《行星的運(yùn)動(dòng)》教學(xué)課件

第六章萬(wàn)有引力與航天牛頓在1687年發(fā)表的論文《自然定律》里，對(duì)萬(wàn)有引力和三大運(yùn)動(dòng)定律進(jìn)行了描述。這些描述奠定了此后三個(gè)世紀(jì)里物理世界的科學(xué)觀點(diǎn)，并成為了現(xiàn)代工程學(xué)的基礎(chǔ)。他通過(guò)論證開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律與他的引力理論間的一致性，展示了地面物體與天體的運(yùn)動(dòng)都遵循著相同的自然定律；為太陽(yáng)中心說(shuō)提供了強(qiáng)有力的理論支持，并推動(dòng)了科學(xué)革命。第一節(jié)行星的運(yùn)動(dòng)一、古人對(duì)天體運(yùn)動(dòng)有哪些看法？1、古人對(duì)天體運(yùn)動(dòng)存在哪些看法？2、什么是“地心說(shuō)”，什么是“日心說(shuō)”？3、哪種學(xué)說(shuō)占統(tǒng)治地位時(shí)間比較長(zhǎng)？4、兩種學(xué)說(shuō)爭(zhēng)論的結(jié)果是什么？一、地心說(shuō)和日心說(shuō)地心說(shuō)日心說(shuō)代表人物基本論點(diǎn)缺點(diǎn)托勒密哥白尼地球是宇宙的中心，是靜止不動(dòng)的宇宙的中心是太陽(yáng)描述天體的運(yùn)動(dòng)遇到了困難太陽(yáng)不是宇宙的中心，行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)軌道不是圓16世紀(jì)，波蘭天文學(xué)家哥白尼根據(jù)天文觀測(cè)的大量資料經(jīng)過(guò)40多年的天文觀測(cè)和潛心研究，提出“日心體系”宇宙圖景

哥白尼的《天體運(yùn)行論》及其使用過(guò)的觀測(cè)、計(jì)算儀器復(fù)制品這是哥白尼根據(jù)觀測(cè)繪制的月球表面哥白尼的日心說(shuō)哥白尼的銅像伽利略在講解他的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)伽利略的實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)記錄筆記伽利略的紀(jì)念碑二、開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律1、古人認(rèn)為天體做什么運(yùn)動(dòng)？2、開普勒認(rèn)為行星做什么運(yùn)動(dòng)？他是怎樣得出這一結(jié)論的？3、開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律在哪些方面描述了行星繞太陽(yáng)的規(guī)律?具體表述是什么？1.第谷對(duì)天文學(xué)的重大貢獻(xiàn)在于他通過(guò)長(zhǎng)期觀測(cè)積累的有關(guān)行星運(yùn)行的大量數(shù)據(jù)資料，成為那個(gè)時(shí)代罕見的天文觀測(cè)家，獲得“星學(xué)之王”的美稱。2．1572年11月11日夜間，第谷仰望繁星閃爍的天空，突然發(fā)現(xiàn)仙后座中有一顆前所未見的“新星”。第谷在一篇論文中首次發(fā)明了“新星”（Nova）一詞，并指出，星座一成不變的說(shuō)法是錯(cuò)誤的。后人為了紀(jì)念他，把這顆新星叫做第谷星。3．第谷對(duì)彗星所作的觀測(cè)，是他取得的又一個(gè)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(yùn)行的二均差，以及歲差的測(cè)定等。開普勒提出三大定律[探究1]

行星運(yùn)動(dòng)繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道是什么形狀？地球圓？年份春分夏至秋分冬至20043/206/219/2312/2120053/206/219/2312/2120063/216/219/2312/21秋冬兩季比春夏兩季時(shí)間短春92天夏94天秋89天冬90天第谷（丹麥）開普勒（德國(guó)）四年多的刻苦計(jì)算↓二十年的精心觀測(cè)↓8分的誤差

→

←否定19種假設(shè)↓↓行星軌道為橢圓若是勻速圓周運(yùn)動(dòng)……假設(shè)地球繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)是一個(gè)橢圓運(yùn)動(dòng),太陽(yáng)在焦點(diǎn)上,根據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，得在秋分到冬至再到春分的時(shí)間比從春分到夏至再到秋分的時(shí)間短，所以秋冬兩季比春夏兩季要短。開普勒行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律焦點(diǎn)太陽(yáng)焦點(diǎn)●開普勒第一定律：所有行星繞太陽(yáng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。用圖釘和細(xì)繩畫橢圓開普勒第二定律：

對(duì)任意一個(gè)行星來(lái)說(shuō)，它與太陽(yáng)的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積。遠(yuǎn)處速度慢近處速度快開普勒第三定律：

所有行星的橢圓軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。表達(dá)式：a3T2=k半長(zhǎng)軸行星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的周期短軸長(zhǎng)軸探究：行星半長(zhǎng)軸(x106km)公轉(zhuǎn)周期(天)K值水星5787.973.36×1018金星1082253.35×1018地球1493653.31×1018火星2286873.36×1018木星7784333土星142610759天王星286930686海王星449560188同步衛(wèi)星0.04241月球0.384427.322結(jié)論k值與中心天體有關(guān)，而與環(huán)繞天體無(wú)關(guān)

觀察八大行星圖思考2、金星與地球都在繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn),那么金星上的一天肯定比24小時(shí)短嗎?1、海王星離太陽(yáng)“最遠(yuǎn)”，繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的公轉(zhuǎn)周期最長(zhǎng)，對(duì)嗎？1、開普勒第一定律（軌道定律）

所有行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。2、開普勒第二定律（面積定律）對(duì)任意一個(gè)行星來(lái)說(shuō)，它與太陽(yáng)的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積。3、開普勒第三定律（周期定律）

所有行星的橢圓軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等．k

的大小與行星無(wú)關(guān)，只與太陽(yáng)質(zhì)量有關(guān)。小結(jié)注意：（1）開普勒定律不僅適用于行星，也適用于衛(wèi)星，只不過(guò)此時(shí)比值k

是由行星質(zhì)量所決定的另一恒量．

（2）行星的軌道都跟圓近似，因此計(jì)算時(shí)可以認(rèn)為行星是做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．（3）開普勒定律是總結(jié)行星運(yùn)動(dòng)的觀察結(jié)果而總結(jié)歸納出來(lái)的規(guī)律，它們每一條都是經(jīng)驗(yàn)定律，都是從觀察行星運(yùn)動(dòng)所取得的資料中總結(jié)出來(lái)的．

實(shí)際上行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)很接近圓，在中學(xué)階段，可近似看成圓來(lái)處理問(wèn)題，那么開普勒三定律的形式又如何？1、多數(shù)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)某一行星來(lái)說(shuō)，它繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度（或線速度大?。┎蛔?，即行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；3、所有行星軌道半徑的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。1、哈雷彗星最近出現(xiàn)的時(shí)間是1986年，