高一物理必修2 行星的运动 课件.ppt

炫目的星云 漂亮的流星 奇妙的撞击 火红的太阳 银河中的太阳系 神舟号发射 第六章万有引力定律 第一节行星的运动 地心说与日心说 对天体的运动 历史上曾有过两种对立的认识 并为此发生过激烈的斗争 回顾历史 认为地球是宇宙中心 地球是静止不动的 太阳 月亮以及其它行星都围绕地球旋转 该学说最初由古希腊学者欧多克斯提出 后经亚里士多德 托勒密进一步发展而逐渐建立和完善起来 描绘了一个复杂的天体运动图象 把当时天文学知识总结成宇宙的地心体系 1 地心说 地心说把地球当作宇宙中心是错误的 但它却统治了很长的一段时间 尽管是错误的 但它作为历史 仍然有它存在的必然性 正是因为它才进一步激发人们去探索 因此它的功绩还是不应全盘抹杀 符合人们的日常经验 符合宗教统治者的观点 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 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 历史发展 2 日心说 认为太阳是宇宙的中心 地球和其他行星都绕太阳转动 哥白尼认为 地球不是宇宙的中心 而是一颗普通行星 太阳才是宇宙的中心 一年是地球每年绕太阳公转一周的反映 实际上 太阳也不是宇宙的中心 也并非静止 它在以2 46亿年的周期绕银河系中心运动 日心说 对天体的描述大为简化 同时打破了过去认为其它天体和地球截然有别的界限 是一项真正的科学革命 这种学说和统治者宗教的主张是相反的 为宣传和捍卫这个学说 意大利学者布鲁诺被宗教裁判所活活烧死 伽利略受到残酷的迫害 历史发展 第谷的观测和记录 第谷 布拉赫 1546 1601 丹麦天文学家和占星学家 生于克努兹斯图普 今属瑞典 1572年11月11日第谷发现仙后座中的一颗超新星 银河系的 第二年发表论文 新星 后来受丹麦国王腓特烈二世的邀请 在汶岛建造天堡观象台 建造了许多大型精密的天文仪器 经过20年的天文观测 第谷发现了许多新的天文现象 第谷发现的新天文学现象 如黄赤交角的变化 月球运行的二均差 并重新测量了岁差数值 每年51 第谷对天文学的贡献是不可磨灭的 他所做的观测精度之高 是他同时代的人望尘莫及的 第谷编制的一部恒星表相当准确 至今仍然有使用价值 历史发展 开普勒的计算及分析 开普勒 1571 1630德国天文学家 在第谷 开普勒的导师 的工作基础上 开普勒经过大量的计算 编制成 鲁道夫星表 表中列出了1005颗恒星的位置 这个星表比其他星表要精确得多 因此直到十八世纪中叶 鲁道夫星表 仍然被天文学家和航海家们视为珍宝 它的形式几乎没有改变地保留到今天 他被称为 天上的立法者 开普勒三条定律的得出 开普勒 德国 第谷 丹麦 二十年的精心观测 星体做匀速圆周运动 四年多的刻苦计算 事实 8分的误差 结论 否定19种假设认为行星轨道为椭圆 所有的行星围绕太阳运动的轨道是椭圆 太阳处在所在椭圆的一个焦点上 开普勒第一定律 亦称轨道定律 开普勒三条定律 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 开普勒三条定律 开普勒第二定律 亦称面积定律 近日点速率最大 远日点速率最小 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 r3 t2 k k是一个只决定于被绕天体 中心天体 质量的物理量 开普勒三条定律 开普勒第三定律 亦称周期定律 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 即 r3 t2 k 开普勒第三定律 亦称周期定律 在运用开普勒定律时注意 定律不仅适用于行星 也适用于卫星 只不过比值r3 t2 k的大小由中心天体决定 行星轨道都是椭圆 但与圆近似 故计算时可以认为是匀速圆周运动 太阳处在圆周轨道的圆心处 2 你能否例举一些事实或设计一个实验来说明 地球绕太阳转动是椭圆轨道而不是正圆轨道 1 第一次揭示行星运动规律的科学家是 他是在 的观测资料的基础上总结出来的 4 木星绕太阳转动的周期为地球绕太阳转动周期的12倍 则木星绕太阳运行的轨道半长轴约为地球绕太阳运行轨道半长轴的多少倍 3 试由开普勒第三定律说明太离阳越远的行星 其运行速度越小 把行星的运动看作是匀速圆周运动 5 天文学家观察哈雷彗星的周期是75年 离太阳的最近的距离是8 9 1010m 但它离太阳的最远距离不能测出 试根据开普勒定律计算这个最远距离 已知太阳系的开普勒恒量k 3 354 1018m3 s2 1 已知宇宙飞船离地面的最大距离为183km 最近距离为24 4km 求飞船绕地球运转的周期 地球的开普勒恒量k 1 01 1013m3 s2 提示 注意地球半径 2 某行星绕太阳运行的椭圆轨道运动 如图 f1 f2是椭圆轨道的两个焦点 太阳在焦点f1上 已知两个焦点的连线与椭圆的交点a到f1距离为a 与交点椭圆的交点b到f1距离为b 则行星在a b两点的速率之比为多大 3 飞船沿半径为r的圆周