2022年高中物理第六章萬(wàn)有引力與航天1行星的運(yùn)動(dòng)課件8新人教版必修2

一、行星的運(yùn)動(dòng)太陽(yáng)系主要成員——太陽(yáng)和其八大行星：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星美麗的家園——地球木星壯觀(guān)的太陽(yáng)日冕我們的銀河系

我國(guó)自行開(kāi)發(fā)研究并成功飛行的載人飛船“神州號(hào)”。我國(guó)宇航員乘著飛船遨游太空！航天飛機(jī)發(fā)射瞬間

讓我們開(kāi)始學(xué)習(xí)、探索天體運(yùn)行的奧秘吧！一、行星的運(yùn)動(dòng)的兩種學(xué)說(shuō)

首先，我們來(lái)了解對(duì)太陽(yáng)、行星運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)過(guò)程?！暗匦恼f(shuō)”和“日心說(shuō)”的發(fā)展過(guò)程

在古代，人們對(duì)于天體的運(yùn)動(dòng)存在著地心說(shuō)和日心說(shuō)兩種對(duì)立的看法。(1).內(nèi)容:認(rèn)為地球是靜止不動(dòng)的，地球是宇宙的中心，太陽(yáng)和月亮以及其他行星繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)。(3).地心說(shuō)為什么統(tǒng)治了人們很長(zhǎng)時(shí)間?

符合人們的日常經(jīng)驗(yàn)，也符合宗教神學(xué)關(guān)于地球是宇宙中心的說(shuō)法.

(2).代表人物：托勒密1、地心說(shuō)(4)托勒密的“地心說(shuō)”模型存在的問(wèn)題

隨著人們對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的不斷研究，發(fā)現(xiàn)“地心說(shuō)”所描述的天體的運(yùn)動(dòng)不僅復(fù)雜而且問(wèn)題很多.科學(xué)家就猜想：如果把地球從天體運(yùn)動(dòng)的中心位置移到一個(gè)普通的、繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的行星的位置，換一個(gè)角度來(lái)考慮天體的運(yùn)動(dòng)，許多問(wèn)題都可以解決，行星運(yùn)動(dòng)的描述也變得簡(jiǎn)單了.

隨著世界航海事業(yè)的發(fā)展，人們希望借助星星的位置為船隊(duì)導(dǎo)航，因而對(duì)行星的運(yùn)動(dòng)觀(guān)測(cè)越來(lái)越精確，科學(xué)家經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期觀(guān)測(cè)及記錄的大量的觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，用托勒密的“地心說(shuō)”模型很難得出完美的解答。（3）內(nèi)容:2、日心說(shuō)（4）代表人物：哥白尼（1）日心說(shuō)提出的背景哥倫布和麥哲倫的探險(xiǎn)航行已經(jīng)使不少人相信地球并不是一個(gè)平臺(tái)，而是一個(gè)球體。（2）哥白尼的推測(cè)是不是地球每天在圍繞自己的軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)一周

.他假設(shè)地球并不是宇宙的中心，太陽(yáng)是靜止不動(dòng)的，地球和其他行星都是圍繞著太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng).（5）哥白尼日心說(shuō)的進(jìn)步:行星運(yùn)動(dòng)的描述簡(jiǎn)單了，地心說(shuō)遇到的問(wèn)題解決了（6）哥白尼日心說(shuō)為什么在發(fā)表了一個(gè)世紀(jì)中完全被人們所忽視

?①在他的著作中，“日心說(shuō)”只是一個(gè)“假設(shè)”②當(dāng)時(shí)的歐洲正處于基督教改革與反改革的騷亂中.③在哥白尼的著作中有一些很不精確的數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)得出的計(jì)算結(jié)果不能很好地與行星位置的觀(guān)測(cè)結(jié)果相符合以上兩種觀(guān)點(diǎn)哪種是比較正確的？（1）丹麥天文學(xué)家第谷探索:

在哥白尼之后，第谷連續(xù)20年對(duì)行星的位置進(jìn)行了較仔細(xì)的測(cè)量，大大提高了測(cè)量的精確程度。在第谷之前，人們測(cè)量天體位置的誤差大約是10’，第谷把這個(gè)不確定性減小到2’。為哥白尼行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的模型提供支持。

