行星的运动(用)

1、 太阳系主要成员太阳系主要成员太阳和其八大行星：太阳和其八大行星：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星美丽的家园美丽的家园地球地球木星木星壮观的太阳日冕壮观的太阳日冕我们的银河系我们的银河系第六章第六章 万有引力与航天万有引力与航天一、行星的运动一、行星的运动 首先，我们来了解人们对太阳、行星首先，我们来了解人们对太阳、行星运动的认识过程运动的认识过程。“地心说地心说”和和“日心说日心说”的发展过程的发展过程 在古代，人们对于天体的运动存在古代，人们对于天体的运动存在地心说和日心说两种对立的看法。在地心说和日心说两种对立的看法。

2、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, ,太阳及一切行星围绕地球做圆周运动。太阳及一切行星围绕地球做圆周运动。一、两种观点一、两种观点 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。哥白尼哥白尼一、两种观点一、两种观点(1)丹麦天文学家第谷丹麦天文学家第谷 的探索的探索: 在哥白尼之后，第谷连续在哥白尼之后，第谷连续20年对年对行星的位置进行了较仔细的测量，行星的位置进行了较仔细的测量，大大提高了测量的精确程度。在第大大提高了测量的精确程度。在第谷之前，人们测量天体位置

3、的误差谷之前，人们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，第谷把这个不确定性减小到小到2。得出行星绕太阳做匀速圆周。得出行星绕太阳做匀速圆周运动的模型运动的模型. 其后，许多天文学家对天体运动进行不断的探索、完其后，许多天文学家对天体运动进行不断的探索、完善，建立了最初的天体运动理论。善，建立了最初的天体运动理论。二、行星运动规律二、行星运动规律第谷第谷(2)德国物理学家开普勒的研究德国物理学家开普勒的研究. 总结了他的导师第谷的总结了他的导师第谷的全部观测资料，在他最初全部观测资料，在他最初研究时，他得到的结果与研究时，他得到的结果与第谷的观察数据相差第谷的观察数据相差8/

4、，而，而当时第谷公认的误差位当时第谷公认的误差位2/,开普勒想开普勒想,这这8/可能就是认可能就是认为行星绕太阳匀速圆周运为行星绕太阳匀速圆周运动造成的动造成的.后来他花了四年后来他花了四年时间一遍一遍地进行数学时间一遍一遍地进行数学计算，通过计算这一怀疑计算，通过计算这一怀疑使他发现了行星运动三大使他发现了行星运动三大定律定律.开普勒三定律开普勒三定律开普勒（开普勒（1571-1630）是继哥白尼之后第一个）是继哥白尼之后第一个站出来捍卫太阳中心说、并在天文学方面有突破站出来捍卫太阳中心说、并在天文学方面有突破性成就的人物，被后世的科学史家称为性成就的人物，被后世的科学史家称为“天上的天上的

5、立法者立法者”。开普勒第二定律开普勒第二定律开普勒开普勒几何定律几何定律开普勒第一定律开普勒第一定律开普勒开普勒面积定律面积定律 对于任意一个行星而言，它和太阳的对于任意一个行星而言，它和太阳的联线在相等的时间内扫过相等的面积联线在相等的时间内扫过相等的面积开普勒第二定律开普勒第二定律（面积定律）（面积定律） 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。若t= t= t，则s= s= s开普勒第二定律SEKABCDEKSABSCD开普勒开普勒周期定律周期定律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公转周期的二次方的比值都相等跟公转周期的二次方的比值都

6、相等开普勒第三定律开普勒第三定律开普勒第三定律开普勒第三定律kTa231. a 指椭圆轨道的半长轴，指椭圆轨道的半长轴，T指行星运动的周期指行星运动的周期2. k 是一个常数，对于绕同一中心天体运动的行星来是一个常数，对于绕同一中心天体运动的行星来说，说，k的大小与行星无关，只与中心天体有关的大小与行星无关，只与中心天体有关公式表述：公式表述：a1.行星绕太阳运动的轨道近似为圆，太阳处于圆心。行星绕太阳运动的轨道近似为圆，太阳处于圆心。2.行星绕太阳做匀速圆周运动行星绕太阳做匀速圆周运动3.所有行星轨道半径的三次方与它的公转周期的二所有行星轨道半径的三次方与它的公转周期的二次方的比值都相等，即

7、次方的比值都相等，即32rkT例例1.1.有两个人造地球卫星，它们绕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

8、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，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，如果飞船要返回地面，可在轨道上某一点船要返回地面，可在轨道上某一点B处，将速率降低到适处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在椭圆和地球表面在A点切，如图所示，已知地球半径为点切，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两点的线速度两点的线速度大小。大小。（2）求飞船由）求飞船由A点到点到B所需要的时间所需要的时间RrABB【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、B均在飞船绕太阳运动的椭圆均在飞船绕