开普勒三定律优秀课件

1、第六章第六章 万有引力与航天万有引力与航天凤冈一中凤冈一中陈廷之陈廷之浩瀚的宇宙浩瀚的宇宙八大行星围绕太阳的运动八大行星围绕太阳的运动日日地地月月运运动动空空间间站站神州五号载人飞船发射运行神州五号载人飞船发射运行嫦娥一号发射全过程嫦娥一号发射全过程猜想一下，是太阳绕地球转呢，还是地球绕太阳转呢？猜想一下，是太阳绕地球转呢，还是地球绕太阳转呢？ 1、“地心说地心说”的基本观点是什么？的基本观点是什么？ 2、“日心说日心说”的基本观点是什么？的基本观点是什么？ 3、“地心说地心说” 为什么能占领较长的统治为什么能占领较长的统治时间？时间？ 4、“日心说日心说”为什么能战胜为什么能战胜“地心说地心

2、说”？ 试举例说明试举例说明。 5、“日心说日心说”的观点是否的观点是否绝对正确绝对正确？托托 勒勒 密密地球是宇宙的中心地球是宇宙的中心, ,并且静止不动并且静止不动, ,一切行星都围绕地球做圆周运动。一切行星都围绕地球做圆周运动。行星的运动的认识：行星的运动的认识：太阳是宇宙的中心太阳是宇宙的中心, ,并且静止不动并且静止不动, ,一切行星都围绕太阳做圆周运动。一切行星都围绕太阳做圆周运动。哥白尼哥白尼行星的运动的认识：行星的运动的认识：哥白尼哥白尼行星的运动的认识：行星的运动的认识： “地心说地心说”占领统治地位的时间较长，占领统治地位的时间较长，原因是由于它比较符合人们的日常经验，原因

3、是由于它比较符合人们的日常经验，如：太阳从东边升起，从西边落下。同如：太阳从东边升起，从西边落下。同时它也符合当时在政治上占统治地位的时它也符合当时在政治上占统治地位的宗教神学观点。宗教神学观点。为什么为什么“地心说地心说”能占领较长的统治时间？能占领较长的统治时间？伽利略受到宗教裁判所的审判伽利略受到宗教裁判所的审判真理最终战胜了谬误：真理最终战胜了谬误： “日心说日心说”也并不是绝对正确的，因为也并不是绝对正确的，因为太阳只是太阳系的一个中心天体，而太太阳只是太阳系的一个中心天体，而太阳系只是宇宙中众多星系之一，所以太阳系只是宇宙中众多星系之一，所以太阳并不是宇宙的中心，也不是静止不动阳并

4、不是宇宙的中心，也不是静止不动的。的。“日心说日心说”，只是比，只是比“地心说地心说”更准确更准确一些罢了。一些罢了。二、开普勒三定二、开普勒三定律律( (一一) )、建立过程、建立过程 1、古人认为天体做什么运动？古人认为天体做什么运动？ 2、开普勒的导师是谁，他认为天体、开普勒的导师是谁，他认为天体做什么样的运动？做什么样的运动？ 3、开普勒开始认为天体做何、开普勒开始认为天体做何运动？运动？ 4、开普勒开普勒最后研究的结论是什么？最后研究的结论是什么？ 古人把天体的运动看得十分神圣，古人把天体的运动看得十分神圣，他们认为天体运动不同于地面物体的他们认为天体运动不同于地面物体的运动，天体做

5、的是最完美、最和谐的运动，天体做的是最完美、最和谐的匀速圆周运动。匀速圆周运动。 开普勒的导师是丹麦伟大的开普勒的导师是丹麦伟大的天文学家第谷，他对天体运动的天文学家第谷，他对天体运动的看法与其他古人一样，也认为天看法与其他古人一样，也认为天体在做匀速圆周运动。体在做匀速圆周运动。 开普勒开始受世俗及导师的开普勒开始受世俗及导师的影响，也认为天体在做匀速圆周影响，也认为天体在做匀速圆周运动。运动。第 谷（丹麦）开普勒（德国）四年多的刻苦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 的偏差的偏差 否定否定19 种假设种假设750多颗星的观测记录多颗星的观测记录几千个数据几千个数据误差仅

