《行星的运动》教学课件

1、第六章万有引力与航天第六章万有引力与航天牛顿在牛顿在1687年发表的论文年发表的论文自然定律自然定律里，对万有引力和三大运动定律进行了里，对万有引力和三大运动定律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里描述。这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点，并成为了现代工物理世界的科学观点，并成为了现代工程学的基础。他通过论证程学的基础。他通过论证开普勒行星运开普勒行星运动定律动定律与他的引力理论间的一致性，展与他的引力理论间的一致性，展示了地面物体与天体的运动都遵循着相示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律；为太阳中心说提供了强同的自然定律；为太阳中心说提供了强有力的理论支持，并推动了

2、科学革命。有力的理论支持，并推动了科学革命。第一节行星的运动第一节行星的运动一、古人对天体运动有哪些看法？一、古人对天体运动有哪些看法？1、古人对天体运动存在哪些看法？、古人对天体运动存在哪些看法？2、什么是、什么是“地心说地心说”，什么是，什么是“日心日心说说”？3、哪种学说占统治地位时间比较长？、哪种学说占统治地位时间比较长？4、两种学说争论的结果是什么？、两种学说争论的结果是什么？一、地心说和日心说一、地心说和日心说地心说地心说日心说日心说代表人物代表人物基本论点基本论点缺点缺点托勒密托勒密哥白尼哥白尼地球是宇宙的地球是宇宙的中心，是静止中心，是静止不动的不动的宇宙的中心是宇宙的中心是太

3、阳太阳描述天体的运描述天体的运动遇到了困难动遇到了困难太阳不是宇宙的中太阳不是宇宙的中心，行星绕太阳的心，行星绕太阳的运动轨道不是圆运动轨道不是圆1616世纪，波兰天世纪，波兰天文学家哥白尼根文学家哥白尼根据天文观测的大据天文观测的大量资料经过量资料经过4040多多年的天文观测和年的天文观测和潜心研究，提出潜心研究，提出“日心体系日心体系”宇宇宙图景宙图景 哥白尼的哥白尼的天体运行天体运行论论及其使及其使用过的观测、用过的观测、计算仪器复计算仪器复制品制品这是哥白这是哥白尼根据观尼根据观测绘制的测绘制的月球表面月球表面哥白尼的哥白尼的日心说日心说哥白尼哥白尼的铜像的铜像伽利略在伽利略在讲解他的

4、讲解他的观测发现观测发现伽利略的伽利略的实验仪器实验仪器和实验记和实验记录笔记录笔记伽利略伽利略的纪念的纪念碑碑v二、开普勒行星运动定律二、开普勒行星运动定律v1、古人认为天体做什么运动？、古人认为天体做什么运动？v2、开普勒认为行星做什么运动？他是、开普勒认为行星做什么运动？他是怎样得出这一结论的？怎样得出这一结论的？v3、开普勒行星运动定律在哪些方面描、开普勒行星运动定律在哪些方面描述了行星绕太阳的规律述了行星绕太阳的规律?具体表述是什具体表述是什么？么？1.第谷对天文学的重大贡献在第谷对天文学的重大贡献在于他通过长期观测积累的有于他通过长期观测积累的有关关行星行星运行的大量数据资料运行的

5、大量数据资料，成为那个时代罕见的天文，成为那个时代罕见的天文观测家，获得观测家，获得“星学之王星学之王”的美称。的美称。 21572年年11月月11日夜间，第谷仰望繁星日夜间，第谷仰望繁星闪烁的天空，突然发现仙后座中有一颗前闪烁的天空，突然发现仙后座中有一颗前所未见的所未见的“新星新星”。第谷在一篇论文中首。第谷在一篇论文中首次发明了次发明了“新星新星”（Nova）一词，并指）一词，并指出，星座一成不变的说法是错误的。后人出，星座一成不变的说法是错误的。后人为了纪念他，把这颗新星叫做第谷星。为了纪念他，把这颗新星叫做第谷星。3第谷对彗星所作的观测，是他取得的第谷对彗星所作的观测，是他取得的又一

6、个成就。此外，第谷还发现了许多新又一个成就。此外，第谷还发现了许多新的现象，如黄赤交角的变化，月球运行的的现象，如黄赤交角的变化，月球运行的二均差，以及岁差的测定等。二均差，以及岁差的测定等。 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？地球地球圆？圆？年份年份春分春分夏至夏至秋分秋分冬至冬至20043/206/219/2312/2120053/206/219/2312/2120063/216/219/2312/21秋冬两季比春夏两季时间短秋冬两季比春夏两季时间短春春92天天夏夏94天天秋秋89天天冬冬90天天第 谷（丹麦）开普勒（德国）四年多的刻苦

