行星的運(yùn)動(dòng)課件終極版03

1、1.知道地心說(shuō)和日心說(shuō)的基本內(nèi)容。2.理解開普勒三定律的內(nèi)容及其科學(xué)價(jià)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(guān)。4.了解中學(xué)階段對(duì)行星運(yùn)動(dòng)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(shuō)地心說(shuō) 地球地球是宇宙的是宇宙的中心中心，靜止不動(dòng)靜止不動(dòng)，太陽(yáng)、月亮，太陽(yáng)、月亮以及其他行星以及其他行星都繞地球運(yùn)動(dòng)都繞地球運(yùn)動(dòng)。托勒密改進(jìn)和完善地心說(shuō)托勒密改進(jìn)和完善地心說(shuō)2.地心說(shuō)地心說(shuō)哥白尼哥白尼太陽(yáng)太陽(yáng)是宇宙的是宇宙的中心中心，靜止不動(dòng)，地球和其他行，靜止不動(dòng)，地球和其他行星都星都繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。3.日心說(shuō)日心說(shuō)

2、符合人們的符合人們的日常經(jīng)驗(yàn)日常經(jīng)驗(yàn)；符合符合宗教神學(xué)宗教神學(xué)。統(tǒng)治時(shí)間統(tǒng)治時(shí)間長(zhǎng)長(zhǎng)的原因：的原因：取代地心說(shuō)的原因：取代地心說(shuō)的原因：可以可以解決許多問(wèn)題解決許多問(wèn)題，行星運(yùn)動(dòng)的描述變得，行星運(yùn)動(dòng)的描述變得簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單。從運(yùn)動(dòng)的角度不同之處：從運(yùn)動(dòng)的角度不同之處：對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的描述相似之處：對(duì)天體運(yùn)動(dòng)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(yùn)行軌道都是圓行星的運(yùn)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(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，可知秋分經(jīng)冬至到春根據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，可知秋分經(jīng)冬至到春分的時(shí)間比從春分經(jīng)夏至到秋分的時(shí)間短，即秋分的時(shí)間比從春分經(jīng)夏至到秋分的時(shí)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(cè)量的誤差由把天體位置測(cè)量的誤差由10減少到減少到2行星運(yùn)動(dòng)三定律行星運(yùn)動(dòng)三定律第谷第谷（丹麥）（丹麥）開普勒（德國(guó)）開普勒（德國(guó)）天才數(shù)學(xué)家天才數(shù)學(xué)家為日心說(shuō)提供為日心說(shuō)提供數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)支持支持四年多的刻苦計(jì)算四年多的刻苦計(jì)算二十年的精心

