第1節(jié)行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律

1、課課題題：行行星星的的運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)1 1、地心說、地心說內(nèi)容：內(nèi)容： 認(rèn)為地球是宇宙的中心，是認(rèn)為地球是宇宙的中心，是靜止不動(dòng)的。太陽、月亮及其他靜止不動(dòng)的。太陽、月亮及其他行星都圍繞地球運(yùn)動(dòng)行星都圍繞地球運(yùn)動(dòng) 代表人物：古希臘科學(xué)家和代表人物：古希臘科學(xué)家和哲學(xué)家亞里士多德和托勒密哲學(xué)家亞里士多德和托勒密2 2、日心說、日心說內(nèi)容：內(nèi)容： 認(rèn)為太陽是靜止不動(dòng)的，地認(rèn)為太陽是靜止不動(dòng)的，地球和其他行星都圍繞太陽運(yùn)行球和其他行星都圍繞太陽運(yùn)行代表人物：代表人物： 波蘭科學(xué)家哥白尼波蘭科學(xué)家哥白尼3 3、日心說的進(jìn)一步完善、日心說的進(jìn)一步完善 天才觀察者：天才觀察者： 第谷第谷布拉赫布拉赫 ( (丹麥

2、）丹麥）(2) (2) 開普勒：真開普勒：真理超出希望理超出希望 （德國）（德國）現(xiàn)現(xiàn)在在觀觀點(diǎn)點(diǎn) 地心說、日心說的共同錯(cuò)誤：地心說、日心說的共同錯(cuò)誤： 兩者都把天體的運(yùn)動(dòng)看得很神圣。兩者都把天體的運(yùn)動(dòng)看得很神圣。 認(rèn)為天體的運(yùn)動(dòng)必然是最完美、和諧的勻速圓周認(rèn)為天體的運(yùn)動(dòng)必然是最完美、和諧的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。 天體的運(yùn)動(dòng)與地面上的運(yùn)動(dòng)所遵循的力學(xué)規(guī)律也天體的運(yùn)動(dòng)與地面上的運(yùn)動(dòng)所遵循的力學(xué)規(guī)律也應(yīng)不同。應(yīng)不同。 這種神圣被開普勒的行星運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律和牛頓的天體動(dòng)這種神圣被開普勒的行星運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律和牛頓的天體動(dòng)力學(xué)規(guī)律給徹底的否定了力學(xué)規(guī)律給徹底的否定了開普勒說：天體運(yùn)動(dòng)軌道不是圓周開普勒說：天體運(yùn)動(dòng)

3、軌道不是圓周牛頓說：天體運(yùn)動(dòng)和地面物體運(yùn)動(dòng)一樣牛頓說：天體運(yùn)動(dòng)和地面物體運(yùn)動(dòng)一樣讓我們與兩位偉人一起暢游太空吧！讓我們與兩位偉人一起暢游太空吧！德國天文學(xué)家開普勒（德國天文學(xué)家開普勒（1571-16301571-1630）在最初研究他的導(dǎo)）在最初研究他的導(dǎo)師師丹麥偉大的天文學(xué)家第谷（丹麥偉大的天文學(xué)家第谷（1546-16011546-1601）連續(xù)）連續(xù)2020年年對(duì)行星的位置進(jìn)行觀測(cè)所記錄的數(shù)據(jù)時(shí)也是以行星繞太對(duì)行星的位置進(jìn)行觀測(cè)所記錄的數(shù)據(jù)時(shí)也是以行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的模型來思考問題的，但是所得結(jié)果陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的模型來思考問題的，但是所得結(jié)果卻與第谷的觀測(cè)數(shù)據(jù)至少有卻與第谷的觀測(cè)數(shù)

4、據(jù)至少有88的角度誤差。當(dāng)時(shí)公認(rèn)的的角度誤差。當(dāng)時(shí)公認(rèn)的第谷的觀測(cè)誤差不超過第谷的觀測(cè)誤差不超過22，開普勒想，這不容忽視的，開普勒想，這不容忽視的88也許是因?yàn)槿藗冋J(rèn)為行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)造成也許是因?yàn)槿藗冋J(rèn)為行星繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)造成的。至此，人們長期以來視為真理的觀念的。至此，人們長期以來視為真理的觀念天體做勻天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，第一次受到了懷疑。后來開普勒又仔細(xì)研速圓周運(yùn)動(dòng)，第一次受到了懷疑。后來開普勒又仔細(xì)研究了第谷的觀測(cè)資料，經(jīng)過四年多的刻苦計(jì)算先后否定究了第谷的觀測(cè)資料，經(jīng)過四年多的刻苦計(jì)算先后否定了了1919種設(shè)想，最后終于發(fā)現(xiàn)了天體運(yùn)行的規(guī)律開普勒三種設(shè)想，最后終于發(fā)現(xiàn)