6、为误差仅为2？行星轨道行星轨道是椭圆的是椭圆的怎么回事怎么回事.进行了进行了70多次尝试多次尝试二、开普勒三定二、开普勒三定律律( (一一) )、建立过程、建立过程( (二二) )、内容和物理意义、内容和物理意义做做一一做做用图钉和细绳画椭圆用图钉和细绳画椭圆半短轴半短轴b b焦距焦距c开普勒开普勒开普勒第一定开普勒第一定律律开普勒行星运动定律开普勒行星运动定律开普勒开普勒开普勒第二定开普勒第二定律律面积面积 对于每一个行星而言，太阳和行星的联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线在相等的时间内扫过相等的面积开普勒行星运动定律开普勒行星运动定律离离太太阳阳近近时时速

7、速度度快快离离太太阳阳远远时时速速度度慢慢 K=a3/T2(1024km3/年年2）行 星轨道半长轴a(106km)公转周期T(年）焦距c(106km)轨道离心率(e=c/a)水星57.90.24111.90.206金星108.20.6150.760.007地球149.61.002.50.017火星227.9 1.8821.20.093木星778.311.8637.30.048土星1427.029.4679.90.056天王星2882.384.0135.40.047海王星4523.9164.836.20.008八大行星轨道数据表八大行星轨道数据表3.343.353.353.353.353.35

8、3.353.35看一看看一看开普勒开普勒开普勒第三定开普勒第三定律律周期周期所有行星的轨道的半长轴的三次方所有行星的轨道的半长轴的三次方跟跟公转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开普勒行星运动定律开普勒行星运动定律kTa23行星行星或卫星或卫星中心体中心体半长轴半长轴(x106km)公转周期公转周期(天天)K值值水星水星太阳太阳5787.973.361018金星金星1082253.351018火星火星2286873.361018同步卫星同步卫星地球地球0.042411.021013月球月球0.384427.3221.021013探究探究K值的决定因素：值的决定因素：K是一个只

9、与是一个只与中心天体中心天体质量有关的物理量质量有关的物理量一、一、“地心说地心说”与与 “日心说日心说”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、行星运动定律开普勒三定律开普勒三定律1 1、轨道定律、轨道定律:- :- 椭圆椭圆2 2、面积定律、面积定律:- :- V V近近远远3 3、周期定律、周期定律:-:-R 3/ T2 =k小结小结（K是一个只与是一个只与中心天体中心天体质量有关的物理量）质量有关的物理量）做做了了 再再 做做让焦点逐渐靠近让焦点逐渐靠近O O点，请再画两个椭圆点，请再画两个椭圆八大

10、行星轨道数据表八大行星轨道数据表看一看看一看行行 星星轨道半长轴轨道半长轴a(10a(106km)km)公转周期公转周期T(T(年）年）焦距焦距c(10c(106km)km)轨道离心率轨道离心率(e=c/a)(e=c/a)水星57.90.24111.90.206金星108.20.6150.760.007地球149.61.002.50.017火星227.9 1.8821.20.093木星778.311.8637.30.048土星1427.029.4679.90.056天王星2882.384.0135.40.047海王星4523.9164.836.20.008高中阶段对行星运动的近似化研究：高中阶

11、段对行星运动的近似化研究：虽然，行星的运动是椭圆轨道，运动速度大小不虽然，行星的运动是椭圆轨道，运动速度大小不断的变化，但实际上，多数大行星的轨道与圆十分接断的变化，但实际上，多数大行星的轨道与圆十分接近，所以在中学阶段的研究中能够按圆处理，所以近，所以在中学阶段的研究中能够按圆处理，所以多数大行星绕太阳运动的多数大行星绕太阳运动的轨道十分接近圆轨道十分接近圆，太，太阳处在圆心。阳处在圆心。对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（线速度）大小不变，即度（线速度）大小不变，即行星做匀速圆周运动行星做匀速圆周运动。所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的

12、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。二次方的比值都相等。总体来说，就是把总体来说，就是把行星的运动看作为匀速圆周运行星的运动看作为匀速圆周运动处理，对应的半长轴即为圆的半径动处理，对应的半长轴即为圆的半径。kTa23二、开普勒三定二、开普勒三定律律( (一一) )、建立过程、建立过程( (二二) )、内容和物理意义、内容和物理意义( (三三) )、科学精神和方法、科学精神和方法 材料材料： “第谷第谷20年一直观测火星，在他以前测量天体位置的误差年一直观测火星，在他以前测量天体位置的误差大约是大约是10，第谷把这个不确定性减小到，第谷把这个不确定性减小到2。为哥白尼的学