4、觀測(cè)二十年的精心觀測(cè)8分的誤差分的誤差 否定否定19 種假設(shè)種假設(shè)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(yù)期真理超出了預(yù)期物理史上的物理史上的黃金搭檔黃金搭檔半長(zhǎng)軸半長(zhǎng)軸 aO焦點(diǎn)焦點(diǎn)焦點(diǎn)焦點(diǎn)半半短短軸軸b 所有的行星所有的行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道是圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道是橢圓橢圓，太，太陽(yáng)處在陽(yáng)處在所有橢圓所有橢圓的一個(gè)的一個(gè)焦點(diǎn)焦點(diǎn)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(duì)于對(duì)于每一個(gè)行星每一個(gè)行星而言，而言，太陽(yáng)和行星的連線太陽(yáng)和行星的連線在在相等的時(shí)間相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積。內(nèi)掃過(guò)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(diǎn)近日點(diǎn) v遠(yuǎn)日點(diǎn)遠(yuǎn)日點(diǎn)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(yùn)動(dòng)的情運(yùn)動(dòng)的情況示意圖，則下列說(shuō)法正確的是況示意圖，則下列說(shuō)法正確的是()A速度最大點(diǎn)是速度最大點(diǎn)是B點(diǎn)點(diǎn)B速度最小點(diǎn)是速度最小點(diǎn)是C點(diǎn)點(diǎn)Cm從從A到到B做減速運(yùn)動(dòng)做減速運(yùn)動(dòng)Dm從從B到到A做減速運(yùn)動(dòng)做減速運(yùn)動(dòng)C行星行星半長(zhǎng)軸半長(zhǎng)軸a106 km公轉(zhuǎn)周期公轉(zhuǎn)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(jié)結(jié) 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(zhǎng)軸的三次方半長(zhǎng)軸的三次方跟跟公轉(zhuǎn)周期公轉(zhuǎn)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(zhǎng)軸半長(zhǎng)軸 (x106 km)公轉(zhuǎn)周期公轉(zhuǎn)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(gè)一個(gè)與行星無(wú)關(guān)而與行星無(wú)關(guān)而只與太陽(yáng)（中只與太陽(yáng)（中心天體）有關(guān)心天體）有關(guān)的恒量的恒量！例題例題2 2 地球的公轉(zhuǎn)軌道接近圓，但彗星的運(yùn)動(dòng)軌道則是一個(gè)非常扁的橢圓.天文學(xué)家哈雷曾經(jīng)在1682年跟蹤過(guò)一顆彗星，他算出這顆彗星軌道的半長(zhǎng)軸約等于地球公轉(zhuǎn)半徑的18倍，并預(yù)言這顆彗星將每隔一定時(shí)間就會(huì)出現(xiàn).哈雷的預(yù)言得到證實(shí)，該彗星被命名為哈雷彗星.哈雷彗星最近出現(xiàn)的時(shí)間是1986年，請(qǐng)你根據(jù)開普勒行星運(yùn)動(dòng)第三定律(即=k，其中T為行星繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的周期，a為軌道的半長(zhǎng)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(shí)間是：則哈雷慧星下次出現(xiàn)的時(shí)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(yàn)猜測(cè)經(jīng)驗(yàn)猜測(cè)蓋渾說(shuō)蓋渾說(shuō)觀察歸納觀察歸納地心說(shuō)地心說(shuō)理論分析理論分析日心說(shuō)日心說(shuō)測(cè)量驗(yàn)證測(cè)量驗(yàn)證第第開研究開研究太陽(yáng)太陽(yáng)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(jié)論得出結(jié)論開三律開三律 1開普勒定律以極簡(jiǎn)明

10、的結(jié)論代替了龐大復(fù)雜開普勒定律以極簡(jiǎn)明的結(jié)論代替了龐大復(fù)雜的系統(tǒng)，使得計(jì)算行星的軌道半徑和它們的位置大的系統(tǒng)，使得計(jì)算行星的軌道半徑和它們的位置大大簡(jiǎn)化。大簡(jiǎn)化。 2行星運(yùn)動(dòng)三定律的發(fā)現(xiàn)為經(jīng)典天文學(xué)奠定了行星運(yùn)動(dòng)三定律的發(fā)現(xiàn)為經(jīng)典天文學(xué)奠定了基石，并導(dǎo)致了數(shù)十年后萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)。基石，并導(dǎo)致了數(shù)十年后萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)。1 1、多數(shù)行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道十分接近圓，太陽(yáng)處、多數(shù)行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道十分接近圓，太陽(yáng)處在在圓心圓心；2 2、對(duì)某一行星來(lái)說(shuō)，它繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度、對(duì)某一行星來(lái)說(shuō)，它繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度（或線速度大?。┎蛔儯葱行亲觯ɑ蚓€速度大?。┎蛔?，即行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)；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(zhuǎn)周期的二跟它的公轉(zhuǎn)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(shuō)地心說(shuō)”與與 “ “日心說(shuō)日心說(shuō)”地球是中心地球是中心太陽(yáng)是中心太陽(yáng)是中心宇宙無(wú)限宇宙無(wú)限（科學(xué)精神推動(dòng)了認(rèn)識(shí)發(fā)展）（科學(xué)精神推動(dòng)了認(rèn)識(shí)發(fā)展）二、二、開普勒三定律開普勒三定律1 1、軌道定律