7.1行星的運動課件高一下學(xué)期物理人教版2

7.1行星的運動2023-2024學(xué)年高中物理必修第二冊第七章萬有引力與宇宙航行CONTENTS目錄contents地心說PART01日心說PART02開普勒三定律PART0301PART地心說導(dǎo)入新課由于地球自轉(zhuǎn)，人們很容易得出：地球是宇宙的中心，太陽、月亮及所有的星星都是繞地球轉(zhuǎn)動的。古代中國對宇宙的認(rèn)識西周時期蓋天說天圓如張蓋，地方如盤棋東漢張衡

渾天說天之包地，如殼之裹黃也以地球為中心托勒密地心說圖解地心說，最初由古希臘學(xué)者歐多克斯在公元前三世紀(jì)提出，后來經(jīng)托勒密（90-168）進一步發(fā)展而逐漸建立和完善起來。

托勒密地心說

地球是宇宙的中心,并且靜止不動,一切行星圍繞地球做圓周運動我們在地球上觀察到的火星軌跡是這樣的隨著人們對天體運動的不斷研究，發(fā)現(xiàn)“地心說”所描述的天體的運動

不僅復(fù)雜而且問題很多。02PART日心說隨著天文觀測不斷進步，“地心說”暴露出許多問題。逐漸被波蘭天文學(xué)家哥白尼(1473-1543)提出的“日心說”所取代。波蘭天文學(xué)家哥白尼經(jīng)過近四十年的觀測和計算，于1543年出版了《天體運行論》正式提出“日心說”。

日心說開啟了現(xiàn)代天文學(xué)的時代。后來的天文學(xué)家們，在新的模型的基礎(chǔ)上展開工作，讓整個天文學(xué)都獲得了長足的進步。

日心說太陽是宇宙的中心,并且靜止不動,一切行星都圍繞太陽做圓周運動。哥白尼“日心說”的傳播1592年羅馬鮮花廣場布魯諾為真理獻身（意大利哲學(xué)家布魯諾因維護“日心說”被教會燒死）因贊成“日心說”伽利略受到教廷的審判

1608年，荷蘭人李波爾賽在一次偶然的機會中發(fā)明了望遠鏡。伽利略在得知這一消息后，立刻親自動手制作了第一架天文望遠鏡，并不斷加以改進。伽利略利用他的望遠鏡發(fā)現(xiàn)了月球表面的環(huán)形山、金星月相、木星的衛(wèi)星、太陽黑子，發(fā)現(xiàn)了茫茫銀河由無數(shù)個恒星所組成。他個人極力支持哥白尼的日心說，著有《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》。“日心說”相對“地心說”能更完美地解釋天體的運動，但它并沒有在天文測算的精確度上有多大的提高。其后，許多天文學(xué)家對天體運動進行不斷的探索、完善，建立了最初的天體運動理論。近代早期最重要的觀測工作是由丹麥的第谷進行的。哥白尼之后，第谷連續(xù)20年對行星的位置進行了較仔細的測量，大大提高了測量的精確程度。在第谷之前，人們測量天體位置的誤差大約是10ˊ，第谷把這個不確定性減小到2ˊ。得出行星繞太陽做勻速圓周運動的模型。第谷·布拉赫（1546-1601）丹麥天文學(xué)家和占星學(xué)家“日心說”最終戰(zhàn)勝“地心說”的科學(xué)功臣。地心說和日心說的共同觀點都認(rèn)為天體運動必然是最完美、最和諧的勻速圓周運動。古人都把天體的運動看的很神圣，認(rèn)為天體的運動必然是最完美、最和諧的勻速圓周運動。行星的運動果真如此嗎？想一想德國的物理學(xué)家開普勒繼承和總結(jié)了他的導(dǎo)師第谷的全部觀測資料及數(shù)據(jù)，他得到的結(jié)果與第谷的觀察數(shù)據(jù)相差8ˊ，而當(dāng)時第谷公認(rèn)的誤差為2ˊ。開普勒經(jīng)過20年的研究和四年多的刻苦計算，先后否定了19種設(shè)想，最后終于計算出行星繞太陽運動的軌跡為橢圓，并總結(jié)為行星運動三大定律。德國天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家與占星家03PART開普勒三定律導(dǎo)入新課不同行星都在各自的軌道上繞太陽運行，行星運行的軌道有怎樣的特點？行星繞太陽運行的周期與距離太陽的遠近是否存在某種關(guān)系？

所有的行星圍繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在所有橢圓的一個焦點上。

說明：1.太陽并不是位于橢圓中心，而是位于焦點處。2.不同行星軌道不同，但所有軌道的有一個焦點重合。開普勒第一定律開普勒第一定律也常說成（橢圓）軌道定律

對于任意一個行星而言，它和太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積。說明：同一行星在近日點速率大于遠日點速率。開普勒第二定律開普勒第二定律也常說成面積定律MNR1R2

所有行星軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比都相等。猜想：a3/T2=k，你能猜出k可能跟誰有關(guān)嗎?行星？太陽？開普勒第三定律開普勒第三定律也常說成周期定律行星/衛(wèi)星半長軸（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結(jié)論：開普勒第三定律也適用于太陽系以外的其他環(huán)繞系統(tǒng)，不同的環(huán)繞系統(tǒng)，k值不同。k值與環(huán)繞天體無關(guān)，由中心天體決定。【驗證猜想】實際上，行星的軌道與圓十分接近（圖7.1-3），在中學(xué)階段的研究中我們可按圓軌道處理。行星運動的近似處理方法行星繞太陽運動的軌道近似為圓，太陽處于圓心。行星繞太陽做勻速圓周運動。所有行星軌道半徑的三次方與它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，即哥白尼勇于挑戰(zhàn)權(quán)威布魯諾為捍衛(wèi)真理走上火刑架第谷堅