7.1 行星的運(yùn)動(dòng) 課件高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊(cè)-1

第一節(jié)

行星的運(yùn)動(dòng)2024/10/16行星都繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)嗎？其軌跡是什么？希望研究什么問(wèn)題？浩瀚的宇宙對(duì)宇宙有什么感覺(jué)？

托勒密地心說(shuō)任務(wù)一：了解地心說(shuō)到日心說(shuō)的探索歷程和宇宙觀的轉(zhuǎn)變托勒密的地心說(shuō)的基本觀點(diǎn)分別是什么？有什么價(jià)值？

地心說(shuō)-----托勒密建立和完善。

地心說(shuō)的建立與發(fā)展

基本觀點(diǎn)：1.地球是球體。2.地球是靜止不動(dòng)的，而且處于宇宙的中心,從地球向外，依次有月球、水星、金星、太陽(yáng)、火星、木星和土星,再外面是鑲嵌著所有恒星的天球——恒星天。最外面，是推動(dòng)天體運(yùn)動(dòng)的原動(dòng)天。3.所有日月星辰都圍繞地球勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。地心說(shuō)面臨的問(wèn)題：無(wú)法解釋觀測(cè)到的行星的逆行，古人認(rèn)為天體的運(yùn)動(dòng)是神圣的，必然是最完美，最和諧的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。解釋辦法：提出本輪（小圓）和均輪（大圓）的模型。但為了與觀察結(jié)果更好地符合，每個(gè)行星不止一個(gè)本輪，結(jié)果“輪上輪”的總數(shù)達(dá)到80多個(gè)，還要引入“偏心點(diǎn)”“偏心等距點(diǎn)”等復(fù)雜概念?！旅鼏?wèn)題是缺少簡(jiǎn)潔性。選擇繼續(xù)相信原來(lái)的理論？還是選擇相信物理規(guī)律的簡(jiǎn)潔和諧美？日心說(shuō)的建立與發(fā)展在公元前300多年的赫拉克里特和阿里斯塔克斯就已經(jīng)提到過(guò)太陽(yáng)是宇宙的中心，地球圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)。完整的日心說(shuō)宇宙模型是由波蘭天文學(xué)家哥白尼在1543年發(fā)表的《天體運(yùn)行論》中提出?；居^點(diǎn)：（1）太陽(yáng)是不動(dòng)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(yáng)公轉(zhuǎn)。（2）月球是地球的衛(wèi)星，它在以地球?yàn)橹行牡膱A軌道上每月繞地球轉(zhuǎn)一周，并隨地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)。（3）地球每天自轉(zhuǎn)一周，天穹實(shí)際上不轉(zhuǎn)動(dòng)，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。

日心說(shuō)

太陽(yáng)是世界的中心,并且靜止不動(dòng),一切行星都圍繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)。哥白尼否定地心說(shuō)的決定性因素是證據(jù)：伽利略發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡，發(fā)現(xiàn)了木星的行星，說(shuō)明地球不是所有天體的中心?！叭招恼f(shuō)”對(duì)天體的描述大為簡(jiǎn)化，同時(shí)打破了過(guò)去認(rèn)為其它天體和地球截然有別的界限，是一項(xiàng)真正的科學(xué)革命。這種學(xué)說(shuō)和宗教的主張是相反的。為宣傳和捍衛(wèi)這個(gè)學(xué)說(shuō)，意大利學(xué)者布魯諾被宗教裁判所活活燒死。伽利略受到殘酷的迫害，后人把歷史上這樁勇敢的壯舉形容為：“哥白尼攔住了太陽(yáng)，推動(dòng)了地球?！钡匦恼f(shuō)和日心說(shuō)意大利鮮花廣場(chǎng)任務(wù)二：從圓軌道到橢圓軌道的探究過(guò)程，并理解開(kāi)普勒第二定律

丹麥偉大的天文學(xué)家第谷連續(xù)21年對(duì)777顆恒星與行星的位置進(jìn)行觀測(cè)并記錄了精確的數(shù)據(jù)，把觀測(cè)的誤差由10角分提高到了2角分。第谷開(kāi)普勒

