開(kāi)普勒三定律課件

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第七章

萬(wàn)有引力與航天第七章3

/art/twdg/htwxj/img/th1004a.jpg行星的運(yùn)動(dòng)

4一古人對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的看法及發(fā)展過(guò)程：一5托勒密亞里士多德1、地心說(shuō)：地球是靜止的，是宇宙的中心，一切天體圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。它遵循的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與地面上物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同。代表人物:托勒密、亞里士多德（古希臘）托勒密亞里士多德1、地心說(shuō)：地球是靜止的，是宇宙的中心，一切6哥白尼伽利略布魯諾2、日心說(shuō)：太陽(yáng)是宇宙的中心，靜止，地球和其它行星都繞太陽(yáng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)。代表人物：哥白尼、開(kāi)普勒、伽利略、布魯諾。哥白尼伽利略布魯諾2、日心說(shuō)：太陽(yáng)是宇宙的中心，靜止，地球和7第谷丹麥天文學(xué)家，二十年如一日地對(duì)行星的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行觀察，積累了大量的、精確程度令人吃驚的第一手觀察資料，為開(kāi)普勒三定律的發(fā)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。第谷（丹麥天文學(xué)家）第谷丹麥天文學(xué)家，二十年如一日地對(duì)行星的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行觀察，積8二、開(kāi)普勒對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的研究：二、9開(kāi)普勒德國(guó)天文學(xué)家（1571---1630）開(kāi)普勒在第谷觀測(cè)的基礎(chǔ)上，經(jīng)17年的探索，先后提出了天體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律（開(kāi)普勒三定律），使日心說(shuō)有了完善的理論體系。被譽(yù)為“創(chuàng)制天空法律者。開(kāi)普勒德國(guó)天文學(xué)家開(kāi)普勒在第谷觀測(cè)的10問(wèn)題：要清楚行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，必須研究哪幾方面的問(wèn)題？3、不同行星繞太陽(yáng)運(yùn)行時(shí)相互間有無(wú)關(guān)系？怎樣的關(guān)系？1、行星的運(yùn)動(dòng)軌跡，太陽(yáng)的位置。2、行星的運(yùn)動(dòng)是勻速率還是變速率？怎么變？問(wèn)題：1、行星的運(yùn)動(dòng)軌跡，太陽(yáng)的位置。2、行星的運(yùn)動(dòng)是勻速率11

三開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律

12第一定律：所有行星繞太陽(yáng)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。ABF1F2CDOAO=BO=a為半長(zhǎng)軸CO=DO=b為半短軸(1609年）第一定律：所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)處在橢圓的一13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。S1S2S31、相等時(shí)間t內(nèi)，S1=S2=S3則VA

VB

VCABC（1609年）2、A、B、C各點(diǎn)的速度方向相同嗎？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14第三定律：所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等（1619年）2aT=k第三定律：所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次15問(wèn)題：1、k值與行星無(wú)關(guān)且相等，哪可能與什么有關(guān)？2、不同衛(wèi)星繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)也有上述關(guān)系，k值與行星繞太陽(yáng)的相等嗎？3、圓為橢圓的特例，上式同樣適用，a為圓半徑。問(wèn)題：16實(shí)際上,多數(shù)大行星的軌道與圓十分接近,所以在中學(xué)階段的研究中能夠按圓處理.這樣可以說(shuō):1.多數(shù)大行星繞太陽(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)不變,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.開(kāi)普勒關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)的描述為萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ).實(shí)際上,多數(shù)大行星的軌道與圓十分接近,所以在中學(xué)階段的研究中17見(jiàn)63頁(yè)圖7.1-3見(jiàn)63頁(yè)圖7.1-318小結(jié)：行星的運(yùn)動(dòng)古人對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的看法日心說(shuō)地心說(shuō)開(kāi)普勒三大定律小結(jié)：行星的運(yùn)動(dòng)古人對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的看法日心說(shuō)地心說(shuō)開(kāi)普勒三大定191、科學(xué)需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和鍥而不舍的鉆研精神。3、一種物理模型或一種假設(shè)，隨著人們認(rèn)識(shí)的發(fā)展，是可以修正或更新的，但是一份實(shí)際觀測(cè)的資料，卻是長(zhǎng)期起作用，不隨人們觀念的更換而改變的。行星運(yùn)動(dòng)的研究給我們的啟示：2、真理最終會(huì)戰(zhàn)勝謬誤。3、一種物理模型或一種假設(shè)，隨著人們認(rèn)識(shí)的發(fā)展，是可以修正或20

例1、如圖1所示，已知行星在A點(diǎn)的速率大于它在B點(diǎn)的速率，試判斷太陽(yáng)是位于圖中的F1點(diǎn)還是F2點(diǎn)，為什么？ABF1F2圖1

ABF1F2圖121，

例2、關(guān)于開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)的公式：以下理解正確的是：A、k是一個(gè)與行星無(wú)關(guān)的常量B、地球繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)軌道半長(zhǎng)軸為R地，周期為T(mén)地；月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)軌道的長(zhǎng)半軸為R月，周期為T(mén)月，則C、T表示行星運(yùn)動(dòng)的自轉(zhuǎn)周期D、T表示行星運(yùn)動(dòng)的公轉(zhuǎn)周期

，例2、關(guān)于開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)的公式：22例3、飛船沿半徑為R的圓周繞地球運(yùn)動(dòng)，其周期為T(mén)。如果飛船要返回地面，可在軌道上的某一點(diǎn)A處，將速率降低到適當(dāng)數(shù)值，從而使飛船沿著以地心為焦點(diǎn)的橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，橢圓和地球表面在B點(diǎn)相切，如圖2所示。如果地球半徑為