高中物理 第六章 万有引力与航天 第一节 行星的运动课件 新人教版必修2.ppt

第一节行星的运动 一 古人对天体运动的看法及发展过程阅读课文一 二自然段 同时思考下面几个问题 1 古代人们对天体运动存在哪些看法 2 什么是 地心说 什么是 日心说 3 哪种学说占统治地位的时间较长 4 两种学说争论的结果是什么 第一节行星的运动 1 古代人们对天体运动存在哪些看法 地心说和日心说两种对立的看法 2 什么是 地心说 托勒密于公元二世纪 提出了自己的宇宙结构学说 即 地心说 地心说 认为地球是宇宙的中心 是静止不动的 太阳 月亮以及其他行星都绕地球运动 地心说直到16世纪才被哥白尼推翻 托勒密 第一节行星的运动 什么是 日心说 哥白尼在16世纪提出了日心说 日心说认为太阳是静止不动的 地球 月亮和其他行星都绕太阳运动 1543年哥白尼的 天体运行论 出版 书中详细描述了日心说理论 哥白尼 第一节行星的运动 3 哪种学说占统治地位的时间较长 地心说 4 两种学说争论的结果是什么 日心说 最终战胜了 地心说 真理最终战胜了谬误 讨论 1 地心说 为什么能占领较长的统治时间 由于它比较符合人们的日常经验 如 太阳从东边升起 从西边落下 同时它也符合当时在政治上占统治地位的宗教神学观点 2 俗话说 眼见为实 这种说法是否绝对正确 试举例 由于 日心说 最终战胜了 地心说 虽然 地心说 符合人们的经验 但它还是错误的 进而说明 眼见为实 的说法并非绝对正确 例如 我们乘车时观察到树木在向后运动 而事实上并没有动 相对于地面 第一节行星的运动 3 日心说 为什么能战胜 地心说 试举例说明 因为好多 地心说 不能解释的现象 日心说 则能说明 也就是说 日心说 比 地心说 更科学 更接近事实 例如 若地球不动 昼夜交替是太阳绕地球运动形成的 那么 每天的情况就应是相同的 而事实上 每天白天的长短不同 冷暖不同 而 日心说 则能说明这种情况 白昼是地球自转形成的 而四季是地球绕太阳公转形成的 第一节行星的运动 4 日心说 的观点是否正确 从目前科研结果和我们所掌握的知识来看 日心说 也并不是绝对正确的 因为太阳只是太阳系的一个中心天体 而太阳系只是宇宙中众多星系之一 所以太阳并不是宇宙的中心 也不是静止不动的 日心说 只是与 地心说 相比更准确一些罢了 第一节行星的运动 二 开普勒对行星运动的研究阅读课文三 四 五自然段 同时回答下列问题 1 古人认为天体做什么运动 2 开普勒的导师是谁 他认为天体做什么样的运动 3 开普勒开始认为天体做何运动 4 开普勒后来认为天体做何运动 第一节行星的运动 1 古人认为天体做什么运动 古人把天体的运动看得十分神圣 他们认为天体的运动不同于地面物体的运动 天体做的是最完美 最和谐的匀速圆周运动 2 开普勒的导师是谁 他认为天体做什么样的运动 丹麦伟大的天文学家第谷 他对天体运动的看法与其他古人一样 也认为天体在做匀速圆周运动 第一节行星的运动 3 开普勒开始认为天体做何运动 开普勒开始受世俗及导师的影响 也认为天体在做匀速圆周运动 4 开普勒后来认为天体做何运动 他在应用上述观点对天体运动进行观测时发现了问题 经过刻苦计算 最终认为 所有行星围绕太阳运转的轨道都是椭圆 太阳处在所有椭圆的一个焦点上 所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等 即 比值k是一个与行星无关的常量 第一节行星的运动 1 开普勒为什么要怀疑他的导师第谷的观点 2 他是怎样总结出行星运动规律的 3 常量比值k与行星无关 你能猜想出他跟谁有关吗 分组讨论 并根据课文 动画所提供的线索得出答案 1 开普勒为什么要怀疑他的导师第谷的观点 开普勒在应用第谷的观点对天体运动进行思考时所得到的结果与第谷观测的数据存在至少8 的角度误差 但当时公认观测数据的误差不超过2 这也就是说 用匀速圆周观点来解释天体运动最少会带来6 的角度误差 而造成这一误差的可能原因是对天体运动的观点存在问题 因此产生了对天体运动是匀速圆周运动这一观点的怀疑 2 他是怎样总结出行星运动规律的 开普勒发现这一问题后并未放弃 