人類對行星運動規(guī)律的探索與認(rèn)識

1、第六章第六章 萬有引力與航天萬有引力與航天第第1 1節(jié)節(jié) 人類對行星運動規(guī)律人類對行星運動規(guī)律 的探索與認(rèn)識的探索與認(rèn)識第六章第六章 萬有引力與航天萬有引力與航天第第1 1節(jié)節(jié) 人類對行星運動規(guī)律人類對行星運動規(guī)律 的探索與認(rèn)識的探索與認(rèn)識人類走過的彎路：地心說人類走過的彎路：地心說同志們好，我同志們好，我是托勒密。我是托勒密。我認(rèn)為地球是不認(rèn)為地球是不動的！地球是動的！地球是宇宙的中心！宇宙的中心！所有的那些星所有的那些星球，如太陽、球，如太陽、月亮、火星、月亮、火星、金星等都在圍金星等都在圍著地球旋轉(zhuǎn)！著地球旋轉(zhuǎn)！日心說的提出日心說的提出同志們好，我是同志們好，我是哥白尼。我不同哥白尼。我

2、不同意托勒密前輩的意托勒密前輩的觀點。宇宙的中觀點。宇宙的中心應(yīng)該是太陽，心應(yīng)該是太陽，那些星球，如地那些星球，如地球、火星、金星、球、火星、金星、木星等都在圍著木星等都在圍著太陽旋轉(zhuǎn)！并且太陽旋轉(zhuǎn)！并且是勻速圓周運動是勻速圓周運動奧！奧！為了真理犧牲自己在所不惜！為了真理犧牲自己在所不惜！同志們好，我是同志們好，我是布魯諾。布魯諾。 我堅信我堅信“日心說日心說”的理的理論是正確的！哥論是正確的！哥白尼提出日心說，白尼提出日心說，但他不敢大膽的但他不敢大膽的明說，我偏要向明說，我偏要向世界宣戰(zhàn)世界宣戰(zhàn)“我支我支持日心說！持日心說！”讓大火來的更猛讓大火來的更猛烈些吧！為了真烈些吧！為了真理，死

3、了我一個理，死了我一個還有后來人！還有后來人！對日心說的支持對日心說的支持同志們好，我是同志們好，我是伽利略。我發(fā)明伽利略。我發(fā)明了了“天文望遠天文望遠鏡鏡”，并把它用，并把它用于天文觀測中！于天文觀測中！所以，在人類認(rèn)所以，在人類認(rèn)識宇宙的過程中識宇宙的過程中,我也功不可沒奧！我也功不可沒奧！對日心說的支持對日心說的支持同志們好，我是第谷。你們是不是首先看到了同志們好，我是第谷。你們是不是首先看到了我漂亮的胡子？我漂亮的胡子？他們稱我為他們稱我為“天才觀測家天才觀測家”，在我的有生之年，在我的有生之年，我把全身心都投入到行星位置的觀測中，之前我把全身心都投入到行星位置的觀測中，之前人們對天體

4、位置的觀測誤差在人們對天體位置的觀測誤差在100，我把誤差縮，我把誤差縮小到小到20，可是，可是，可是，可是，可是，可是我的數(shù)學(xué)沒有真正的學(xué)好，所以，空有大把大把的觀測數(shù)據(jù)，我的數(shù)學(xué)沒有真正的學(xué)好，所以，空有大把大把的觀測數(shù)據(jù)，我無法從中找到規(guī)律，嗚嗚嗚嗚我無法從中找到規(guī)律，嗚嗚嗚嗚于是，我在臨終之際，把我畢生的心血，所有的觀測數(shù)據(jù)給于是，我在臨終之際，把我畢生的心血，所有的觀測數(shù)據(jù)給了我的學(xué)生開普勒，這孩子數(shù)學(xué)非常好！了我的學(xué)生開普勒，這孩子數(shù)學(xué)非常好！“開普勒行星運動三定律開普勒行星運動三定律”出世出世開普勒開普勒同志們好，我是同志們好，我是開普勒。他們說開普勒。他們說我是我是“天才數(shù)學(xué)天

5、才數(shù)學(xué)家家”， 感謝我的感謝我的老師第谷的無私老師第谷的無私奉獻。通過對第奉獻。通過對第谷的觀測數(shù)據(jù)的谷的觀測數(shù)據(jù)的研究，我找到了研究，我找到了行星運動的規(guī)律。行星運動的規(guī)律。我發(fā)現(xiàn)，哥白尼我發(fā)現(xiàn)，哥白尼的日心說是正確的日心說是正確的，但是行星繞的，但是行星繞太陽的運行軌跡太陽的運行軌跡好像不是標(biāo)準(zhǔn)的好像不是標(biāo)準(zhǔn)的勻速圓周運動，勻速圓周運動，而是橢圓運動，而是橢圓運動，而且運動速率也而且運動速率也不是定值。具體不是定值。具體情況，你們?nèi)タ辞闆r，你們?nèi)タ次野l(fā)表的我發(fā)表的“開普開普勒行星運動定律勒行星運動定律”吧！吧！ 所有行星繞太陽的軌道都是橢圓，所有行星繞太陽的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個