德國(guó)天文學(xué)家開(kāi)普勒（1571-1630）在最初研究他的導(dǎo)師家第谷（1546-1601）所記錄的數(shù)據(jù)時(shí)，也是以行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的模型來(lái)思考問(wèn)題的。但是70余次嘗試所得結(jié)果卻與第谷的觀測(cè)數(shù)據(jù)至少有8分的角度誤差。當(dāng)時(shí)公認(rèn)的第谷的觀測(cè)誤差不超過(guò)2角分。對(duì)此你有什么想法？開(kāi)普勒想，這不容忽視的8角分也許是因?yàn)槿藗冋J(rèn)為行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所造成的。至此，人們長(zhǎng)期以來(lái)視為真理的觀念——天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，第一次受到了懷疑（證據(jù)）。后來(lái)開(kāi)普勒又仔細(xì)研究了第谷的觀測(cè)資料，經(jīng)過(guò)四年多的刻苦計(jì)算先后否定了19種開(kāi)普勒三大定律。開(kāi)普勒得出行星運(yùn)動(dòng)的三大定律歷時(shí)16年。開(kāi)普勒開(kāi)普勒第一定律

所有的行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)處在所有橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上畫(huà)橢圓

橢圓和圓之間存在什么關(guān)系？橢圓存在始終不變的量嗎？符合科學(xué)家認(rèn)為的宇宙是簡(jiǎn)單與和諧的觀點(diǎn)嗎？

太陽(yáng)在什么位置？不同行星軌道的共同特點(diǎn)點(diǎn)是什么？橢圓軌道對(duì)宇宙觀的貢獻(xiàn)是什么？對(duì)科學(xué)探究的貢獻(xiàn)是什么？

運(yùn)動(dòng)軌道是橢圓，線速度大小還不變嗎？依據(jù)是什么？是否還存在充滿簡(jiǎn)潔和諧美的線速度規(guī)律？開(kāi)普勒第二定律：對(duì)任意一個(gè)行星來(lái)說(shuō)，它與太陽(yáng)的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等。你發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？所有行星的半長(zhǎng)軸的三次方與周期的平方的比值都相等，月球、衛(wèi)星的比值也相等K值與環(huán)繞天體無(wú)關(guān)，與中心天體有關(guān)任務(wù)三：探究行星運(yùn)動(dòng)的周期規(guī)律行星/衛(wèi)星半長(zhǎng)軸

a（天文單位）周期T（地球公轉(zhuǎn)）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這個(gè)K值與什么因素有關(guān)？開(kāi)普勒第三定律1.a指橢圓軌道的半長(zhǎng)軸，T指行星運(yùn)動(dòng)的周期2.k是一個(gè)常數(shù)，對(duì)于繞同一中心天體運(yùn)動(dòng)的行星來(lái)說(shuō)，k的大小與行星無(wú)關(guān)，只與中心天體有關(guān)公式表述：行星的軌道雖然是橢圓，但接近于圓形開(kāi)普勒三定律只適用于行星繞太陽(yáng)嗎？還適用哪些情況？在中學(xué)階段，我們將橢圓軌道按照?qǐng)A形軌道處理，則開(kāi)普勒定律描述為：1.行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道十分接近圓，太陽(yáng)處在圓心1.所有的行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)處在所有橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上2.對(duì)于每一個(gè)行星而言，太陽(yáng)和行星的聯(lián)線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積3.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2.對(duì)于某一行星來(lái)說(shuō)，它繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度（或線速度）不變，即行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)3.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

即R3/T2=k開(kāi)普勒第一定律（軌道定律）

所有的行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)處在所有橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。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)和行星的聯(lián)線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積。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。開(kāi)普勒三大定律例1.有兩個(gè)人造地球衛(wèi)星，它們繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道半徑之比是1：2，則它們繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的周期之比為

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設(shè)兩人造地球衛(wèi)星的軌道半徑分別為r1、r2，周期分別為T(mén)1、T2，且r1：r2＝1：2，則根據(jù)開(kāi)普勒第三定律所以比值法處理天體運(yùn)動(dòng)例2.關(guān)于行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的下列說(shuō)法中正確的是：（）A.所有行星都在同一橢圓軌道上繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)B.行星軌道的半長(zhǎng)軸越長(zhǎng)，自轉(zhuǎn)周期越大C.行星軌道的半長(zhǎng)軸越長(zhǎng)，公轉(zhuǎn)周期越大D.水星離太陽(yáng)“最近”，公轉(zhuǎn)周期最短CD3.木星繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)的周期為地球繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)的周期的12倍，則木星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道半長(zhǎng)軸約為地球繞太陽(yáng)運(yùn)行軌道半長(zhǎng)軸的（