第1节天体运动

1、第第1节节 天体运动天体运动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，是静止不动的，其他天体围绕地球转动。不动的，其他天体围绕地球转动。特点特点：（1 1）符合人们的直接生活经验。）符合人们的直接生活经验。（2 2）符合宗教神学的教义。）符合宗教神学的教义。缺点：缺点：描述天体运动遇到困难。描述天体运动遇到困难。（一）科学的足迹（一）科学的足迹托勒密托勒密2.2.日心说日心说代表人物：代表人物：哥白尼哥白尼观点：观点：太阳是宇宙的中心太阳是宇宙的中心，地球和，地球和其它行星围绕太阳匀速圆周运动。其它行星围绕太阳匀速圆周运动。特点特

2、点：（1 1）将对宇宙的认识从各种传）将对宇宙的认识从各种传统的错误观念中解放出来。统的错误观念中解放出来。（2 2）很简洁的解释天体的运动。）很简洁的解释天体的运动。局限局限：（1）把太阳当作宇宙的中心。）把太阳当作宇宙的中心。（2）认为行星绕太阳匀速圆周运动。）认为行星绕太阳匀速圆周运动。（一）科学的足迹（一）科学的足迹哥白尼哥白尼( (波兰）波兰）第第 谷（丹麦天文学家）谷（丹麦天文学家）二十年的精心观测二十年的精心观测开普勒（德国天文学家）开普勒（德国天文学家）四年多的刻苦计算四年多的刻苦计算8分的误差分的误差 怎么回怎么回事呢事呢？否定否定19 种假设种假设行星轨道为椭圆行星轨道为椭

3、圆开普勒行星运动定律开普勒行星运动定律（二）开普勒行星运动定律（二）开普勒行星运动定律开普勒开普勒第谷（丹麦）1.第谷的观测第谷的观测20年坚持系统的观测，获得大量精确资料。年坚持系统的观测，获得大量精确资料。2.开普勒行星运动定律开普勒行星运动定律 运用行星绕太阳运用行星绕太阳匀速圆周运动模型匀速圆周运动模型算出算出火星运动轨道数据，发现与第谷的观测数据火星运动轨道数据，发现与第谷的观测数据有偏差，有偏差，断然放弃圆轨道，而用椭圆轨道计断然放弃圆轨道，而用椭圆轨道计算，偏差消除算，偏差消除。 1609年公布开普勒第一、第二定律，年公布开普勒第一、第二定律，1619年公布开普勒第三定律。年公布

4、开普勒第三定律。开普勒开普勒开普勒第一定律开普勒第一定律所有的行星围绕太阳运动的轨道都是所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭椭圆圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。轨道定律轨道定律半长轴半长轴abo焦点焦点焦点焦点半短轴半短轴开普勒开普勒开普勒第二定律开普勒第二定律从太阳到行星的连线在相等的时间内从太阳到行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。扫过相等的面积。面积定律面积定律近近快快远远慢慢从速度变化认识行星运动从速度变化认识行星运动RRS 当行星与太阳的连线长度为当行星与太阳的连线长度为R，在短时间内转过的夹角，在短时间内转过的夹角，扫过的面积为，扫过的面积为S；

5、12SR R 根据开普勒第二定律根据开普勒第二定律2111222SR RRRvtt常量【结论】行星运动的速率不断变化，在近日点快，远日点慢。【结论】行星运动的速率不断变化，在近日点快，远日点慢。【练】某行星沿椭圆轨道运行，远日点离太阳的距【练】某行星沿椭圆轨道运行，远日点离太阳的距离离a，近日点离太阳的距离，近日点离太阳的距离b，过近日点时行星的速，过近日点时行星的速率率va，则过近日点时的速率，则过近日点时的速率vb为（为（ ）.babA vva.babB vva.baaC vvb.baaD vvb【答案【答案】C开普勒开普勒开普勒第三定开普勒第三定律律行星轨道的半长轴的三次方跟行星轨道的半