5、了天體運(yùn)行的規(guī)律開普勒三大定律。大定律。三、開普勒定律開普勒第一定律：（橢圓軌道定律）開普勒第一定律：（橢圓軌道定律） 所有的行星圍繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道所有的行星圍繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個(gè)都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上焦點(diǎn)上開普勒第二定律：開普勒第二定律： 向量半徑（行星與太陽的連線）在相等的向量半徑（行星與太陽的連線）在相等的時(shí)間里掃過的面積相等。時(shí)間里掃過的面積相等。也就是說行星繞太陽運(yùn)動(dòng)是不等速的，離太陽也就是說行星繞太陽運(yùn)動(dòng)是不等速的，離太陽近時(shí)速度快，離太陽遠(yuǎn)時(shí)速度慢。這一定律進(jìn)近時(shí)速度快，離太陽遠(yuǎn)時(shí)速度慢。這一定律進(jìn)一步推翻了唯心主義的宇宙和諧理論，指出

6、了一步推翻了唯心主義的宇宙和諧理論，指出了自然界的真正的客觀屬性。自然界的真正的客觀屬性。 SAB=SCD=SEK 開普勒第三定律：開普勒第三定律： （周期定律）（周期定律）所有行星的軌道的長半軸的立方和公轉(zhuǎn)周所有行星的軌道的長半軸的立方和公轉(zhuǎn)周期的平方成正比。期的平方成正比。這一定律將太陽系變成了一個(gè)統(tǒng)一的物理這一定律將太陽系變成了一個(gè)統(tǒng)一的物理體系。體系。 R3/T2=KK是與行星無關(guān)的常量是與行星無關(guān)的常量 開普勒關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)的確切描述不開普勒關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)的確切描述不僅使人們?cè)趦H使人們?cè)?解決行星的運(yùn)動(dòng)學(xué)問題上有了依據(jù)，解決行星的運(yùn)動(dòng)學(xué)問題上有了依據(jù)，更澄清了更澄清了 人們多年來對(duì)天體運(yùn)

7、動(dòng)的神秘、模人們多年來對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的神秘、模糊的認(rèn)識(shí)，同糊的認(rèn)識(shí)，同 時(shí)也推動(dòng)了對(duì)天體動(dòng)力學(xué)問題的研時(shí)也推動(dòng)了對(duì)天體動(dòng)力學(xué)問題的研究。！究。！ 關(guān)于開普勒第三定律關(guān)于開普勒第三定律 的理解，下列說法中正的理解，下列說法中正確的是（確的是（ ）kTR23A.A.繞太陽運(yùn)行的行星軌道半徑越大，繞太陽運(yùn)行的行星軌道半徑越大，k k越大越大B.TB.T表示行星運(yùn)行的自轉(zhuǎn)的周期表示行星運(yùn)行的自轉(zhuǎn)的周期C.C.若地球繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道的半長軸為若地球繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道的半長軸為R R1 1，周期為，周期為T T1 1月球繞地球運(yùn)行的軌道半徑為月球繞地球運(yùn)行的軌道半徑為R R2 2, ,周期為周期為T T2 2，

8、則，則D.D.月球繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為月球繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R R2 2, ,周期為周期為T T2 2，人，人造地球衛(wèi)星的軌道半徑為造地球衛(wèi)星的軌道半徑為R R3 3周期為周期為T T3 3，如果套用開，如果套用開普勒第三定律則有：普勒第三定律則有：22322131TRTR23332232TRTR（20102010全國）全國）. .太陽系中的太陽系中的8 8大行星的軌道均可以近似看成大行星的軌道均可以近似看成圓軌道。下列圓軌道。下列4 4幅圖是用來描述這些行星運(yùn)動(dòng)所遵從的某幅圖是用來描述這些行星運(yùn)動(dòng)所遵從的某一規(guī)律的圖像。圖中坐標(biāo)系的橫軸是一規(guī)律的圖像。圖中坐標(biāo)系的橫軸是lg(T/Tlg(T/T0 0),),縱軸是縱軸是lg(R/Rlg(R/R0 0););這里這里T T和和R R分別是行