6.1行星运动课件.ppt

第一节第一节 行星的运动行星的运动 第六章第六章 万有引力与航天万有引力与航天目目标标引引领领：1.知道地心知道地心说说和日心和日心说说的基本内容及的基本内容及发发展展过过程程2.知道开普勒行星运知道开普勒行星运动动定律及建立定律及建立过过程程3.能能够够运用开普勒行星运运用开普勒行星运动动定律公式解定律公式解决有关行星运决有关行星运动问题动问题重点重点难难点：开普勒行星运点：开普勒行星运动动定律及定律及应应用用课前自主探究课前自主探究一、地心一、地心说说与日心与日心说说二、开普勒行星运动定律二、开普勒行星运动定律三、行星运动的近似处理三、行星运动的近似处理地心模型地心模型地心模型地心模型1 1、地心说、地心说一、科学的足迹一、科学的足迹代表人物代表人物：托勒密托勒密观点观点：地球地球是宇宙的中心，是是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮以及其静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕他行星都绕地球地球运动。运动。日心说模型日心说模型哥白尼雕像（加沙）哥白尼雕像（加沙）哥哥白白尼尼观观测测用用的的天天文文仪仪器器2 2、日心说、日心说观点观点：太阳太阳是静止不动的，地是静止不动的，地球和其他行星都在绕球和其他行星都在绕太阳太阳做做匀匀速圆周运动。速圆周运动。l十六世纪十六世纪“日心说日心说”创立之前的一千创立之前的一千多年中，多年中，“地心说地心说”一直占统治地位，一直占统治地位，并长期为教会所利用，宣称恒星天上并长期为教会所利用，宣称恒星天上面是最高天，也就是天神的住所。由面是最高天，也就是天神的住所。由于这一学说没有反映行星运动的本质，于这一学说没有反映行星运动的本质，经不起长时间的观测检验，后来为哥经不起长时间的观测检验，后来为哥白尼白尼“日心说日心说”所推翻。所推翻。“地心说地心说”统治很长时间的原统治很长时间的原因：因：符合人们的日常经验；符合人们的日常经验；符合宗教地球是宇宙的中心的说法。符合宗教地球是宇宙的中心的说法。第第 谷（丹麦）谷（丹麦）开普勒（德国）开普勒（德国）四年多的刻苦计算四年多的刻苦计算四十年的精心观测四十年的精心观测8分的误差分的误差 否定否定19 种假设种假设行星轨道为椭圆行星轨道为椭圆若是匀速圆若是匀速圆周运动周运动怎么回事怎么回事呢呢3 3、日心说的进一步完善、日心说的进一步完善潜心研究潜心研究 所有的行星围绕太阳运动的轨道所有的行星围绕太阳运动的轨道椭圆椭圆，太阳处在所有椭圆的一个太阳处在所有椭圆的一个焦点焦点上。上。开普勒第一定律开普勒第一定律（轨道定律）（轨道定律）二、开普勒行星运动规律二、开普勒行星运动规律焦点焦点焦点焦点开普勒第二定律：（面积定律）开普勒第二定律：（面积定律）对任意一个行星来说，它与太阳对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的的连线在相等的时间内扫过相等的面面积积。远日远日点速点速度小度小近日近日点速点速度大度大若若tAB=tCD=tEK，则则sAB=sCD=sEK 开普勒第三定律：开普勒第三定律：所有行星的椭圆轨道的半所有行星的椭圆轨道的半长轴的长轴的三次方三次方跟它的公转周期跟它的公转周期的的二次方二次方的比值都相等。的比值都相等。表达式：表达式：a a3 3T T2 2=k=k半长轴半长轴行星绕太阳行星绕太阳公转的周期公转的周期（周期定律）（周期定律）a太阳系九颗行星绕太阳运动的情景九颗行星绕太阳运动的情景 1、多数行星绕太阳运动的轨道十分、多数行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心；接近圆，太阳处在圆心；2、对某一行星来说，它绕太阳做圆、对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（或线速度大小）周运动的角速度（或线速度大小）不变，即行星做匀速圆周运动；不变，即行星做匀速圆周运动；3、所有行星轨道半径的三次方跟它、所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。的公转周期的二次方的比值都相等。三、实际上行星绕太阳的运动很接近圆，在三、实际上行星绕太阳的运动很接近圆，在中学阶段，可近似看成圆来处理问题，那么中学阶段，可近似看成圆来处理问题，那么开普勒三定律的形式又如何？开普勒三定律的形式又如何？