7、计算四年多的刻苦计算二十年的精心观测二十年的精心观测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 假设地球绕太阳的运动是一个椭假设地球绕太阳的运动是一个椭圆运动圆运动,太阳在焦点上太阳在焦点上,根据曲线运动的根据曲线运动的特点，得在秋分到冬至再到春分的时特点，得在秋分到冬至再到春分的时间比从春分到夏至再到秋分的时间短，间比从春分到夏至再到秋分的时间短，所以秋冬两季比春夏两季要短。所以秋冬两季比春夏两季要短。开普勒行星运动规律开普勒行星运动规律焦点焦点太阳太阳焦点焦点开普勒第一定律：开普勒第一定律：所有行星绕太阳的轨所有行星绕太阳的轨

8、道都是椭圆，太阳处道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点在椭圆的一个焦点 上。上。用图钉和细绳画椭圆用图钉和细绳画椭圆开普勒第二定律：开普勒第二定律： 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开普勒第三定律开普勒第三定律： 所有行星的椭圆轨道的半长轴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的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。方的比值都相等。表达式：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短轴短轴

9、长轴长轴R探究：探究：行星行星半长轴半长轴(x106km)公转周期公转周期(天天)K值值水星水星5787.973.361018金星金星1082253.351018地球地球1493653.311018火星火星2286873.361018木星木星7784333土星土星142610759天王星天王星286930686海王星海王星449560188同步卫星同步卫星0.04241月球月球0.384427.322结结 论论 k值与中值与中心天体有心天体有关，而与关，而与环绕天体环绕天体无关无关 观察八大行星图思考观察八大行星图思考2、金星与地球都在、金星与地球都在绕太阳运转绕太阳运转,那么金那么金星上的一

10、天肯定比星上的一天肯定比24小时短吗小时短吗?1、海王星离太阳、海王星离太阳“最远最远”，绕太阳运，绕太阳运动的公转周期最长，动的公转周期最长，对吗？对吗？1 1、开普勒第一定律（、开普勒第一定律（轨道定律轨道定律） 所有行星绕太阳的运动的轨道都是椭圆，太阳所有行星绕太阳的运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。处在椭圆的一个焦点上。2 2、开普勒第二定律（、开普勒第二定律（面积定律面积定律）对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等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积。的时间内扫过相等的面积。3 3、开普勒第三定律（、开普勒第三定律（周期定律周期定律） 所有行星

11、的椭圆轨道的所有行星的椭圆轨道的半长轴半长轴的三的三次方跟次方跟公转周期公转周期的平方的比值都相等的平方的比值都相等 k 的大小与行星无关，的大小与行星无关，只与太阳质量有关。只与太阳质量有关。小结小结注意：注意：（1）开普勒定律不仅适用于行星，也）开普勒定律不仅适用于行星，也适用于卫星适用于卫星，只不过此时只不过此时比值比值 k 是是由行星质量所决定的由行星质量所决定的另一另一恒量恒量 （2）行星的轨道都跟圆近似，因此计算时可以认）行星的轨道都跟圆近似，因此计算时可以认为行星是做为行星是做匀速圆周运动匀速圆周运动（3）开普勒定律是总结行星运动的观察结果而总）开普勒定律是总结行星运动的观察结果

12、而总结归纳出来的规律，它们结归纳出来的规律，它们每一条都是经验定律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都是从观察行星运动所取得的资料中总结出来的的 实际上行星绕太阳的运实际上行星绕太阳的运动很接近圆，在中学阶段，可动很接近圆，在中学阶段，可近似看成圆来处理问题，那么近似看成圆来处理问题，那么开普勒三定律的形式又如何？开普勒三定律的形式又如何？1、多数行星绕太阳运动的轨道十分、多数行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心；接近圆，太阳处在圆心；2、对某一行星来说，它绕太阳做圆、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）周运动的角速度（或线速度大小）不变，即行星做匀速圆周运动；不变，即行星做匀速圆周运动；3、所有行星轨道半径的三次方跟、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它的公转周期的二次方的比值都相等。等。 1、哈雷彗星最近出现的时间是哈雷彗星最近出现的时间是1986年，天文年，天文学家哈雷