【課件】行星的運動 2023-2024學年高一下學期物理人教版（2019）必修第二冊

第1節(jié)行星的運動第七章萬有引力與宇宙航行同學們，2020年是中國航天的超級2020，這些高光時刻值得銘記。1.6月23日，北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)第55顆衛(wèi)星,北斗系統(tǒng)終于完成全部組網(wǎng)星座發(fā)射任務，正式建成！2.7月23日，天問一號搭乘長征五號遙四火箭成功升空，開啟前往火星數(shù)億千米的旅程。3.11月24日嫦娥五號發(fā)射成功，挑戰(zhàn)月球采樣返回。同學們，你們知道人類最開始認識宇宙的方法是什么嗎，東西方觀測與發(fā)展有什么不一樣嗎？1.知道地心說和日心說的內(nèi)容及爭論的焦點。2.明確開普勒三大定律,能應用三定律分析問題。3.理解人們對行星運動的認識過程是漫長而復雜的，真理是來之不易的。知識點一：地心說和日心說人類初步探索宇宙的方法：看天中國西方高山圍起了大地，而天空則高懸在高山之上。每天太陽橫穿過天空，然后潛入地下隧道，到了第二天，再從東方升起。繼續(xù)觀察中國陰陽歷二十八星宿西方埃及歷法二十八星宿“看天”在中國，雖然人們很早就進行了天星觀測并取得了非凡的成就，但是由于封建集權的限制，沒有形成系統(tǒng)的研究。而西方，在亞里士多德提出球星大地的基礎上進入了宇宙模型建立的階段。代表人物：托勒密地球是宇宙的中心,并且靜止不動,一切行星圍繞地球做圓周運動。地心說代表人物：哥白尼太陽是宇宙的中心,并且靜止不動,一切行星都圍繞太陽運動。日心說“日心說”相對“地心說”能更完美地解釋天體的運動，但它并沒有在天文測算的精確度上有多大的提高。其后，許多天文學家對天體運動進行不斷的探索、完善，建立了最初的天體運動理論。近代早期最重要的觀測工作是由丹麥的第谷進行的?！叭招恼f”是怎樣戰(zhàn)勝“地心說”的呢？

第谷是“日心說”最終戰(zhàn)勝“地心說”的科學功臣。哥白尼之后，第谷連續(xù)20年對行星的位置進行了較仔細的測量，大大提高了測量的精確程度。在第谷之前，人們測量天體位置的誤差大約是10’，第谷把這個不確定性減小到2’。得出行星繞太陽做勻速圓周運動的模型。第谷（1546-1601）

德國的物理學家開普勒繼承和總結了他的導師第谷的全部觀測資料及數(shù)據(jù)，他得到的結果與第谷的觀察數(shù)據(jù)相差8’，而當時第谷公認的誤差為2’。開普勒經(jīng)過20年的研究和四年多的刻苦計算，先后否定了19種設想，最后終于計算出行星繞太陽運動的軌跡為橢圓，并總結為行星運動三大定律。知識點二：開普勒定律1.開普勒第一定律（軌道定律）所有的行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個焦點上。說明：（1）太陽并不是位于橢圓中心，而是位于焦點處。（2）不同行星軌道不同，但所有軌道的焦點重合。做一做繪制橢圓實驗器材：細繩、圖釘、白紙、木板。實驗步驟（1）把白紙鋪在木板上，然后按上圖釘。（2）把細繩的兩端系在圖釘上。（3）用一支鉛筆緊貼著細繩滑動，使繩始終保持張緊狀態(tài)。（4）畫出的軌跡就是橢圓，圖釘在紙上留下的痕跡叫作橢圓的焦點。焦點半長軸a細繩焦點O思考：保持繩長不變，當兩焦點不斷靠近時，橢圓形狀如何變化？焦點重合時，半長軸轉變?yōu)槭裁?？當兩焦點不斷靠近時橢圓形狀逐漸趨近于圓，焦點重合時，半長軸轉變圓的半徑。2.開普勒第二定律(面積定律）對于任意一個行星而言，它和太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積。說明：行星在近日點速率大于遠日點速率。你認為春夏兩季的時間長還是秋冬兩季的時間長？春夏兩季（186天）比秋冬兩季（179天）要長。3.開普勒第三定律（周期定律）（1）內(nèi)容：所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉周期的二次方的比值都相等。F2F1地球半長軸aa3T2=k若用a代表橢圓軌道的半長軸，T代表公轉周期，開普勒第三定律（2）比值k是與行星無關而只與圍繞的中心天體的質(zhì)量有關的常量所以比值k

是一個對所有行星都相同的常量。行星/衛(wèi)星半長軸（106km）周期（天）k（m3/s2）水星5787.97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0.042413.36×10183.36×10183.36×10183.36×10183.36×10183.36×10183.37×10183.37×10181.03×10131.03×1013(3)開普勒第三定律也適用于太陽系以外的其他環(huán)繞系統(tǒng)，不同的環(huán)繞系統(tǒng)，k值不同。(4)k值與環(huán)繞天體無關，由中心天體決定。（1）行星繞太陽運動的軌道十分接近圓，太陽處在圓心。（2）對某一行星來說，它繞太陽做圓周運動的角速度（或線速度）不變，即行星做勻速圓周運動。（3）所有行星軌道半徑r的三次方跟它的公轉周期T的二次方的比值都相等，即r3/T2

＝k。4.開普勒三定律近似處理1.關于行星繞太陽運動,下列說法中正確的是(

)A.所有行星都在同一橢圓軌道上繞太陽運動

B.行星繞太陽運動時,太陽位于行星軌道的中心處

C.離太陽越近的行星運動周期越長

D.所有行星的軌道半長軸的三次方跟公轉周期的二次方的比值都相等D

B3.下列關于天體運動說法正確的是(

)A.地球是宇宙的中心,太陽、月亮及其他行星都繞地球運動

B.太陽是宇宙的中心,所有天體都繞太陽運動

C.太陽是靜止不動的,地球和其他行星都繞太陽運動

D.“地心說”和“日心說”現(xiàn)在看來都是不正確的D一、地