13、。为哥白尼的学说提供了关健性支持。说提供了关健性支持。” “开普开普七十余次尝试所得的结果都与第谷的观测数据有七十余次尝试所得的结果都与第谷的观测数据有至少至少8的角度偏差的角度偏差”，“对第谷的数据的精确性深信不对第谷的数据的精确性深信不疑疑这不容忽视的这不容忽视的88也许正是因为行星并非做完美的匀也许正是因为行星并非做完美的匀速圆周运动速圆周运动”。 “第谷与开普第谷与开普勒勒的美妙组合。的美妙组合。” “布鲁诺由于坚持日心说被教庭活活烧死在鲜花广场。布鲁诺由于坚持日心说被教庭活活烧死在鲜花广场。” 对自然奥秘不屈不挠探索的精神和对待科学对自然奥秘不屈不挠探索的精神和对待科学研究一丝不苟的

14、态度研究一丝不苟的态度. . 实事求是、尊重客观事实、不迷信权威、敢实事求是、尊重客观事实、不迷信权威、敢于坚持真理和勇于探索的科学态度和科学精于坚持真理和勇于探索的科学态度和科学精神。神。 实验观察手段是科学研究的重要方法之一。实验观察手段是科学研究的重要方法之一。 实验归纳和数学演绎相结合是科学研究中的实验归纳和数学演绎相结合是科学研究中的重要方法。重要方法。 科学探究需要合作精神。科学探究需要合作精神。一、一、“地心说地心说”与与 “日心说日心说”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、行星运动定律开

15、普勒三定律开普勒三定律1 1、轨道定律、轨道定律:- :- 椭圆椭圆2 2、面积定律、面积定律:- :- V V近近远远3 3、周期定律、周期定律:-:- R 3/ T2 =k小结小结（K是一个只与是一个只与中心天体中心天体质量有关的物理量）质量有关的物理量） 、在古代、在古代, ,人们对天体的运动存在人们对天体的运动存在着着“地心说地心说” 和和“日心说日心说”两种对两种对立的看法立的看法, , “地心说地心说”认为认为_是是宇宙的中心宇宙的中心, ,是静止不动的是静止不动的; ; “日心日心说说”认为认为_是静止不动的是静止不动的; ;这两这两种认识都是种认识都是_(_(正确或错误正确或错

16、误) )的的地球地球太阳太阳错误错误练习练习: : 2 2、下列说法正确的有、下列说法正确的有 ( )( ) A A、太阳系中的八大行星有一个共同、太阳系中的八大行星有一个共同的轨道焦点的轨道焦点 B B、行星的运动方向总是沿着轨道的、行星的运动方向总是沿着轨道的切线方向切线方向 C C、行星的运动方向总是与它和太阳、行星的运动方向总是与它和太阳的连线垂直的连线垂直 D D、日心说的说法是正确的、日心说的说法是正确的 A B3 3、关于、关于行星的运动行星的运动, ,下列说法正确的是下列说法正确的是 ( )( )A A、行星轨道的半长轴越长、行星轨道的半长轴越长, ,自转的周期就自转的周期就越

17、大越大B B、行星轨道的半长轴越长、行星轨道的半长轴越长, ,公转的周期就公转的周期就越大越大C C、行星轨道的半长轴越短、行星轨道的半长轴越短, ,公转的周期就公转的周期就越大越大D D、“海王星海王星”离太阳最远离太阳最远, ,绕太阳运动的绕太阳运动的公转周期最长公转周期最长BD4 4、有两个行星，它们绕太阳运转的轨道、有两个行星，它们绕太阳运转的轨道半径之比是半径之比是1 1：2 2，则它们绕太阳运转的周，则它们绕太阳运转的周期之比为期之比为 。5 5、有两个人造地球卫星，它们绕地球运、有两个人造地球卫星，它们绕地球运转的轨道半径之比是转的轨道半径之比是1 1：2 2，则它们绕地球，则它们绕地球运转的周期之比为运转的周期之比为 。22:122:16 6、宇宙飞船围绕太阳在近似圆形的轨道、宇宙飞船围绕太阳在近似圆形的轨道上运动，若轨道半径是地球轨道半径的上运动，若轨道半径是地球轨道半径的9 9倍，则宇宙飞船绕太阳运行的周期是倍，则宇宙飞船绕太阳运行的周期是 （ ）A A、3 3年年 B B、9 9年年 C C、2727年年 D D、8181年年C7 7、木星绕太阳转动的周期为地球绕太阳、木星绕太阳转动的周