-第三章萬有引力定律第一節(jié)天體運動PPT

第三章萬有引力定律第一節(jié)天體運動知識與技能1.知道地心說和日心說的基本內(nèi)容．2.知道開普勒行星運動定律的內(nèi)容．過程與方法1.了解觀察在發(fā)現(xiàn)行星運動規(guī)律中的作用．2.了解科學研究方法對人類認識自然的重要作用．情感、態(tài)度與價值觀通過了解人類認識行星運動規(guī)律過程的曲折與艱辛，掌握人類認識自然規(guī)律的科學方法.課標解讀重點難點1.了解地心說和日心說的基本內(nèi)容．2.知道描述行星運動的規(guī)律——開普勒三定律．3.知道人們對行星運動的認識過程是漫長的，了解對天體運動正確認識的重要性．4.了解處理行星運動問題的基本思路.1.人類對行星運動規(guī)律的認識歷程．(重點)2.開普勒行星運動定律．(重點)3.對開普勒行星運動定律的理解和應(yīng)用．(難點)思考：1.古代人對天體運動存在哪些看法？2.“地心說”和“日心說”的觀點分別是什么？3.哪種學說統(tǒng)治時間更長？為什么?

地心說最初是由古希臘學者歐多克斯提出，后經(jīng)亞里士多德、托勒密進一步發(fā)展而逐漸建立和完善起來。(1)代表人物：托勒密

1、地心說的建立與發(fā)展

(2)基本觀點：①地球位于宇宙的中心②地球是靜止不動的③所有其他天體都圍繞地球勻速轉(zhuǎn)動（3）代表作：《天文學大成》(3)統(tǒng)治很長時間的原因：①符合人們的日常經(jīng)驗；②符合宗教地球是宇宙的中心的說法。2.日心說的建立與發(fā)展（1）代表人物：完整的日心說宇宙模型是由波蘭天文學家哥白尼在1543年發(fā)表的《天體運行論》中提出的。約在公元前260年，古希臘天文學家阿利斯塔克最早提出了日心說的觀點。但真正發(fā)展并完善日心說的，是來自波蘭的哥白尼（1473-1543）。（2）基本觀點：①太陽是不動的，而且在宇宙中心，水星、金星、火星、木星、土星和地球一樣，都在圓形軌道上勻速率地繞著太陽公轉(zhuǎn)。②月球是地球的衛(wèi)星，它在以地球為中心的圓軌道上每月繞地球轉(zhuǎn)一周，并隨地球繞太陽公轉(zhuǎn)。③地球每天自轉(zhuǎn)一周，天穹實際上不轉(zhuǎn)動，只是由于地球的自轉(zhuǎn)才是我們看到了日月星辰每天東升西落的現(xiàn)象。思考：“日心說”的觀點正確嗎？（1）把太陽作為宇宙的中心,實際上太陽僅是太陽系的中心天體,而不是宇宙的中心.（2）沿用了行星在圓形軌道上做勻速圓周運動的陳舊觀點,實際上行星軌道是橢圓的,運動也不是勻速的.（3）兩種觀點受人們意識的限制，是人類發(fā)展到不同歷史時期的產(chǎn)物．兩種觀點都具有歷史局限性，現(xiàn)在看來都是不完全正確的.3、第谷的天文學觀測

哥白尼的宇宙體系動搖了基督教宇宙體系的根基，但它并沒有在天文測算的精確度上有多大的提高。近代早期最重要的觀測工作是由丹麥的第谷（1546-1601）進行的。

第谷，1576年，在丹麥國王的資助下，建立天文臺。被稱為“星學之王”。仙后座的新星爆發(fā)第谷在1572年時發(fā)現(xiàn)在仙后座中有一顆很亮的新星，從此連續(xù)十幾個月觀察這顆星從明亮到消失的過程，并用儀器定位確證是恒星（后稱第谷星，是銀河系一顆超新星），打破了歷來“恒星不變”的學說

開普勒（1571-1630）是繼哥白尼之后第一個站出來捍衛(wèi)太陽中心說、并在天文學方面有突破性成就的人物，被后世的科學史家稱為“天上的立法者”。4、“天上的立法者”

開普勒幼年時期很不幸，通過自身不懈的努力完成了第谷未完成的工作，為萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)