其后，許多天文學(xué)家對(duì)天體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行不斷的探索、完善，建立了最初的天體運(yùn)動(dòng)理論。

二.天文學(xué)家對(duì)天體運(yùn)動(dòng)進(jìn)一步的研究第谷（丹麥）（2）德國(guó)物理學(xué)家開(kāi)普勒的研究

總結(jié)了他的導(dǎo)師第谷的全部觀(guān)測(cè)資料，在他最初研究時(shí)，他得到的結(jié)果與第谷的觀(guān)察數(shù)據(jù)相差8/，而當(dāng)時(shí)第谷公認(rèn)的誤差為2/,開(kāi)普勒想,這8/可能就是認(rèn)為行星繞太陽(yáng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)造成的.后來(lái)他花了四年時(shí)間一遍一遍地進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算，通過(guò)計(jì)算這一懷疑使他發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)三大定律.(1).開(kāi)普勒第一定律（軌道定律）所有行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。

三.開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律RFF太陽(yáng)開(kāi)普勒第一定律，解決了行星動(dòng)行的軌道問(wèn)題，得出了行星運(yùn)動(dòng)的軌道不是圓，行星與太陽(yáng)的距離不斷的變化，有時(shí)遠(yuǎn)離太陽(yáng)，有時(shí)靠近太陽(yáng)，所以行星的運(yùn)動(dòng)就不是哥白尼在“日心說(shuō)”中所提出的行星的運(yùn)動(dòng)是圓周運(yùn)動(dòng)。

注意：1、太陽(yáng)并不是位于橢圓中心，而是位于焦點(diǎn)處。

2、不同行星軌道不同，但所有軌道的焦點(diǎn)重合。(2).開(kāi)普勒第二定律（面積定律）

對(duì)于每一個(gè)行星而言，太陽(yáng)和行星的連線(xiàn)在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積。若tAB=tCD=tEK，則sAB=sCD=sEK

(3).開(kāi)普勒第三定律（周期定律）

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

注意：比值k是一個(gè)與行星本身無(wú)關(guān)的物理

行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)都符合對(duì)于地球和木星，就有：典例1：行星半長(zhǎng)軸(x106km)公轉(zhuǎn)周期(天)K值（m3/s2）水星5787.73.23×1018金星1082253.33×1018地球1493653.33×1018火星2286873.36×1018木星77843333.36×1018土星1426107593.36×1018天王星286930686海王星449560188同步衛(wèi)星0.04241月球0.384427.322對(duì)于同一個(gè)行星的不同衛(wèi)星，它們也符合運(yùn)動(dòng)規(guī)律：

月球、人造衛(wèi)星以及其他行星的衛(wèi)星不是繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，它們和行星的運(yùn)動(dòng)比較，就有：結(jié)論：比值k是一個(gè)與環(huán)繞天體本身無(wú)關(guān)的物理，只與中心天體有關(guān)。

典例2．兩個(gè)行星的質(zhì)量分別是m1、m2，它們繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道半長(zhǎng)軸分別是R1和R2，則它們的公轉(zhuǎn)周期之比為多少？提問(wèn)：設(shè)軌道接近于圓周，兩者的運(yùn)動(dòng)線(xiàn)速度、角速度、向心加速度之比為多少？在中學(xué)階段的研究中按圓處理，所以開(kāi)普勒定律簡(jiǎn)化為：①行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道為圓，太陽(yáng)處在圓心②繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度（線(xiàn)速度大小）不變，即行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)③行星軌道半徑的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。

四、高中階段對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的近似化研究典例3．宇宙飛船圍繞太陽(yáng)在近似圓形的軌道上運(yùn)動(dòng)，若軌道半徑是地球軌道半徑的9倍，則宇宙飛船繞太陽(yáng)運(yùn)行的周期是（）A．3年B．9年C．27年D．81年C

典例4.把月球及繞地球的同步衛(wèi)星看作繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，試計(jì)算一下月球與同步衛(wèi)星到地球球心的距離比。

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典例6.飛船沿半徑為R的圓周繞地球運(yùn)動(dòng)，其周期為T(mén)，如果飛船要返回地面，可在軌道上的某一點(diǎn)A處，將速率降低到適當(dāng)數(shù)值，從而使飛船沿以地心為焦點(diǎn)的橢圓軌道運(yùn)動(dòng)