_1行星的運(yùn)動(dòng)

1、第六章 萬有引力與航天1 行星的運(yùn)動(dòng)1.1.知道地心說和日心說的基本內(nèi)容。知道地心說和日心說的基本內(nèi)容。 2.2.學(xué)習(xí)開普勒三大定律，能用三大定律解決問題。學(xué)習(xí)開普勒三大定律，能用三大定律解決問題。 3.3.了解人類對行星的認(rèn)識(shí)過程是漫長復(fù)雜的，是來了解人類對行星的認(rèn)識(shí)過程是漫長復(fù)雜的，是來之不易的。之不易的。 地心說地心說 地球是宇宙的中心，地球是宇宙的中心，是靜止不動(dòng)的，太陽、是靜止不動(dòng)的，太陽、月亮等各星體都圍繞月亮等各星體都圍繞地球做簡單而完美的地球做簡單而完美的圓周運(yùn)動(dòng)。圓周運(yùn)動(dòng)。 代表人物：代表人物：亞里士多亞里士多德最先提出，古希臘德最先提出，古希臘的托勒密加以完善。的托勒密加以

2、完善。托托 勒勒 密密日心說日心說 太陽是宇宙的中心，太陽是宇宙的中心，且太陽是靜止不動(dòng)且太陽是靜止不動(dòng)的，地球和其他行的，地球和其他行星都繞太陽做簡單星都繞太陽做簡單而完美的圓周運(yùn)動(dòng)。而完美的圓周運(yùn)動(dòng)。 代表人物：代表人物：波蘭科學(xué)家哥白尼波蘭科學(xué)家哥白尼 哥白尼（哥白尼（Nicolaus CopernicusNicolaus Copernicus，1473-15431473-1543），波蘭天文學(xué)家、日心），波蘭天文學(xué)家、日心說創(chuàng)立者，近代天文學(xué)的奠基人。說創(chuàng)立者，近代天文學(xué)的奠基人。 開普勒開普勒(JohannesKepler,1571-1630) 德國天文學(xué)家德國天文學(xué)家 開普勒三大定

3、律開普勒三大定律 第谷第谷 （1546-16011546-1601） 丹麥天文學(xué)家丹麥天文學(xué)家第谷（丹麥）第谷（丹麥）開普勒（德國）開普勒（德國）四年多的刻苦計(jì)算四年多的刻苦計(jì)算二十年的精心觀測二十年的精心觀測否定否定19 19 種假設(shè)種假設(shè)行星軌道為橢圓行星軌道為橢圓若是勻速圓若是勻速圓周運(yùn)動(dòng)周運(yùn)動(dòng)8 8分的誤差分的誤差 一一. .開普勒第一定律（橢圓定律）開普勒第一定律（橢圓定律）所有行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，所有行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。太陽處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。 思考：思考：第一定律說明了行星運(yùn)動(dòng)軌跡的形狀第一定律說明了行星運(yùn)動(dòng)軌跡的形狀, ,不同的行

4、星繞不同的行星繞太陽運(yùn)行的橢圓軌道相同嗎太陽運(yùn)行的橢圓軌道相同嗎? ? 提示：不同行星繞太陽運(yùn)行的橢圓軌道不一樣提示：不同行星繞太陽運(yùn)行的橢圓軌道不一樣, ,但這些軌道但這些軌道有一個(gè)共同的焦點(diǎn)有一個(gè)共同的焦點(diǎn), ,即太陽所處的位置。即太陽所處的位置。 二二. .開普勒第二定律（面積定律）開普勒第二定律（面積定律） 對任意一個(gè)行星來說，它與太陽的連線在相等的時(shí)間對任意一個(gè)行星來說，它與太陽的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積。內(nèi)掃過相等的面積。 思考思考: :行星沿著橢圓軌道運(yùn)行行星沿著橢圓軌道運(yùn)行, ,太陽位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)太陽位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上上, ,則行星在遠(yuǎn)日點(diǎn)的速率與在近日點(diǎn)的速率誰

