7.1 行星的运动 课件高一下学期物理人教版（2019）必修第二册-1

第一节

行星的运动2024/10/16行星都绕太阳运动吗？其轨迹是什么？希望研究什么问题？浩瀚的宇宙对宇宙有什么感觉？

托勒密地心说任务一：了解地心说到日心说的探索历程和宇宙观的转变托勒密的地心说的基本观点分别是什么？有什么价值？

地心说-----托勒密建立和完善。

地心说的建立与发展

基本观点：1.地球是球体。2.地球是静止不动的，而且处于宇宙的中心,从地球向外，依次有月球、水星、金星、太阳、火星、木星和土星,再外面是镶嵌着所有恒星的天球——恒星天。最外面，是推动天体运动的原动天。3.所有日月星辰都围绕地球匀速转动。地心说面临的问题：无法解释观测到的行星的逆行，古人认为天体的运动是神圣的，必然是最完美，最和谐的匀速圆周运动。解释办法：提出本轮（小圆）和均轮（大圆）的模型。但为了与观察结果更好地符合，每个行星不止一个本轮，结果“轮上轮”的总数达到80多个，还要引入“偏心点”“偏心等距点”等复杂概念。——致命问题是缺少简洁性。选择继续相信原来的理论？还是选择相信物理规律的简洁和谐美？日心说的建立与发展在公元前300多年的赫拉克里特和阿里斯塔克斯就已经提到过太阳是宇宙的中心，地球围绕太阳运动。完整的日心说宇宙模型是由波兰天文学家哥白尼在1543年发表的《天体运行论》中提出。基本观点：（1）太阳是不动的，而且在宇宙中心，水星、金星、火星、木星、土星和地球一样，都在圆形轨道上匀速率地绕着太阳公转。（2）月球是地球的卫星，它在以地球为中心的圆轨道上每月绕地球转一周，并随地球绕太阳公转。（3）地球每天自转一周，天穹实际上不转动，只是由于地球的自转才是我们看到了日月星辰每天东升西落的现象。

日心说

太阳是世界的中心,并且静止不动,一切行星都围绕太阳做圆周运动。哥白尼否定地心说的决定性因素是证据：伽利略发明了望远镜，发现了木星的行星，说明地球不是所有天体的中心。“日心说”对天体的描述大为简化，同时打破了过去认为其它天体和地球截然有别的界限，是一项真正的科学革命。这种学说和宗教的主张是相反的。为宣传和捍卫这个学说，意大利学者布鲁诺被宗教裁判所活活烧死。伽利略受到残酷的迫害，后人把历史上这桩勇敢的壮举形容为：“哥白尼拦住了太阳，推动了地球。”地心说和日心说意大利鲜花广场任务二：从圆轨道到椭圆轨道的探究过程，并理解开普勒第二定律

丹麦伟大的天文学家第谷连续21年对777颗恒星与行星的位置进行观测并记录了精确的数据，把观测的误差由10角分提高到了2角分。第谷开普勒

德国天文学家开普勒（1571-1630）在最初研究他的导师家第谷（1546-1601）所记录的数据时，也是以行星绕太阳做匀速圆周运动的模型来思考问题的。但是70余次尝试所得结果却与第谷的观测数据至少有8分的角度误差。当时公认的第谷的观测误差不超过2角分。对此你有什么想法？开普勒想，这不容忽视的8角分也许是因为人们认为行星绕太阳做匀速圆周运动所造成的。至此，人们长期以来视为真理的观念——天体做匀速圆周运动，第一次受到了怀疑（证据）。后来开普勒又仔细研究了第谷的观测资料，经过四年多的刻苦计算先后否定了19种开普勒三大定律。开普勒得出行星运动的三大定律历时16年。开普勒开普勒第一定律

所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上画椭圆

椭圆和圆之间存在什么关系？椭圆存在始终不变的量吗？符合科学家认为的宇宙是简单与和谐的观点吗？

太阳在什么位置？不同行星轨道的共同特点点是什么？椭圆轨道对宇宙观的贡献是什么？对科学探究的贡献是什么？

运动轨道是椭圆，线速度大小还不变吗？依据是什么？是否还存在充满简洁和谐美的线速度规律？开普勒第二定律：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的面积相等。你发现什么规律？所有行星的半长轴的三次方与周期的平方的比值都相等，月球、卫星的比值也相等K值与环绕天体无关，与中心天体有关任务三：探究行星运动的周期规律行星/卫星半长轴

a（天文单位）周期T（地球公转）a/Ta/T2a2/T2a3/T3a3/T2水星0.380.241.596.592.524.000.96金星0.720.621.181.911.381.631.00地球1.001.001.001.001.001.001.00火星1.531.880.810.430.660.541.01木星5.2211.870.440.040.190.091.01土星9.5729.480.320.010.110.031.01天王星19.2684.000.230.000.050.011.01海王星30.19164.790.180.000.030.011.01这个K值与什么因素有关？开普勒第三定律1.a指椭圆轨道的半长轴，T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说，k的大小与行星无关，只与中心天体有关公式表述：行星的轨道虽然是椭圆，但接近于圆形开普勒三定律只适用于行星绕太阳吗？还适用哪些情况？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：1.行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心1.所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上2.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3.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2.对于某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（或线速度）不变，即行星做匀速圆周运动3.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

即R³/T²=k开普勒第一定律（轨道定律）

所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。开普勒第二定律（面积定律）

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。开普勒第三定律（周期定律）

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。开普勒三大定律例1.有两个人造地球卫星，它们绕地球运转的轨道半径之比是1：2，则它们绕地球运转的周期之比为

。【解】：

设两人造地球卫星的轨道半径分别为r1、r2，周期分别为T1、T2，且r1：r2＝1：2，则根据开普勒第三定律所以比值法处理天体运动例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B.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D.水星离太阳“最近”，公转周期最短CD3.木星绕太阳转动的周期为地球绕太阳转动的周期的12倍，则木星绕太阳运动的轨道半长轴约为地球绕太阳运行轨道半长轴的（