【課件】行星的運(yùn)動(dòng) 2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊(cè)

第1節(jié)行星的運(yùn)動(dòng)第七章萬(wàn)有引力與宇宙航行同學(xué)們，2020年是中國(guó)航天的超級(jí)2020，這些高光時(shí)刻值得銘記。1.6月23日，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)第55顆衛(wèi)星,北斗系統(tǒng)終于完成全部組網(wǎng)星座發(fā)射任務(wù)，正式建成！2.7月23日，天問(wèn)一號(hào)搭乘長(zhǎng)征五號(hào)遙四火箭成功升空，開(kāi)啟前往火星數(shù)億千米的旅程。3.11月24日嫦娥五號(hào)發(fā)射成功，挑戰(zhàn)月球采樣返回。同學(xué)們，你們知道人類最開(kāi)始認(rèn)識(shí)宇宙的方法是什么嗎，東西方觀測(cè)與發(fā)展有什么不一樣嗎？1.知道地心說(shuō)和日心說(shuō)的內(nèi)容及爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。2.明確開(kāi)普勒三大定律,能應(yīng)用三定律分析問(wèn)題。3.理解人們對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)過(guò)程是漫長(zhǎng)而復(fù)雜的，真理是來(lái)之不易的。知識(shí)點(diǎn)一：地心說(shuō)和日心說(shuō)人類初步探索宇宙的方法：看天中國(guó)西方高山圍起了大地，而天空則高懸在高山之上。每天太陽(yáng)橫穿過(guò)天空，然后潛入地下隧道，到了第二天，再?gòu)臇|方升起。繼續(xù)觀察中國(guó)陰陽(yáng)歷二十八星宿西方埃及歷法二十八星宿“看天”在中國(guó)，雖然人們很早就進(jìn)行了天星觀測(cè)并取得了非凡的成就，但是由于封建集權(quán)的限制，沒(méi)有形成系統(tǒng)的研究。而西方，在亞里士多德提出球星大地的基礎(chǔ)上進(jìn)入了宇宙模型建立的階段。代表人物：托勒密地球是宇宙的中心,并且靜止不動(dòng),一切行星圍繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)。地心說(shuō)代表人物：哥白尼太陽(yáng)是宇宙的中心,并且靜止不動(dòng),一切行星都圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)。日心說(shuō)“日心說(shuō)”相對(duì)“地心說(shuō)”能更完美地解釋天體的運(yùn)動(dòng)，但它并沒(méi)有在天文測(cè)算的精確度上有多大的提高。其后，許多天文學(xué)家對(duì)天體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行不斷的探索、完善，建立了最初的天體運(yùn)動(dòng)理論。近代早期最重要的觀測(cè)工作是由丹麥的第谷進(jìn)行的?！叭招恼f(shuō)”是怎樣戰(zhàn)勝“地心說(shuō)”的呢？

第谷是“日心說(shuō)”最終戰(zhàn)勝“地心說(shuō)”的科學(xué)功臣。哥白尼之后，第谷連續(xù)20年對(duì)行星的位置進(jìn)行了較仔細(xì)的測(cè)量，大大提高了測(cè)量的精確程度。在第谷之前，人們測(cè)量天體位置的誤差大約是10’，第谷把這個(gè)不確定性減小到2’。得出行星繞太陽(yáng)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的模型。第谷（1546-1601）