5、大？則行星在遠(yuǎn)日點(diǎn)的速率與在近日點(diǎn)的速率誰大？ 行星在近日點(diǎn)的速率大于在遠(yuǎn)日點(diǎn)的速率。行星在近日點(diǎn)的速率大于在遠(yuǎn)日點(diǎn)的速率。 三三. .開普勒第三定律（周期定律）開普勒第三定律（周期定律）所有行星的橢圓軌道的半長軸的三次所有行星的橢圓軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等。方跟公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等。若用若用a a表示橢圓半長軸，表示橢圓半長軸，T T代表公轉(zhuǎn)周期，則開普代表公轉(zhuǎn)周期，則開普勒第三定律告訴我們：勒第三定律告訴我們：32akT例例1.1.我們假設(shè)地球繞太陽運(yùn)動(dòng)時(shí)的軌道半長軸為我們假設(shè)地球繞太陽運(yùn)動(dòng)時(shí)的軌道半長軸為a a地地，公，公轉(zhuǎn)周期為轉(zhuǎn)周期為T T地，地，火星繞

6、太陽運(yùn)動(dòng)時(shí)的軌道半長軸為火星繞太陽運(yùn)動(dòng)時(shí)的軌道半長軸為a a火，火，公轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn)周期為周期為T T火，火，那這些物理量之間應(yīng)該滿足怎樣的關(guān)系？那這些物理量之間應(yīng)該滿足怎樣的關(guān)系？ 3322aak()TT火日地日地日火日常量太陽系中的水星和金星均在各自的軌道上繞太陽運(yùn)動(dòng)，軌太陽系中的水星和金星均在各自的軌道上繞太陽運(yùn)動(dòng)，軌道半徑比為道半徑比為R R1 1：R R2 2=2=2：1 1，它們的質(zhì)量比為它們的質(zhì)量比為M M1 1：M M2 2=4=4：1 1，求，求它們繞太陽運(yùn)動(dòng)的周期比它們繞太陽運(yùn)動(dòng)的周期比T T1 1：T T2 2？練習(xí)練習(xí)1.1.32kRT由33122212RRTT解：解：2311

7、232281TRTR1282 2TT即即答：答：T T1 1：T T2 2為為2 21 ：開普勒三大定律的近似處理開普勒三大定律的近似處理 行星繞太陽運(yùn)動(dòng)軌道是圓，太陽處在圓心上。行星繞太陽運(yùn)動(dòng)軌道是圓，太陽處在圓心上。 對某一行星來說，它繞太陽做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度對某一行星來說，它繞太陽做圓周運(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)。（或線速度）不變，即行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 所有行星的軌道半徑的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的平方所有行星的軌道半徑的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的平方的比值都相等。的比值都相等。 1 1下列說法正確的是下列說法正確的是 ( )( )A.A.地球是宇宙的中心，太陽、月亮及

8、其他行星都繞地球運(yùn)地球是宇宙的中心，太陽、月亮及其他行星都繞地球運(yùn)動(dòng)動(dòng)B.B.太陽是宇宙的中心，所有天體都繞太陽運(yùn)動(dòng)太陽是宇宙的中心，所有天體都繞太陽運(yùn)動(dòng)C.C.太陽是靜止不動(dòng)的，地球和其他行星都繞太陽運(yùn)動(dòng)太陽是靜止不動(dòng)的，地球和其他行星都繞太陽運(yùn)動(dòng)D D.“地心說地心說”和哥白尼提出的和哥白尼提出的“日心說日心說”現(xiàn)在看來都是不現(xiàn)在看來都是不正確的正確的D D2.2.神舟六號(hào)沿半徑為神舟六號(hào)沿半徑為R R的圓周軌道繞地球運(yùn)動(dòng)，其周期為的圓周軌道繞地球運(yùn)動(dòng)，其周期為T T，如果飛船要返回地面，可在軌道上的某一點(diǎn)如果飛船要返回地面，可在軌道上的某一點(diǎn)A A處，將速率處，將速率降低到適當(dāng)數(shù)值，從而使飛船沿著以地心為焦點(diǎn)的特殊橢降低到適當(dāng)數(shù)值，從而使飛船沿著以地心為焦點(diǎn)的特殊橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，橢圓和地球