而是经过四年多的刻苦计算 否定了19种设想后终于总结出了行星的运动规律 第一节行星的运动 3 常量比值k与行星无关 你能猜想出他跟谁有关吗 根据开普勒第三定律知 所有行星绕太阳运动半长轴的三次方跟公转周期二次方的比值是一个常数k 可以猜想 这个 k 一定与运动系统的物体有关 因为所有行星都相同 而各行星是不一样的 故跟行星无关 而在运动系中除了行星就是中心天体 太阳 故这一常数 k 一定与中心天体 太阳有关 开普勒第三定律 所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等 比值k是与行星无关的恒量 第一节行星的运动 第一节行星的运动 开普勒的第二定律 行星在绕太阳运动时 行星与太阳的连线在相同时间里扫过的面积是相等的 这就是开普勒第二定律 从第二定律中可知 行星在绕太阳运动时 在各点的速率大小是不相同的 远日点时的速率最小 近日点时的速率最大 需要注意 1 开普勒定律不仅适用于行星 也适用于卫星 只不过此时比值k是由行星质量所决定的另一恒量 2 行星的轨道都跟圆近似 因此计算时可以认为行星是做匀速圆周运动 3 开普勒定律是总结行星运动的观察结果而总结归纳出来的规律 它们每一条都是经验定律 都是从观察行星运动所取得的资料中总结出来的 思考题 1 在太阳系中 有八大行星围绕太阳运行 按照距太阳的距离排列 由近及远依次是 水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 那么它们绕太阳运行的周期最短的是 2 关于行星运动 以下说法正确的是 a 行星轨道的半长轴越长 自转周期越大b 行星轨道的半长轴越长 公转周期越大c 水星的半长轴最短 公转周期最大d 冥王星离太阳 最远 绕太阳运动的公转周期最长 水星 b d 第一节行星的运动 3 地球绕太阳运行的半长轴为1 50 1011m 周期为365天 月球绕地球运行的轨道半长轴为3 82 108m 周期为27 3天 则对于绕太阳运行的行星 r3 t2的值为 m3 s2 对于绕地球运行的卫星 r3 t2的值为 m3 s2 2 5 10287 5 1022 4 古代人们把天体的运动看得都很神圣 认为天体的运动必然是完美 和谐的 运动 后来 仔细研究了第谷的观测资料 经过4年的刻苦计算 最后终于发现 所有的行星绕太阳运动的轨道都是 太阳处在 位置上 所有行星轨道的 跟 的比值都相等 5 关于行星绕太阳运动的下列说法中正确的是 a 所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动b 行星绕太阳运动时 太阳位于行星轨道的中心处c 离太阳越近的行星运动周期越长d 所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等 第一节行星的运动 小结 本节是本章的开首篇 所述天体运动的描述及其理论的发展过程 是后续几节的基础和理论依据 学习时重点掌握开普勒关于行星运动的理论描述 深刻领会本节体现出的物理研究方法 例如观察 实验 提出假说 数学推理 建立模型等方法 逐步培养起自己的学习 研究能力 第一节行星的运动 一 地心说 和 日心说 的发展过程二 开普勒行星运动规律1 开普勒第一定律 所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆 太阳处在所有椭圆的一个焦点上 2 开普勒第二定律 行星绕太阳运动时 行星与太阳的连线在相等时间里扫过相等的面积 行星绕太阳运时 在各点的速率大小是不相同的 远日点时的速率最小 近日点时的速率最大 2 开普勒第三定律 所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等 数学表达式 kr 椭圆的半长轴t 公转周期k 常量 第一节行星的运动 1 目前的航天飞机的飞行轨道都是近地轨道 一般在地球上空300 700km飞行 绕地球飞行一周的时间为90min左右 这样 航天飞机里的飞行员在24h内可以看见日出日落的次数为 a 0