6、焦點上。太陽處在橢圓的一個焦點上。焦點焦點太陽太陽焦點焦點開普勒第一定律（開一）：開普勒第一定律（開一）： 對任意一個行星來說，它與太陽的對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積。連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積。開普勒第二定律（開二）：開普勒第二定律（開二）： 所有行星的橢圓軌道的半長軸的三所有行星的橢圓軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。值都相等。表達式：表達式：a a3 3T T2 2= k= k半長軸半長軸行星繞太陽公轉(zhuǎn)行星繞太陽公轉(zhuǎn)的周期的周期開普勒第三定律（開三）：開普勒第三定律（開三）：行星行星半長軸半長軸(

7、x106km) 公轉(zhuǎn)周期公轉(zhuǎn)周期(天天)K值值水星水星5787.973.361018金星金星1082253.351018地球地球1493653.331018火星火星2286873.361018木星木星77843333.341018土星土星1426107593.331018天王星天王星2869306863.351018海王星海王星4495601883.341018月球月球0.384427.322 1.011013結(jié)結(jié) 論：論：k k值與中心天體有關(guān)，而與環(huán)繞天體無關(guān)！值與中心天體有關(guān)，而與環(huán)繞天體無關(guān)！v冥王星不冥王星不再是行星再是行星在捷克首都布拉格舉行的國際天文學(xué)聯(lián)合會大會就有關(guān)在捷克首都布

8、拉格舉行的國際天文學(xué)聯(lián)合會大會就有關(guān)行星新定義的決議草案進行表決。天文學(xué)家在會上表決行星新定義的決議草案進行表決。天文學(xué)家在會上表決通過了五號方案，冥王星降級了，不再被認(rèn)為是行星通過了五號方案，冥王星降級了，不再被認(rèn)為是行星了！。冥王星被定義為了！。冥王星被定義為“矮行星矮行星”，“矮行星矮行星”不是行不是行星，冥王星與行星地位無緣。星，冥王星與行星地位無緣。（2013年年 江蘇江蘇 ） 火星和木星沿各自的橢圓軌道繞太陽運行，根據(jù)開普勒火星和木星沿各自的橢圓軌道繞太陽運行，根據(jù)開普勒行星運動定律可知：行星運動定律可知： A、太陽位于木星運行軌道的中心、太陽位于木星運行軌道的中心 B、火星和木星

9、繞太陽運行速度的大小始終相等、火星和木星繞太陽運行速度的大小始終相等 C、火星與木星公轉(zhuǎn)周期之比的平方等于它們軌道半長、火星與木星公轉(zhuǎn)周期之比的平方等于它們軌道半長 軸之比的立方軸之比的立方 D、相同時間內(nèi)，火星與太陽連線掃過的面積等于木星、相同時間內(nèi)，火星與太陽連線掃過的面積等于木星 與太陽連線掃過的面積與太陽連線掃過的面積 實際上行星繞太陽的運動很接近圓，實際上行星繞太陽的運動很接近圓，在中學(xué)階段，可近似看成圓來處理。在中學(xué)階段，可近似看成圓來處理。 那么，開普勒三定律又變成什么樣子那么，開普勒三定律又變成什么樣子了呢？了呢？ 開三：所有行星的橢圓軌道的半長軸的三開三：所有行星的橢圓軌道的

10、半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。 開二：開二：對任意一個行星來說，它與太陽的對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積。連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積。 開一：所有行星繞太陽的軌道都是橢開一：所有行星繞太陽的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上。圓，太陽處在橢圓的一個焦點上。 行星繞太陽運動的軌道十分接近圓，行星繞太陽運動的軌道十分接近圓，太陽處在圓心；太陽處在圓心；所有行星軌道半徑的三次方跟它的公所有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。轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。 對某一行星來說，它繞太陽

11、做圓周運動的對某一行星來說，它繞太陽做圓周運動的 角速度（或線速度大?。┎蛔?，即行星做角速度（或線速度大?。┎蛔?，即行星做 勻速圓周運動；勻速圓周運動；表達式：表達式：r r3 3T T2 2= k= k1.關(guān)于開普勒行星運動的公式，以下關(guān)于開普勒行星運動的公式，以下說法正確的是（說法正確的是（ ） A. k是一個與行星無關(guān)的常數(shù)是一個與行星無關(guān)的常數(shù) B. 不同星球的行星，不同星球的行星，k值可能不同值可能不同 C. T表示行星運動的自轉(zhuǎn)周期表示行星運動的自轉(zhuǎn)周期 D. T表示行星運動的公轉(zhuǎn)周期表示行星運動的公轉(zhuǎn)周期v2.由于多數(shù)行星的運動軌跡接近圓，開譜由于多數(shù)行星的運動軌跡接近圓，開譜勒

