)動(dòng)處理天體運(yùn)動(dòng) 1:2 2 例例2