1.天体运动

第三章 万有引力定律 天体的运动 托勒密 地心说 一 天体运动的两种学说 1 地心说 主要观点 代表人物 地球是静止不动的 地球是宇宙的中心 太阳 月亮以及其他行星都绕地球做圆周运动 古希腊天文学家托勒密 天体运动的两种学说 随着天文观测不断进步 地心说 暴露出许多问题 逐渐被波兰天文学家哥白尼 1473 1543 提出的 日心说 所取代 波兰天文学家哥白尼经过近四十年的观测和计算 于1543年出版了 天体运行论 正式提出 日心说 日心说 哥白尼 2 日心说 主要观点 代表人物 太阳是静止不动的 太阳是宇宙的中心 地球和其他行星都绕太阳做匀速圆周运动 波兰天文学家哥白尼 二 开普勒行星运动定律 古人把天体运动看得十分神圣 他们认为天体的运动不同于地面上物体的运动 天体做的是最完美 最和谐的匀速圆周运动 开普勒的导师第谷 丹麦伟大的天文学家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 并对行星的运动做了长达20多年的观察 记录了大量的数据 既然行星是绕太阳运动的 那么行星是做什么样的运动呢 开普勒是第谷的学生 第谷去世后他继承了第谷的工作 他接受日心说观点 并对第谷记录的数据进行了长时间的大量的数学运算 总结出了太阳行星的运动规律 发表了著名的开普勒三定律 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 1 开普勒第一定律 轨道定律 行星轨道 不同的行星轨道不同 开普勒 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 对开普勒第一定律的理解 下列说法正确的是 A 在行星绕太阳运转一周的时间内 它离太阳的距离是不变化的B 在行星绕太阳运转一周的时间内 它离太阳的距离是变化的C 一个行星绕太阳运转的轨道一定是在某一固定的平面内D 一个行星绕太阳运转的轨道一定不在一个固定的平面内 BC 开普勒 开普勒第二定律 对于每一个行星而言 太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积 由此可见 行星在远日点a的速率最小 在近日点b的速率最大 开普勒第二定律 面积定律 如图1所示 已知行星在A点的速率大于它在B点的速率 试判断太阳是位于图中的F1点还是F2点 为什么 练一练 开普勒 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 k 都相等 3 开普勒第三定律 周期定律 行星轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值是一个常数 3 36 10 183 36 10 183 36 10 183 36 10 183 36 10 183 36 10 183 37 10 183 37 10 181 03 10 131 03 10 13 动手算一算 动手计算后 你得到了什么 所有行星的半长轴的三次方与周期的平方的比值都相等 月球 卫星的比值也相等 K值与环绕天体无关 与中心天体有关 例 有两个人造地球卫星 它们绕地球运转的轨道半径之比是1 2 则它们绕地球运转的周期之比为 关于开普勒第三定律的公式R3 T2 k 下列说法中正确的是 A 公式只适用于绕太阳做椭圆轨道运行的行星B 公式适用于所有围绕星球运行的行星 或卫星 C 式中的k值 对所有行星 或卫星 都相等D 式中的k值 对围绕同一中心天体运行的行星 或卫星 都相同 BD 注意 K是一个常数 它的大小只与中心天体的质量有关 而与行星无关如绕太阳运动的八大行星 轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值是相同的 说明 开普勒定律不仅适用于行星绕太阳的运动 而且也适用于卫星绕行星的运动 在中学阶段 我们将椭圆轨道按照圆形轨道处理 则开普勒定律描述为 1 行星绕太阳运动的轨道十分接近圆 太阳处在圆心 1 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 对于每一个行星而言 太阳和行星的联线在相等的时间内扫过相等的面积 3 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 2 对于某一行星来说 它绕太阳做圆周运动的角速度 或线速度 不变 即行星做匀速圆周运动 3 所有行星的轨道的半径的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等即R T k 练一练 关于开普勒行星运动的公式 以下理解正确的是 A k是一个与行星无关的常量B 若地球绕太阳运转轨道的半长轴为R地 周期为T地 月球绕地球运转轨道的长半轴为R月 周期为T月 则C T表示行星运动的自转周期D T表示行星运动的公转周期 AD 神舟六号沿半径为R的圆周绕地球运动 其周期为T 如果飞船要