《行星的運動》教學課件

1、第六章萬有引力與航天第六章萬有引力與航天牛頓在牛頓在1687年發(fā)表的論文年發(fā)表的論文自然定律自然定律里，對萬有引力和三大運動定律進行了里，對萬有引力和三大運動定律進行了描述。這些描述奠定了此后三個世紀里描述。這些描述奠定了此后三個世紀里物理世界的科學觀點，并成為了現(xiàn)代工物理世界的科學觀點，并成為了現(xiàn)代工程學的基礎。他通過論證程學的基礎。他通過論證開普勒行星運開普勒行星運動定律動定律與他的引力理論間的一致性，展與他的引力理論間的一致性，展示了地面物體與天體的運動都遵循著相示了地面物體與天體的運動都遵循著相同的自然定律；為太陽中心說提供了強同的自然定律；為太陽中心說提供了強有力的理論支持，并推動了

2、科學革命。有力的理論支持，并推動了科學革命。第一節(jié)行星的運動第一節(jié)行星的運動一、古人對天體運動有哪些看法？一、古人對天體運動有哪些看法？1、古人對天體運動存在哪些看法？、古人對天體運動存在哪些看法？2、什么是、什么是“地心說地心說”，什么是，什么是“日心日心說說”？3、哪種學說占統(tǒng)治地位時間比較長？、哪種學說占統(tǒng)治地位時間比較長？4、兩種學說爭論的結果是什么？、兩種學說爭論的結果是什么？一、地心說和日心說一、地心說和日心說地心說地心說日心說日心說代表人物代表人物基本論點基本論點缺點缺點托勒密托勒密哥白尼哥白尼地球是宇宙的地球是宇宙的中心，是靜止中心，是靜止不動的不動的宇宙的中心是宇宙的中心是太

3、陽太陽描述天體的運描述天體的運動遇到了困難動遇到了困難太陽不是宇宙的中太陽不是宇宙的中心，行星繞太陽的心，行星繞太陽的運動軌道不是圓運動軌道不是圓1616世紀，波蘭天世紀，波蘭天文學家哥白尼根文學家哥白尼根據(jù)天文觀測的大據(jù)天文觀測的大量資料經(jīng)過量資料經(jīng)過4040多多年的天文觀測和年的天文觀測和潛心研究，提出潛心研究，提出“日心體系日心體系”宇宇宙圖景宙圖景 哥白尼的哥白尼的天體運行天體運行論論及其使及其使用過的觀測、用過的觀測、計算儀器復計算儀器復制品制品這是哥白這是哥白尼根據(jù)觀尼根據(jù)觀測繪制的測繪制的月球表面月球表面哥白尼的哥白尼的日心說日心說哥白尼哥白尼的銅像的銅像伽利略在伽利略在講解他的

4、講解他的觀測發(fā)現(xiàn)觀測發(fā)現(xiàn)伽利略的伽利略的實驗儀器實驗儀器和實驗記和實驗記錄筆記錄筆記伽利略伽利略的紀念的紀念碑碑v二、開普勒行星運動定律二、開普勒行星運動定律v1、古人認為天體做什么運動？、古人認為天體做什么運動？v2、開普勒認為行星做什么運動？他是、開普勒認為行星做什么運動？他是怎樣得出這一結論的？怎樣得出這一結論的？v3、開普勒行星運動定律在哪些方面描、開普勒行星運動定律在哪些方面描述了行星繞太陽的規(guī)律述了行星繞太陽的規(guī)律?具體表述是什具體表述是什么？么？1.第谷對天文學的重大貢獻在第谷對天文學的重大貢獻在于他通過長期觀測積累的有于他通過長期觀測積累的有關關行星行星運行的大量數(shù)據(jù)資料運行的

5、大量數(shù)據(jù)資料，成為那個時代罕見的天文，成為那個時代罕見的天文觀測家，獲得觀測家，獲得“星學之王星學之王”的美稱。的美稱。 21572年年11月月11日夜間，第谷仰望繁星日夜間，第谷仰望繁星閃爍的天空，突然發(fā)現(xiàn)仙后座中有一顆前閃爍的天空，突然發(fā)現(xiàn)仙后座中有一顆前所未見的所未見的“新星新星”。第谷在一篇論文中首。第谷在一篇論文中首次發(fā)明了次發(fā)明了“新星新星”（Nova）一詞，并指）一詞，并指出，星座一成不變的說法是錯誤的。后人出，星座一成不變的說法是錯誤的。后人為了紀念他，把這顆新星叫做第谷星。為了紀念他，把這顆新星叫做第谷星。3第谷對彗星所作的觀測，是他取得的第谷對彗星所作的觀測，是他取得的又一

6、個成就。此外，第谷還發(fā)現(xiàn)了許多新又一個成就。此外，第谷還發(fā)現(xiàn)了許多新的現(xiàn)象，如黃赤交角的變化，月球運行的的現(xiàn)象，如黃赤交角的變化，月球運行的二均差，以及歲差的測定等。二均差，以及歲差的測定等。 探究探究1 1 行星運動繞太陽運動的軌道是行星運動繞太陽運動的軌道是什么形狀？什么形狀？地球地球圓？圓？年份年份春分春分夏至夏至秋分秋分冬至冬至20043/206/219/2312/2120053/206/219/2312/2120063/216/219/2312/21秋冬兩季比春夏兩季時間短秋冬兩季比春夏兩季時間短春春92天天夏夏94天天秋秋89天天冬冬90天天第 谷（丹麥）開普勒（德國）四年多的刻苦

