行星的運動課件終極版03

1、1.知道地心說和日心說的基本內容。2.理解開普勒三定律的內容及其科學價值。3.知道開普勒第三定律中k值的大小只與中心天體有關。4.了解中學階段對行星運動的處理方法。星空下的思考1.1.萌芽萌芽“天圓地方天圓地方”“大雞蛋，蛋黃大雞蛋，蛋黃”2.地心說地心說 地球地球是宇宙的是宇宙的中心中心，靜止不動靜止不動，太陽、月亮，太陽、月亮以及其他行星以及其他行星都繞地球運動都繞地球運動。托勒密改進和完善地心說托勒密改進和完善地心說2.地心說地心說哥白尼哥白尼太陽太陽是宇宙的是宇宙的中心中心，靜止不動，地球和其他行，靜止不動，地球和其他行星都星都繞太陽做勻速圓周運動繞太陽做勻速圓周運動。3.日心說日心說

2、符合人們的符合人們的日常經(jīng)驗日常經(jīng)驗；符合符合宗教神學宗教神學。統(tǒng)治時間統(tǒng)治時間長長的原因：的原因：取代地心說的原因：取代地心說的原因：可以可以解決許多問題解決許多問題，行星運動的描述變得，行星運動的描述變得簡單簡單。從運動的角度不同之處：從運動的角度不同之處：對天體運動的描述相似之處：對天體運動的描述相似之處：參考系的選取不同參考系的選取不同行星的運行軌道都是圓行星的運行軌道都是圓年份年份春分春分夏至夏至秋分秋分冬至冬至20043.206.219.2312.2120053.206.219.2312.2220063.216.219.2312.2220073.216.229.2312.22200

3、83.206.219.2312.2120093.206.219.2312.22春春92天天夏夏94天天秋秋89天天冬冬90天天 根據(jù)曲線運動的特點，可知秋分經(jīng)冬至到春根據(jù)曲線運動的特點，可知秋分經(jīng)冬至到春分的時間比從春分經(jīng)夏至到秋分的時間短，即秋分的時間比從春分經(jīng)夏至到秋分的時間短，即秋冬兩季比春夏兩季要短冬兩季比春夏兩季要短。天才觀察者天才觀察者： 把天體位置測量的誤差由把天體位置測量的誤差由10減少到減少到2行星運動三定律行星運動三定律第谷第谷（丹麥）（丹麥）開普勒（德國）開普勒（德國）天才數(shù)學家天才數(shù)學家為日心說提供為日心說提供數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)支持支持四年多的刻苦計算四年多的刻苦計算二十年的精心

4、觀測二十年的精心觀測8分的誤差分的誤差 否定否定19 種假設種假設行星軌道為橢圓行星軌道為橢圓開普勒開普勒第谷第谷真理超出了預期真理超出了預期物理史上的物理史上的黃金搭檔黃金搭檔半長軸半長軸 aO焦點焦點焦點焦點半半短短軸軸b 所有的行星所有的行星圍繞太陽運動的軌道是圍繞太陽運動的軌道是橢圓橢圓，太，太陽處在陽處在所有橢圓所有橢圓的一個的一個焦點焦點上。上。 開普勒第一定律開普勒第一定律（軌道定律軌道定律）開普勒第一定律開普勒第一定律三三開普勒三定律開普勒三定律 對于對于每一個行星每一個行星而言，而言，太陽和行星的連線太陽和行星的連線在在相等的時間相等的時間內掃過相等的面積。內掃過相等的面積。

5、開普勒第二定律開普勒第二定律 (面積定律面積定律）s1s2t1t2t1 = t2S1 = S2v近日點近日點 v遠日點遠日點例題例題1如圖所示是行星如圖所示是行星m繞恒星繞恒星M運動的情運動的情況示意圖，則下列說法正確的是況示意圖，則下列說法正確的是()A速度最大點是速度最大點是B點點B速度最小點是速度最小點是C點點Cm從從A到到B做減速運動做減速運動Dm從從B到到A做減速運動做減速運動C行星行星半長軸半長軸a106 km公轉周期公轉周期T水星水星5787.97金星金星108225地球地球149365火星火星228687木星木星7784333土星土星142610759天王星天王星2869306