6、长轴的三次方跟公转公转周期周期的二次方的比值是一个常量。的二次方的比值是一个常量。RF2F1行星行星周期定律周期定律33122212RRkTT=计算教材计算教材P44“P44“练习评价练习评价”3.3.行星行星轨道半径轨道半径/m周期周期/sR3/T2（m3s-2）水星5.7910107.60106金星1.0810111.94107地球1.4910113.15107火星2.2810115.94107木星7.7810113.74108土星1.4310129.30108天王星2.8710122.66109海王星4.5010125.201093.3610183.3510183.3310183.361

7、0183.3710183.3810183.3410183.371018【结论【结论】R 3/ T2 =k （k是一个只与是一个只与中心天体有关中心天体有关的物理量）的物理量） 【练】神舟六号沿半径为【练】神舟六号沿半径为R的圆周绕地球运动，其周的圆周绕地球运动，其周期为期为T，如果飞船要返回地面，可在轨道上的某一点，如果飞船要返回地面，可在轨道上的某一点A处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的特殊椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在心为焦点的特殊椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在B点相切，如图所示，如果地球半径为点相切，如图所示，如果地球半径为

8、R，求飞船由，求飞船由A点到点到B点所需的时间。点所需的时间。R R0AB（一）地心说与日心说（一）地心说与日心说地球是中心地球是中心太阳是中心太阳是中心宇宙无限宇宙无限（科学精神推动了认识发展）（科学精神推动了认识发展）（二）行星运动定律（二）行星运动定律1.轨道定律：椭圆轨道定律：椭圆2.面积定律面积定律3.周期定律：周期定律： R 3/ T2 =k（k是一个只与是一个只与中心天体质量有关中心天体质量有关的物理量）的物理量）小结小结1.多数行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太多数行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在阳处在圆心圆心；2.对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动对某一行星来说，它绕

9、太阳做圆周运动的角速度（或线速度大小）不变，即行星的角速度（或线速度大小）不变，即行星做做匀速圆周运动匀速圆周运动；3.所有行星轨道所有行星轨道半径的三次方半径的三次方跟它的公转周跟它的公转周期的二次方的比值都相等。期的二次方的比值都相等。 实际上行星绕太阳的运动很接近圆，在中实际上行星绕太阳的运动很接近圆，在中学阶段，可近似看成圆来处理问题，那么开普学阶段，可近似看成圆来处理问题，那么开普勒三定律的形式又如何？勒三定律的形式又如何？【练【练1】（】（2011.新课标）卫星电话信号需要通过地新课标）卫星电话信号需要通过地球同步卫星传送。如果你与同学在地面上用卫星电球同步卫星传送。如果你与同学在

10、地面上用卫星电话通话，则从你发出信号至对方接收到信号所需最话通话，则从你发出信号至对方接收到信号所需最短时间最接近于短时间最接近于（可能用到的数据：月球绕地球运动的轨道半径约为3.8105 km，运行周期约为27天，地球半径约为6 400 km，无线电信号的传播速度为3108 m/s。）() A0.1 s B0.25 s C0.5 s D1 s【答案【答案】B【练【练2】（】（2011重庆高考重庆高考）某行星和地球绕太阳公某行星和地球绕太阳公转的轨道均可视为圆每过转的轨道均可视为圆每过N年，该行星会运行到年，该行星会运行到日地连线的延长线上，如图所示，该行星与地球的日地连线的延长线上，如图所示，该行星与地球的公转半径之比为公转半径之比为()231. ()NAN23.()1NBN 321. ()NCN32. ()1NDN 【答案【答案】B【练习【练习3】（】（2010全国新课标卷）太阳系中的全国新课标卷）太阳系中的8大行大行星的轨道均可以近似看做圆轨道。下列星的轨道均可以近似看做圆轨道。下列4幅图是用来幅图是用来描述这些行星运动所遵从的某一规律的图像。图中描述这些行星运动所遵从的某一规律的图像。图中坐标系的横轴是坐标