浙江省杭州市西湖高级中学高中物理 6.1 行星的运动课件 新人教版必修2.ppt

第六章万有引力定律 第一节行星的运动 思考 1 在古代 人们对于天体的运动存在着几种不同的说法 2 请谈谈 地心说 和 日心说 代表者及其内容 一 地心说 观点 认为地球是宇宙中心 任何星球都围绕地球旋转 地心说描绘的行星图 地心说 代表者 内容 托勒密 地心说 认为地球是宇宙的中心 是静止不动的 大阳 月亮以及其他行星都绕地球运动 思考 地心说存在的条件是什么 2 地心说存在条件 a 符合人们的日常经验 地球纹丝不动 太阳东升西落好象是围绕地球运动b 人们多信奉宗教神学 认为地球是宇宙中心 上帝创造了天和地 创造了人类 并把人类安置在地球上来管理天地间的万事万物 而托勒密地心说主张地球位于宇宙中安然不动 具有特殊地位 正好为上帝创世说提供了理论依据 故教会将托勒密的地心说奉为钦定的理论 谁要怀疑他 谁就是大逆不道 亵渎了神灵 就应当作为异教徒来论处 随着资本主义的发展 航海事业也迅速得到发展 而以托勒密地心说为指导编制的天体运行表 在实际航海中总是给观测结果带来较大的偏差 由此使人们开始怀疑其理论本身的正确性 这就有力的推动哥白尼在天文学中的革命 二 日心说1 观点 认为太阳是宇宙的中心 地球和其他行星都绕太阳转动 日心说 代表者 内容 尼白哥 日心说 则认为太阳是静止不动的 地球和其他行星都绕太阳运动 2 存在条件 地心说解释天体运动不仅复杂 而且许多问题都不能解释 而用日心说 许多天体运动的问题不但能解决 而且还变得特别简单思考 古人认为天体做什么运动 地心说与日心说的共同点是什么 3 地心说与日心说的共同点 天体的运动都是匀速圆周运动思考 开普勒认为行星做什么样的运动 他为什么得出这样的结论呢 弟谷 1546 1601 丹麦天文学家 从事天文观测三十余年 积累了大量观测数据 精确度比前人大有提高 然而 他的成果全是靠肉眼观测的 开普勒 德国人 是弟谷的助手 1601年弟谷去世后 开普勒继续工作 经过长期努力把弟谷的几千个数据归纳成简洁的几句话即开普勒行星运动定律 开普勒 1571 1630 最早由开普勒证实了天体不是在做匀速圆周运动开普勒 1571 1630 是德国近代著名的天文学家 数学家 物理学家和哲学家 他以数学的和谐性探索宇宙 在天文学方面做出了巨大的贡献 开普勒是继哥白尼之后第一个站出来捍卫太阳中心说 并在天文学方面有突破性成就的人物 被后世的科学史家称为 天上的立法者 第谷 开普勒的导师 最大的天文学成就就是发现了开普勒 第谷在临终前将自己多年积累的天文观测资料全部交给了开普勒 再三叮嘱开普勒要继续他的工作 并将观察结果出版出来 开普勒接过了第谷尚未完成的研究工作 对火星轨道的研究是开普勒重新研究天体运动的起点 因为在第谷遗留下来的数据资料中 火星的资料是最丰富的 而哥白尼的理论在火星轨道上的偏离最大 开始 开普勒用正圆编制火星的运行表 发现火星老是出轨 他便将正圆改为偏心圆 在进行了无数次的试验后 他找到了与事实较为符合的方案 可是 依照这个方法来预测卫星的位置 却跟第谷的数据不符 产生了8分的误差 这8分的误差相当于秒针0 02秒瞬间转过的角度 开普勒知道第谷的实验数据是可信的 那错误出在什么地方呢 正是这个不容忽略的8分使开普勒走上了天文学改革的道路 他敏感的意识到火星的轨道并不是一个圆周 随后 在进行了多次实验后 开普勒将火星轨道确定为椭圆 并用三角定点法测出地球的轨道也是椭圆 三 开普勒三大定律 a 开普勒第一定律 轨道定律 所有行星分别在大小不同的椭圆轨道上绕太阳运动 太阳是在这些椭圆的其中一个焦点上 行星轨道 b 开普勒第二定律 面积定律 太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积 即近日点速率最大 远日点速率最小 开普勒自发表了第一 二定律后 又过了十年 经过更加艰苦的努力 在数字的海洋里提炼出了联系各行星轨道的第三定律 c 开普勒第三定律 周期定律 所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等 即 r13 r23 t12 t22或 r3 t2 kk的大小与行星无关 只与太阳有关思考 开普勒的三大定律适用于什么物体 行星开普勒定律的得出为牛顿发现万有引力定律打下了坚实的基础 所有行星绕太阳运动的轨道都是圆 太阳处在圆的圆心上 行星绕太阳做匀速圆周运动 所有行星轨道的半径的三次方跟它的公转周期的平方的比值都相等 课堂练习 1 两颗行星的质量是m1 m2 它们绕太阳运行的轨道半长轴分别是r1 r2 则它们的公转周期之比是 2 有一个名叫谷神的小行星 质量为1 0 1021kg 它的轨道半径是地球公转的轨道半径的2 77倍 求它绕太阳一周需要多少年 4 6年 例3 飞船沿半径为r的圆轨道运动 其周期为t 如果飞船要返回地面 可在轨道上的某一点a处减速 将速度降低到适当的数值 从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动 椭圆与地面的b点相切 实现着陆 如图所示 如果地球半径为r0 求