6、86海王星海王星4495601883. 36 10183. 36 10183. 31 10183. 36 10183. 36 10183. 36 10183. 37 10183. 36 1018ka3 /T2(m3 s2)結結 論論（周期定律周期定律） 所有行星所有行星的軌道的的軌道的半長軸的三次方半長軸的三次方跟跟公轉周期公轉周期的二次方的二次方的比值都相等。的比值都相等。 即：即： a3/ T 2 = k開普勒第三定律開普勒第三定律3aa行星行星半長軸半長軸 (x106 km)公轉周期公轉周期(天天)k 值值水星水星575787.9787.973.363.3610101818金星金星108

7、1082252253.353.3510101818地球地球1491493653653.313.3110101818火星火星2282286876873.363.3610101818木星木星778778433343333.363.3610101818土星土星1426142610759107593.363.3610101818天王星天王星2869286930686306863.373.3710101818海王星海王星4495449560188601883.373.3710101818同步衛(wèi)星同步衛(wèi)星0.04240.04241 11.031.0310101313月球月球0.38440.384427.3

8、2227.3221.031.0310101313 比值比值 k 是是一個一個與行星無關而與行星無關而只與太陽（中只與太陽（中心天體）有關心天體）有關的恒量的恒量！例題例題2 2 地球的公轉軌道接近圓，但彗星的運動軌道則是一個非常扁的橢圓.天文學家哈雷曾經(jīng)在1682年跟蹤過一顆彗星，他算出這顆彗星軌道的半長軸約等于地球公轉半徑的18倍，并預言這顆彗星將每隔一定時間就會出現(xiàn).哈雷的預言得到證實，該彗星被命名為哈雷彗星.哈雷彗星最近出現(xiàn)的時間是1986年，請你根據(jù)開普勒行星運動第三定律(即=k，其中T為行星繞太陽公轉的周期，a為軌道的半長軸)估算，它下次飛近地球是哪一年？解：根據(jù)開普勒第三定律解：根

9、據(jù)開普勒第三定律33rrTT地地 日日慧慧 星星2 22 2地地 球球 繞繞 日日慧慧 星星 繞繞 日日=3223rTTr慧慧 星星慧慧 星星 繞繞 日日地地 球球 繞繞 日日地地 日日=則哈雷慧星下次出現(xiàn)的時間是：則哈雷慧星下次出現(xiàn)的時間是：1986+76=20621986+76=2062年年得得T彗星繞日彗星繞日=31876.4經(jīng)驗猜測經(jīng)驗猜測蓋渾說蓋渾說觀察歸納觀察歸納地心說地心說理論分析理論分析日心說日心說測量驗證測量驗證第第開研究開研究太陽太陽是中心是中心行星軌道是行星軌道是橢圓橢圓線速度線速度大小改變大小改變周期周期的決定式的決定式得出結論得出結論開三律開三律 1開普勒定律以極簡明

10、的結論代替了龐大復雜開普勒定律以極簡明的結論代替了龐大復雜的系統(tǒng)，使得計算行星的軌道半徑和它們的位置大的系統(tǒng)，使得計算行星的軌道半徑和它們的位置大大簡化。大簡化。 2行星運動三定律的發(fā)現(xiàn)為經(jīng)典天文學奠定了行星運動三定律的發(fā)現(xiàn)為經(jīng)典天文學奠定了基石，并導致了數(shù)十年后萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)?；е铝藬?shù)十年后萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)。1 1、多數(shù)行星繞太陽運動的軌道十分接近圓，太陽處、多數(shù)行星繞太陽運動的軌道十分接近圓，太陽處在在圓心圓心；2 2、對某一行星來說，它繞太陽做圓周運動的角速度、對某一行星來說，它繞太陽做圓周運動的角速度（或線速度大?。┎蛔?，即行星做（或線速度大?。┎蛔儯葱行亲鰟蛩賵A周運動勻速圓周運動；3 3、所有行星軌道、所有行星軌道半徑的三次方半徑的三次方跟它的公轉周期的二跟它的公轉周期的二次方的比值都相等次方的比值都相等，即，即: :32rkT=一、一、“地心說地心說”與與 “ “日心說日心說”地球是中心地球是中心太陽是中心太陽是中心宇宙無限宇宙無限（科學精神推動了認識發(fā)展）（科學精神推動了認識發(fā)展）二、二、開普勒三定律開普勒三定律1 1、軌道定律