飞鸥行星的运动

1、第六章第六章 万有引力与航天万有引力与航天飞鸥飞鸥 飞鸥飞鸥 飞鸥飞鸥 宇宙是什么宇宙是什么这是古老而永恒的问题这是古老而永恒的问题智慧的生命智慧的生命对宇宙的思索永不停息对宇宙的思索永不停息穿越时空去追寻历史的印迹穿越时空去追寻历史的印迹前人的思考前人的思考不断给我们智慧的启迪不断给我们智慧的启迪中国古人的中国古人的 “天圆地方天圆地方”说说。 1 1、地心说、地心说代表人物代表人物：托勒密：托勒密观点观点： 地球是宇宙的中心，地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕地球亮以及其他行星都绕地球运动。运动。飞鸥飞鸥 代表人物：代表人物：哥白尼哥白尼观点观

2、点：太阳是静止不动的，地球和其他行太阳是静止不动的，地球和其他行星都在绕太阳做匀速圆周运动。星都在绕太阳做匀速圆周运动。2 2、日心说、日心说第谷第谷布拉赫布拉赫 观测了大量数据，把天体位置测观测了大量数据，把天体位置测量的误差由量的误差由10/ 减少到减少到2/开普勒（德国）刻苦计算刻苦计算精心观测精心观测8分的误差分的误差 否定否定19 种假设种假设行星轨道为椭圆行星轨道为椭圆若是匀速圆若是匀速圆周运动周运动第谷开普勒行星运动三定律开普勒行星运动三定律飞鸥飞鸥 探究探究1 1 行星运动绕太阳运动的轨道是行星运动绕太阳运动的轨道是什么形状？什么形状？圆？圆？春分春分夏至夏至冬至冬至秋分秋分飞

3、鸥飞鸥 年年 份份春春 分分夏夏 至至秋秋 分分冬冬 至至2008 3月20日6月21日9月22日 12月22日2009 3月20日6月21日9月23日 12月22日2010 3月21日6月21日9月23日 12月22日表一：各年四节气具体日期统计表分析数据，你得到了什么？春天：9292天 夏天：9494天 秋天：8989天 冬天：9090天 四季的时间是不相等的 地球绕太阳的运动并不是完美的匀速圆周运动开普勒第一定律开普勒第一定律(轨道定律轨道定律)： 所有行星绕太阳的轨道都是椭圆，所有行星绕太阳的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。太阳处在椭圆的一个焦点上。焦点焦点太阳太阳焦点焦点不同

4、行星轨道不同，但所有轨道的焦点重合不同行星轨道不同，但所有轨道的焦点重合春分春分夏至夏至秋分秋分冬至冬至近日点近日点远日点远日点飞鸥飞鸥 飞鸥飞鸥 开普勒第二定律（面积定律）：开普勒第二定律（面积定律）： 对任意一个行星来说，它与太阳对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面的连线在相等的时间内扫过相等的面积。积。远处速远处速度慢度慢近处速近处速度快度快所以冬天要比夏天少几天开普勒第三定律（周期定律）：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所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。表达式

5、：表达式：a a3 3T T2 2= k= k半长轴半长轴行星绕太阳公转行星绕太阳公转的周期的周期行星行星/卫星卫星半长轴（半长轴（x106km） 周期（天）周期（天）K（m/s）水星5787.97金星108225地球149365火星228687木星7784333土星142610759天王星287030660海王星449860148月球0.384427.3同步卫星0.042413.3610183.3610183.3610183.3610183.3610183.3610183.3710183.3710181.0310131.031013探究二对于同一个行星的不同卫星，它对于同一个行星的不同卫星，

6、它们也符合运动规律：们也符合运动规律： 月球人造卫星以及其他行星的卫月球人造卫星以及其他行星的卫星不是绕太阳运动，它们和行星星不是绕太阳运动，它们和行星的运动比较，就有：的运动比较，就有：3322RRTT行卫卫行32RKT32akT行星绕太阳运动都符合：行星绕太阳运动都符合：对于地球和木星，就有：对于地球和木星，就有：kTRTR2323木木地地结结 论论 k值与中心天体的质量值与中心天体的质量有关，而与环绕天体无关有关，而与环绕天体无关飞鸥飞鸥 意义意义 开普勒关于行星运动的描述为开普勒关于行星运动的描述为万有引力定律的发现奠定了基础。万有引力定律的发现奠定了基础。 开普勒三定律不但适用于行星

7、，开普勒三定律不但适用于行星，也适用于卫星。也适用于卫星。 观察八大行星图观察八大行星图1、多数行星绕太阳运动的轨道十分接近、多数行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心；圆，太阳处在圆心；2、对某一行星来说，它绕太阳做圆周运、对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（或线速度大小）不变，即行动的角速度（或线速度大小）不变，即行星做匀速圆周运动；星做匀速圆周运动；3、所有行星轨道半径的三次方跟它的公转、所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。周期的二次方的比值都相等。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：例例1.1.有两个人造地球卫星，它们绕

8、地球运转有两个人造地球卫星，它们绕地球运转的轨道半径之比是的轨道半径之比是1 1：2 2，则它们绕地球运转，则它们绕地球运转的周期之比为的周期之比为 。1:2 2【解】： 设两人造地球卫星的轨道半径分别为设两人造地球卫星的轨道半径分别为r1、r2，周期，周期分别为分别为T1、T2，且，且r1 ：r2 1 ：2，则根据开普勒第，则根据开普勒第三定律三定律33122212rrTT所以所以31133221122 2TrTr处理天体运动处理天体运动例例2.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所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动B.行星轨道的半长轴越长

9、，自转周期越大行星轨道的半长轴越长，自转周期越大 C.行星轨道的半长轴越长，公转周期越大行星轨道的半长轴越长，公转周期越大D.水星离太阳水星离太阳“最近最近”，公转周期最短，公转周期最短C D例例3.飞船沿半径飞船沿半径r的圆周绕地球运动，其周期为的圆周绕地球运动，其周期为T，如果飞船要返回地面，可在轨道上某一点如果飞船要返回地面，可在轨道上某一点B处，将处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在点的椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在A点相切，点相切，如图所示，已知地球半径为如图所示，已知地球半径为R。求：。求：（1）比较飞船沿椭圆轨道运动时经过）比较飞船沿椭圆轨道运动时经过A、B两点的两点的线速度大小。线速度大小。（2）求飞船由）求飞船由B点到点到A所需要的时间所需要的时间RrRrAB飞鸥飞鸥 RrRrAB【解析解析】：】：（2）当飞船绕地球做圆周运动时）当飞船绕地球做圆周运动时（1）A