德國(guó)的物理學(xué)家開(kāi)普勒繼承和總結(jié)了他的導(dǎo)師第谷的全部觀測(cè)資料及數(shù)據(jù)，他得到的結(jié)果與第谷的觀察數(shù)據(jù)相差8’，而當(dāng)時(shí)第谷公認(rèn)的誤差為2’。開(kāi)普勒經(jīng)過(guò)20年的研究和四年多的刻苦計(jì)算，先后否定了19種設(shè)想，最后終于計(jì)算出行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌跡為橢圓，并總結(jié)為行星運(yùn)動(dòng)三大定律。知識(shí)點(diǎn)二：開(kāi)普勒定律1.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。說(shuō)明：（1）太陽(yáng)并不是位于橢圓中心，而是位于焦點(diǎn)處。（2）不同行星軌道不同，但所有軌道的焦點(diǎn)重合。做一做繪制橢圓實(shí)驗(yàn)器材：細(xì)繩、圖釘、白紙、木板。實(shí)驗(yàn)步驟（1）把白紙鋪在木板上，然后按上圖釘。（2）把細(xì)繩的兩端系在圖釘上。（3）用一支鉛筆緊貼著細(xì)繩滑動(dòng)，使繩始終保持張緊狀態(tài)。（4）畫(huà)出的軌跡就是橢圓，圖釘在紙上留下的痕跡叫作橢圓的焦點(diǎn)。焦點(diǎn)半長(zhǎng)軸a細(xì)繩焦點(diǎn)O思考：保持繩長(zhǎng)不變，當(dāng)兩焦點(diǎn)不斷靠近時(shí)，橢圓形狀如何變化？焦點(diǎn)重合時(shí)，半長(zhǎng)軸轉(zhuǎn)變?yōu)槭裁矗慨?dāng)兩焦點(diǎn)不斷靠近時(shí)橢圓形狀逐漸趨近于圓，焦點(diǎn)重合時(shí)，半長(zhǎng)軸轉(zhuǎn)變圓的半徑。2.開(kāi)普勒第二定律(面積定律）對(duì)于任意一個(gè)行星而言，它和太陽(yáng)的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)相等的面積。說(shuō)明：行星在近日點(diǎn)速率大于遠(yuǎn)日點(diǎn)速率。你認(rèn)為春夏兩季的時(shí)間長(zhǎng)還是秋冬兩季的時(shí)間長(zhǎng)？春夏兩季（186天）比秋冬兩季（179天）要長(zhǎng)。3.開(kāi)普勒第三定律（周期定律）（1）內(nèi)容：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。F2F1地球半長(zhǎng)軸aa3T2=k若用a代表橢圓軌道的半長(zhǎng)軸，T代表公轉(zhuǎn)周期，開(kāi)普勒第三定律（2）比值k是與行星無(wú)關(guān)而只與圍繞的中心天體的質(zhì)量有關(guān)的常量所以比值k

是一個(gè)對(duì)所有行星都相同的常量。行星/衛(wèi)星半長(zhǎng)軸（106km）周期（天）k（m3/s2）水星5787.97金星108225地球149365火星228687木星7784333土星142610759天王星287030660海王星449860148月球0.384427.3同步衛(wèi)星0.042413.36×10183.36×10183.36×10183.36×10183.36×10183.36×10183.37×10183.37×10181.03×10131.03×1013(3)開(kāi)普勒第三定律也適用于太陽(yáng)系以外的其他環(huán)繞系統(tǒng)，不同的環(huán)繞系統(tǒng)，k值不同。(4)k值與環(huán)繞天體無(wú)關(guān)，由中心天體決定。（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。（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（或線速度）不變，即行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。（3）所有行星軌道半徑r的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期T的二次方的比值都相等，即r3/T2

＝k。4.開(kāi)普勒三定律近似處理1.關(guān)于行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng),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.行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)時(shí),太陽(yáng)位于行星軌道的中心處

C.離太陽(yáng)越近的行星運(yùn)動(dòng)周期越長(zhǎng)

D.所有行星的軌道半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等D

B3.下列關(guān)于天體運(yùn)動(dòng)說(shuō)法正確的是(

)A.地球是宇宙的中心,太陽(yáng)、月亮及其他行星都繞地球運(yùn)動(dòng)

B.太陽(yáng)是宇宙的中心,所有天體都繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)

C.太陽(yáng)是靜止不動(dòng)的,地球和其他行星都繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)

D.“地心說(shuō)”和“日心說(shuō)”現(xiàn)在看來(lái)都是不正確的D一、地