德國天文學家開普勒（1571-1630）在最初研究他的導師家第谷（1546-1601）所記錄的數(shù)據(jù)時，也是以行星繞太陽做勻速圓周運動的模型來思考問題的，但是所得結(jié)果卻與第谷的觀測數(shù)據(jù)至少有8分的角度誤差。當時公認的第谷的觀測誤差不超過2分，開普勒想，這不容忽視的8分也許是因為人們認為行星繞太陽做勻速圓周運動所造成的。至此，人們長期以來視為真理的觀念——天體做勻速圓周運動，第一次受到了懷疑。后來開普勒又仔細研究了第谷的觀測資料，經(jīng)過四年多的刻苦計算先后否定了19種設(shè)想，最后終于發(fā)現(xiàn)了天體運行的規(guī)律開普勒三大定律。

所有的行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓,太陽處在所有橢圓的一個焦點上1、第一定律(軌道定律)二、開普勒定律

說明：1.不同的行星，軌道不同，半長軸不同。2.對不同的行星，太陽總在他們橢圓軌道的一個焦點上。3、行星的運動方向總是沿著軌道的切線方向。4、但行星繞太陽的運動不是勻速圓周運動，行星的速度方向并不總是垂直于行星和太陽的連線。開普勒行星運動的三大定律將一條繩的兩端固定在兩個定點（圖釘）上，以鉛筆拉緊繩子所畫出的圖形即為橢圓。這兩個定點稱為此橢圓的兩個焦點。從橢圓上任一點至兩焦點的距離之和為一定值，既常數(shù)。O點為對稱中心點,稱為半長軸；稱為半短軸；F1F2稱為焦距。認識橢圓2.開普勒第二定律（面積定律）

對于每一個行星而言，太陽和行星的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積。思考：行星運行的速度變化有什么規(guī)律呢?離太陽近時速度快，離太陽遠時速度慢．所以行星繞太陽不是做勻速圓周運動

所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。

r3/T2=K3.開普勒第三定律（周期定律）說明：開普勘定律不僅適用于行星繞太陽運動，也適用于衛(wèi)星繞著地球轉(zhuǎn)，不過比例式中的k是不同的，與中心天體有關(guān)．K是一個只決定于中心天體質(zhì)量的物理量，與行星無關(guān)r

練習1：16世紀，哥白尼根據(jù)天文觀測的大量資料，經(jīng)過40多年

的天文觀測和潛心研究，提出“日心說”的如下四個基

本論點，這四個論點目前看存在缺陷的

是（）A.宇宙的中心是太陽，所有行星都在繞太陽做勻速圓周運動B.地球是繞太陽做勻速圓周運動的行星，月球是繞地球做勻

速圓周運動的衛(wèi)星，它繞地球運轉(zhuǎn)的同時還跟地球一起繞

太陽運動C.天穹不轉(zhuǎn)動，因為地球每天自西向東自轉(zhuǎn)一周，造成天體

每天東升西落的現(xiàn)象D.與日地距離相比，恒星離地球都十分遙遠，比日地間的距

離大得多。ABCD練習3、木星繞太陽轉(zhuǎn)動的周期為地球繞太陽轉(zhuǎn)動的周期的12倍,則木星繞太陽運動的軌道半長軸約為地球繞太陽半長軸的幾倍?因為r2＝18r1，地球公轉(zhuǎn)周期為1年，所以可知哈雷彗星的周期為

T2＝×T1≈76年答案：2062年遠遠的街燈明了，好像閃著無數(shù)的明星。

天上的明星現(xiàn)了，好像點著無數(shù)的街燈。

我想那縹渺的空中，定然有美麗的街市。天上的街市-----郭沫若例.有兩個人造地球衛(wèi)星，它們繞地球運轉(zhuǎn)的軌道半徑之比是1：2，則它們繞地球運轉(zhuǎn)的周期之比為______特別提醒：開普勒三定律是行星繞太陽運動的總結(jié)定律，實踐表明該定律也適用于其他天體的運動，如月球繞地球運動、衛(wèi)星繞木星運動，甚至人造衛(wèi)星繞地球運動等．實際上，由于行星的橢圓軌道都跟圓很接近三、行星運動的近似處理在中學階段，我們將橢圓軌道按照圓形軌道處理，則開普勒定律描述為：1.所有的行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個焦點上1.行星繞太陽運動的軌道十分接近圓，太陽處在圓心3.所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等3.所有行星的軌道的半徑的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。即a3/T2=k2.對于每一個行星而言，太陽和