12、行星運動規(guī)律在中學(xué)階段可以近似處理，勒行星運動規(guī)律在中學(xué)階段可以近似處理，其中包括：其中包括：v A 行星做勻速圓周運動行星做勻速圓周運動 v B 太陽處于圓周的中心太陽處于圓周的中心v C 中的中的R 即為圓周的半徑即為圓周的半徑 v D 所有行星的周期都和地球公轉(zhuǎn)的周期所有行星的周期都和地球公轉(zhuǎn)的周期v 相同相同kTR23v3. 一探空火箭未打中目標(biāo)而進入繞太陽一探空火箭未打中目標(biāo)而進入繞太陽的近似圓形軌道運行，軌道半徑是地球的近似圓形軌道運行，軌道半徑是地球繞太陽公轉(zhuǎn)半徑的倍，則探空火箭繞繞太陽公轉(zhuǎn)半徑的倍，則探空火箭繞太陽公轉(zhuǎn)周期為太陽公轉(zhuǎn)周期為_年年v4. 兩顆行星的質(zhì)量分別為兩顆行

13、星的質(zhì)量分別為m1和和m2,，它，它們繞太陽運轉(zhuǎn)軌道的半長軸分別為們繞太陽運轉(zhuǎn)軌道的半長軸分別為R1和和R2 , 如果如果m1=2m2 , R1=4R2。求它們的運。求它們的運行周期之比行周期之比T1:T2。v7.某行星沿橢圓軌道運行，遠日點A離太陽距離為a，近日點B離太陽距離為b，過遠日點時行星的速率為va，則過近日點時行星的速率為（ ）vA.vB.vC.vD.vaabvb vabavb vabavb vaabvb OabAABBCv8.月球繞地球運動的軌道半徑約為地球半徑的60倍，運動周期約為27天，應(yīng)用開普勒運動定律計算：在赤道平面內(nèi)離地多高時，人造地球衛(wèi)星隨地球一起運動，就像停留在天空

14、中不動一樣？（R地=6400km）36288kmv9.地球公轉(zhuǎn)軌道接近圓，彗星軌道是非常扁的橢圓。哈雷彗星半長軸是地球公轉(zhuǎn)半徑的18倍，最近出現(xiàn)的時間是1986年，請你算出哈雷彗星下次出現(xiàn)的大約年份。2062年v10.下表是土星的衛(wèi)星-土衛(wèi)五和土衛(wèi)六兩顆衛(wèi)星的一些參數(shù)，則兩衛(wèi)星相比較，下列判斷正確的是（ ）vA.土衛(wèi)五的公轉(zhuǎn)周期較小vB.土衛(wèi)六的轉(zhuǎn)動角速度較大vC.土衛(wèi)六的向心加速度小vD.土衛(wèi)五的公轉(zhuǎn)速度較大衛(wèi)星距土星距離/km半徑/km土衛(wèi)五527000765土衛(wèi)六12220002575ACDv直線復(fù)習(xí)題：v1、一質(zhì)點由靜止開始做勻加速直線運動，加速度大小為a1,經(jīng)時間t后開始做加速度為a

15、2的勻減速直線運動，再經(jīng)過t時間恰好回到出發(fā)點，則a1:a2=( )v2、沿平直公路做勻加速直線運動的汽車連續(xù)通過三根線桿，通過兩相鄰線桿之間所用時間分別是3s和2s，已知線桿間距為60m，求汽車的加速度和通過各線桿時的速度。1:3a=4/s2 v1=14m/s v2=26m/s v3=34m/s 1、神舟六號沿半徑為、神舟六號沿半徑為R的圓周繞地球運動，其周的圓周繞地球運動，其周期為期為T，如果飛船要返回地面，可在軌道上的某一，如果飛船要返回地面，可在軌道上的某一點點A處，將速率降低到適當(dāng)數(shù)值，從而使飛船沿著處，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的特殊橢圓軌道運動，橢圓和地球以地心為焦點的特殊橢圓軌道運動，橢圓和地球表面在表面在B點相切，如圖所示，如果地球半徑為點相切，如圖所示，如果地球半徑為R，求飛船由求飛船由A點到點到B點所需的時間。點所需的時間。RrAB23)1 (82RrTt一、開普勒行星運動三定律、萬有引力定律及相關(guān)物理學(xué)史。一、開普勒行星運動三定律、萬有引力定律及相關(guān)物理學(xué)史。 3 3、天體運動規(guī)律的探尋、開普勒行星運動定律、天體運動規(guī)律的探尋、開普勒行星運動定律、 萬有引力定律萬有引力定律 相