7.1行星的運(yùn)動課件高一下學(xué)期物理人教版2

7.1行星的運(yùn)動2023-2024學(xué)年高中物理必修第二冊第七章萬有引力與宇宙航行CONTENTS目錄contents地心說PART01日心說PART02開普勒三定律PART0301PART地心說導(dǎo)入新課由于地球自轉(zhuǎn)，人們很容易得出：地球是宇宙的中心，太陽、月亮及所有的星星都是繞地球轉(zhuǎn)動的。古代中國對宇宙的認(rèn)識西周時(shí)期蓋天說天圓如張蓋，地方如盤棋東漢張衡

渾天說天之包地，如殼之裹黃也以地球?yàn)橹行耐欣彰艿匦恼f圖解地心說，最初由古希臘學(xué)者歐多克斯在公元前三世紀(jì)提出，后來經(jīng)托勒密（90-168）進(jìn)一步發(fā)展而逐漸建立和完善起來。

托勒密地心說

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(yùn)動我們在地球上觀察到的火星軌跡是這樣的隨著人們對天體運(yùn)動的不斷研究，發(fā)現(xiàn)“地心說”所描述的天體的運(yùn)動

不僅復(fù)雜而且問題很多。02PART日心說隨著天文觀測不斷進(jìn)步，“地心說”暴露出許多問題。逐漸被波蘭天文學(xué)家哥白尼(1473-1543)提出的“日心說”所取代。波蘭天文學(xué)家哥白尼經(jīng)過近四十年的觀測和計(jì)算，于1543年出版了《天體運(yùn)行論》正式提出“日心說”。

日心說開啟了現(xiàn)代天文學(xué)的時(shí)代。后來的天文學(xué)家們，在新的模型的基礎(chǔ)上展開工作，讓整個(gè)天文學(xué)都獲得了長足的進(jìn)步。

日心說太陽是宇宙的中心,并且靜止不動,一切行星都圍繞太陽做圓周運(yùn)動。哥白尼“日心說”的傳播1592年羅馬鮮花廣場布魯諾為真理獻(xiàn)身（意大利哲學(xué)家布魯諾因維護(hù)“日心說”被教會燒死）因贊成“日心說”伽利略受到教廷的審判

1608年，荷蘭人李波爾賽在一次偶然的機(jī)會中發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡。伽利略在得知這一消息后，立刻親自動手制作了第一架天文望遠(yuǎn)鏡，并不斷加以改進(jìn)。伽利略利用他的望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了月球表面的環(huán)形山、金星月相、木星的衛(wèi)星、太陽黑子，發(fā)現(xiàn)了茫茫銀河由無數(shù)個(gè)恒星所組成。他個(gè)人極力支持哥白尼的日心說，著有《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》。“日心說”相對“地心說”能更完美地解釋天體的運(yùn)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(xué)家對天體運(yùn)動進(jìn)行不斷的探索、完善，建立了最初的天體運(yùn)動理論。近代早期最重要的觀測工作是由丹麥的第谷進(jìn)行的。哥白尼之后，第谷連續(xù)20年對行星的位置進(jìn)行了較仔細(xì)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10ˊ，第谷把這個(gè)不確定性減小到2ˊ。得出行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動的模型。第谷·布拉赫（1546-1601）丹麥天文學(xué)家和占星學(xué)家“日心說”最終戰(zhàn)勝“地心說”的科學(xué)功臣。地心說和日心說的共同觀點(diǎn)都認(rèn)為天體運(yùn)動必然是最完美、最和諧的勻速圓周運(yùn)動。古人都把天體的運(yùn)動看的很神圣，認(rèn)為天體的運(yùn)動必然是最完美、最和諧的勻速圓周運(yùn)動。行星的運(yùn)動果真如此嗎？想一想德國的物理學(xué)家開普勒繼承和總結(jié)了他的導(dǎo)師第谷的全部觀測資料及數(shù)據(jù)，他得到的結(jié)果與第谷的觀察數(shù)據(jù)相差8ˊ，而當(dāng)時(shí)第谷公認(rèn)的誤差為2ˊ。開普勒經(jīng)過20年的研究和四年多的刻苦計(jì)算，先后否定了19種設(shè)想，最后終于計(jì)算出行星繞太陽運(yùn)動的軌跡為橢圓，并總結(jié)為行星運(yùn)動三大定律。德國天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家與占星家03PART開普勒三定律導(dǎo)入新課不同行星都在各自的軌道上繞太陽運(yùn)行，行星運(yùn)行的軌道有怎樣的特點(diǎn)？行星繞太陽運(yùn)行的周期與距離太陽的遠(yuǎn)近是否存在某種關(guān)系？

所有的行星圍繞太陽運(yùn)動的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。

說明：1.太陽并不是位于橢圓中心，而是位于焦點(diǎn)處。2.不同行星軌道不同，但所有軌道的有一個(gè)焦點(diǎn)重合。開普勒第一定律開普勒第一定律也常說成（橢圓）軌道定律

對于任意一個(gè)行星而言，它和太陽的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積。說明：同一行星在近日點(diǎn)速率大于遠(yuǎn)日點(diǎn)速率。開普勒第二定律開普勒第二定律也常說成面積定律MNR1R2

所有行星軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比都相等。猜想：a3/T2=k，你能猜出k可能跟誰有關(guān)嗎?行星？太陽？開普勒第三定律開普勒第三定律也常說成周期定律行星/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結(jié)論：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。k值與環(huán)繞天體無關(guān)，由中心天體決定?！掘?yàn)證猜想】實(shí)際上，行星的軌道與圓十分接近（圖7.1-3），在中學(xué)階段的研究中我們可按圓軌道處理。行星運(yùn)動的近似處理方法行星繞太陽運(yùn)動的軌道近似為圓，太陽處于圓心。行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動。所有行星軌道半徑的三次方與它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，即哥白尼勇于挑戰(zhàn)權(quán)威布魯諾為捍衛(wèi)真理走上火刑架第谷堅(jiān)