7.1 行星的運動 課件高一下學期物理人教版（2019）必修第二冊-1

第一節(jié)

行星的運動2024/10/16行星都繞太陽運動嗎？其軌跡是什么？希望研究什么問題？浩瀚的宇宙對宇宙有什么感覺？

托勒密地心說任務一：了解地心說到日心說的探索歷程和宇宙觀的轉變托勒密的地心說的基本觀點分別是什么？有什么價值？

地心說-----托勒密建立和完善。

地心說的建立與發(fā)展

基本觀點：1.地球是球體。2.地球是靜止不動的，而且處于宇宙的中心,從地球向外，依次有月球、水星、金星、太陽、火星、木星和土星,再外面是鑲嵌著所有恒星的天球——恒星天。最外面，是推動天體運動的原動天。3.所有日月星辰都圍繞地球勻速轉動。地心說面臨的問題：無法解釋觀測到的行星的逆行，古人認為天體的運動是神圣的，必然是最完美，最和諧的勻速圓周運動。解釋辦法：提出本輪（小圓）和均輪（大圓）的模型。但為了與觀察結果更好地符合，每個行星不止一個本輪，結果“輪上輪”的總數(shù)達到80多個，還要引入“偏心點”“偏心等距點”等復雜概念?！旅鼏栴}是缺少簡潔性。選擇繼續(xù)相信原來的理論？還是選擇相信物理規(guī)律的簡潔和諧美？日心說的建立與發(fā)展在公元前300多年的赫拉克里特和阿里斯塔克斯就已經提到過太陽是宇宙的中心，地球圍繞太陽運動。完整的日心說宇宙模型是由波蘭天文學家哥白尼在1543年發(fā)表的《天體運行論》中提出?；居^點：（1）太陽是不動的，而且在宇宙中心，水星、金星、火星、木星、土星和地球一樣，都在圓形軌道上勻速率地繞著太陽公轉。（2）月球是地球的衛(wèi)星，它在以地球為中心的圓軌道上每月繞地球轉一周，并隨地球繞太陽公轉。（3）地球每天自轉一周，天穹實際上不轉動，只是由于地球的自轉才是我們看到了日月星辰每天東升西落的現(xiàn)象。

日心說

太陽是世界的中心,并且靜止不動,一切行星都圍繞太陽做圓周運動。哥白尼否定地心說的決定性因素是證據：伽利略發(fā)明了望遠鏡，發(fā)現(xiàn)了木星的行星，說明地球不是所有天體的中心。“日心說”對天體的描述大為簡化，同時打破了過去認為其它天體和地球截然有別的界限，是一項真正的科學革命。這種學說和宗教的主張是相反的。為宣傳和捍衛(wèi)這個學說，意大利學者布魯諾被宗教裁判所活活燒死。伽利略受到殘酷的迫害，后人把歷史上這樁勇敢的壯舉形容為：“哥白尼攔住了太陽，推動了地球?！钡匦恼f和日心說意大利鮮花廣場任務二：從圓軌道到橢圓軌道的探究過程，并理解開普勒第二定律

丹麥偉大的天文學家第谷連續(xù)21年對777顆恒星與行星的位置進行觀測并記錄了精確的數(shù)據，把觀測的誤差由10角分提高到了2角分。第谷開普勒

德國天文學家開普勒（1571-1630）在最初研究他的導師家第谷（1546-1601）所記錄的數(shù)據時，也是以行星繞太陽做勻速圓周運動的模型來思考問題的。但是70余次嘗試所得結果卻與第谷的觀測數(shù)據至少有8分的角度誤差。當時公認的第谷的觀測誤差不超過2角分。對此你有什么想法？開普勒想，這不容忽視的8角分也許是因為人們認為行星繞太陽做勻速圓周運動所造成的。至此，人們長期以來視為真理的觀念——天體做勻速圓周運動，第一次受到了懷疑（證據）。后來開普勒又仔細研究了第谷的觀測資料，經過四年多的刻苦計算先后否定了19種開普勒三大定律。開普勒得出行星運動的三大定律歷時16年。開普勒開普勒第一定律

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畫橢圓

橢圓和圓之間存在什么關系？橢圓存在始終不變的量嗎？符合科學家認為的宇宙是簡單與和諧的觀點嗎？

太陽在什么位置？不同行星軌道的共同特點點是什么？橢圓軌道對宇宙觀的貢獻是什么？對科學探究的貢獻是什么？

運動軌道是橢圓，線速度大小還不變嗎？依據是什么？是否還存在充滿簡潔和諧美的線速度規(guī)律？開普勒第二定律：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的面積相等。你發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？所有行星的半長軸的三次方與周期的平方的比值都相等，月球、衛(wèi)星的比值也相等K值與環(huán)繞天體無關，與中心天體有關任務三：探究行星運動的周期規(guī)律行星/衛(wèi)星半長軸

a（天文單位）周期T（地球公轉）a/Ta/T2a2/T2a3/T3a3/T2水星0.380.241.596.592.524.000.96金星0.720.621.181.911.381.631.00地球1.001.001.001.001.001.001.00火星1.531.880.810.430.660.541.01木星5.2211.870.440.040.190.091.01土星9.5729.480.320.010.110.031.01天王星19.2684.000.230.000.050.011.01海王星30.19164.790.180.000.030.011.01這個K值與什么因素有關？開普勒第三定律1.a指橢圓軌道的半長軸，T指行星運動的周期2.k是一個常數(shù)，對于繞同一中心天體運動的行星來說，k的大小與行星無關，只與中心天體有關公式表述：行星的軌道雖然是橢圓，但接近于圓形開普勒三定律只適用于行星繞太陽嗎？還適用哪些情況？在中學階段，我們將橢圓軌道按照圓形軌道處理，則開普勒定律描述為：1.行星繞太陽運動的軌道十分接近圓，太陽處在圓心1.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2.對于每一個行星而言，太陽和行星的聯(lián)線在相等的時間內掃過相等的面積3.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2.對于某一行星來說，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

即R3/T2=k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。開普勒第二定律（面積定律）

對于每一個行星而言，太陽和行星的聯(lián)線在相等的時間內掃過相等的面積。開普勒第三定律（周期定律）

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。開普勒三大定律例1.有兩個人造地球衛(wèi)星，它們繞地球運轉的軌道半徑之比是1：2，則它們繞地球運轉的周期之比為

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設兩人造地球衛(wèi)星的軌道半徑分別為r1、r2，周期分別為T1、T2，且r1：r2＝1：2，則根據開普勒第三定律所以比值法處理天體運動例2.關于行星繞太陽運動的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.行星軌道的半長軸越長，自轉周期越大C.行星軌道的半長軸越長，公轉周期越大D.水星離太陽“最近”，公轉周期最短CD3.木星繞太陽轉動的周期為地球繞太陽轉動的周期的12倍，則木星繞太陽運動的軌道半長軸約為地球繞太陽運行軌道半長軸的（