7、計算四年多的刻苦計算二十年的精心觀測二十年的精心觀測8分的誤差分的誤差 否定否定19 種假設種假設行星軌道為橢圓行星軌道為橢圓若是勻速圓若是勻速圓周運動周運動 假設地球繞太陽的運動是一個橢假設地球繞太陽的運動是一個橢圓運動圓運動,太陽在焦點上太陽在焦點上,根據(jù)曲線運動的根據(jù)曲線運動的特點，得在秋分到冬至再到春分的時特點，得在秋分到冬至再到春分的時間比從春分到夏至再到秋分的時間短，間比從春分到夏至再到秋分的時間短，所以秋冬兩季比春夏兩季要短。所以秋冬兩季比春夏兩季要短。開普勒行星運動規(guī)律開普勒行星運動規(guī)律焦點焦點太陽太陽焦點焦點開普勒第一定律：開普勒第一定律：所有行星繞太陽的軌所有行星繞太陽的軌

8、道都是橢圓，太陽處道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點在橢圓的一個焦點 上。上。用圖釘和細繩畫橢圓用圖釘和細繩畫橢圓開普勒第二定律：開普勒第二定律： 對任意一個行星來說，它與太陽對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內掃過相等的面的連線在相等的時間內掃過相等的面積。積。遠處速遠處速度慢度慢近處速近處速度快度快開普勒第三定律開普勒第三定律： 所有行星的橢圓軌道的半長軸所有行星的橢圓軌道的半長軸的三次方跟它的公轉周期的二次的三次方跟它的公轉周期的二次方的比值都相等。方的比值都相等。表達式：表達式：a a3 3T T2 2= k= k半長軸半長軸行星繞太陽公轉行星繞太陽公轉的周期的周期短軸短軸

9、長軸長軸R探究：探究：行星行星半長軸半長軸(x106km)公轉周期公轉周期(天天)K值值水星水星5787.973.361018金星金星1082253.351018地球地球1493653.311018火星火星2286873.361018木星木星7784333土星土星142610759天王星天王星286930686海王星海王星449560188同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星0.04241月球月球0.384427.322結結 論論 k值與中值與中心天體有心天體有關，而與關，而與環(huán)繞天體環(huán)繞天體無關無關 觀察八大行星圖思考觀察八大行星圖思考2、金星與地球都在、金星與地球都在繞太陽運轉繞太陽運轉,那么金那么金星上的一

10、天肯定比星上的一天肯定比24小時短嗎小時短嗎?1、海王星離太陽、海王星離太陽“最遠最遠”，繞太陽運，繞太陽運動的公轉周期最長，動的公轉周期最長，對嗎？對嗎？1 1、開普勒第一定律（、開普勒第一定律（軌道定律軌道定律） 所有行星繞太陽的運動的軌道都是橢圓，太陽所有行星繞太陽的運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上。處在橢圓的一個焦點上。2 2、開普勒第二定律（、開普勒第二定律（面積定律面積定律）對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內掃過相等的面積。的時間內掃過相等的面積。3 3、開普勒第三定律（、開普勒第三定律（周期定律周期定律） 所有行星

11、的橢圓軌道的所有行星的橢圓軌道的半長軸半長軸的三的三次方跟次方跟公轉周期公轉周期的平方的比值都相等的平方的比值都相等 k 的大小與行星無關，的大小與行星無關，只與太陽質量有關。只與太陽質量有關。小結小結注意：注意：（1）開普勒定律不僅適用于行星，也）開普勒定律不僅適用于行星，也適用于衛(wèi)星適用于衛(wèi)星，只不過此時只不過此時比值比值 k 是是由行星質量所決定的由行星質量所決定的另一另一恒量恒量 （2）行星的軌道都跟圓近似，因此計算時可以認）行星的軌道都跟圓近似，因此計算時可以認為行星是做為行星是做勻速圓周運動勻速圓周運動（3）開普勒定律是總結行星運動的觀察結果而總）開普勒定律是總結行星運動的觀察結果

12、而總結歸納出來的規(guī)律，它們結歸納出來的規(guī)律，它們每一條都是經(jīng)驗定律每一條都是經(jīng)驗定律，都是從觀察行星運動所取得的資料中總結出來都是從觀察行星運動所取得的資料中總結出來的的 實際上行星繞太陽的運實際上行星繞太陽的運動很接近圓，在中學階段，可動很接近圓，在中學階段，可近似看成圓來處理問題，那么近似看成圓來處理問題，那么開普勒三定律的形式又如何？開普勒三定律的形式又如何？1、多數(shù)行星繞太陽運動的軌道十分、多數(shù)行星繞太陽運動的軌道十分接近圓，太陽處在圓心；接近圓，太陽處在圓心；2、對某一行星來說，它繞太陽做圓、對某一行星來說，它繞太陽做圓周運動的角速度（或線速度大小）周運動的角速度（或線速度大?。┎蛔?，即行星做勻速圓周運動；不變，即行星做勻速圓周運動；3、所有行星軌道半徑的三次方跟、所有行星軌道半徑的三次方跟它的公轉周期的二次方的比值都相它的公轉周期的二次方的比值都相等。等。 1、哈雷彗星最近出現(xiàn)的時間是哈雷彗星最近出現(xiàn)的時間是1986年，天文年，天文學家哈雷