观察八大行星图思考观察八大行星图思考2、金星与地球都在绕、金星与地球都在绕太阳运转太阳运转,那么金星上那么金星上的一天肯定比的一天肯定比24小时短小时短吗吗?1、海王星离太阳、海王星离太阳“最远最远”，绕太阳运动，绕太阳运动的公转周期最长，对的公转周期最长，对吗？吗？对对不是。观察发现：金星自转周期长不是。观察发现：金星自转周期长达达243天，比绕日公转周期天，比绕日公转周期227天还天还长，所以金星上的一昼夜相当于地长，所以金星上的一昼夜相当于地球上的球上的117天。天。合作解疑合作解疑对对开普勒定律的开普勒定律的认识认识1从空从空间间分布分布认识认识行星的行星的轨轨道都是道都是椭圆椭圆，所有，所有椭圆椭圆有一个有一个共同的焦点，太阳就在此焦点上，因此共同的焦点，太阳就在此焦点上，因此在行星的在行星的轨轨道上出道上出现现了近日点和了近日点和远远日点日点如如图图所示所示意意义义：第一定律告：第一定律告诉诉我我们们，尽管各行星的，尽管各行星的轨轨道大小不同，但它道大小不同，但它们们的共同的共同规规律是：所律是：所有行星都沿有行星都沿椭圆轨椭圆轨道道绕绕太阳运太阳运动动，太阳，太阳则则位于所有位于所有椭圆椭圆的一个公共焦点上否定了的一个公共焦点上否定了行星行星圆圆形形轨轨道的道的说说法，建立了正确的法，建立了正确的轨轨道道理理论论，给给出了太阳准确的位置出了太阳准确的位置2从速度大小从速度大小认识认识：行星靠近太阳：行星靠近太阳时时速度增大，速度增大，远远离太阳离太阳时时速度减小近日速度减小近日点速度最大，点速度最大，远远日点速度最小第二定日点速度最小第二定律又叫面律又叫面积积定律，如定律，如图图所示所示特特别别提醒：提醒：开普勒三定律是行星开普勒三定律是行星绕绕太阳运太阳运动动的的总结总结定律，定律，实实践表明践表明该该定律也适用于其他定律也适用于其他天体的运天体的运动动，如月球，如月球绕绕地球运地球运动动、卫卫星星绕绕木木星运星运动动，甚至是人造，甚至是人造卫卫星星绕绕地球运地球运动动等等例例1.下下列列关关于于开开普普勒勒对对于于行行星星运运动动规规律律的的认识认识的的说说法正确的是法正确的是()A所有行星所有行星绕绕太阳运太阳运动动的的轨轨道都是道都是椭圆椭圆B所有行星所有行星绕绕太阳运太阳运动动的的轨轨道都是道都是圆圆C所所有有行行星星的的轨轨道道的的半半长长轴轴的的二二次次方方跟跟公公转转周期的三次方的比周期的三次方的比值值都相同都相同D所有行星的公所有行星的公转转周期与行星的周期与行星的轨轨道的道的半径成正比半径成正比解析：解析：选选A.由开普勒第一定律知所有行星由开普勒第一定律知所有行星绕绕太阳运太阳运动动的的轨轨道都是道都是椭圆椭圆，太阳，太阳处处在在椭圆椭圆的的一个焦点上所以一个焦点上所以A正确，正确，B错误错误由开普由开普勒第三定律知所有行星的半勒第三定律知所有行星的半长轴长轴的三次方跟的三次方跟它的公它的公转转周期的二次方的比周期的二次方的比值值都相等，故都相等，故C、D错误错误例例2.某行星沿某行星沿椭圆轨椭圆轨道运行，道运行，远远日点日点离太阳的距离离太阳的距离为为a，近日点离太阳的距，近日点离太阳的距离离为为b，过远过远日点日点时时行星的速率行星的速率为为va，则过则过近日点近日点时时的速率的速率为为()【答案答案】C变变式式训训练练1如如图图所所示示是是行行星星m绕绕恒恒星星M运运动动的的情情况况示示意意图图，则则下下列列说说法法正正确确的的是是()A速度最大点是速度最大点是B点点B速度最小点是速度最小点是C点点Cm从从A到到B做减速运做减速运动动Dm从从B到到A做减速运做减速运动动 例例3.有一个名叫谷神的小行星，有一个名叫谷神的小行星，质质量量为为m1.001021 kg，它的，它的轨轨道半径道半径是地球是地球绕绕太阳运太阳运动动半径的半径的2.77倍，求倍，求谷神星谷神星绕绕太阳一周所需要的太阳一周所需要的时间时间变变式式训练训练2飞飞船沿半径船沿半径为为r的的圆圆周周绕绕地地球运球运转转，其周期，其周期为为T，如，如图图所示，如果所示，如果飞飞船要返回地面，可在船要返回地面，可在轨轨道上某一点道上某一点A处处将速率降低到适当将速率降低到适当值值，从而使，从而使飞飞船船沿着以地心沿着以地心为为焦点的焦点的椭圆轨椭圆轨道运行，道运行，椭圆椭圆与地球表面在与地球表面在B点相切，已知地球点相切，已知地球半径半径为为R，求，求飞飞船由船由A点运点运动动到到B点所点所需的需的时间时间课堂小结课堂小结二、行星运动定律二、行星运动定律1、第一定律（轨道定律）、第一定律（轨道定律）2、第二定律（面积定律）、第二定律（面积定律）3、第三定律（周期定律）、第三定律（周期定律）R 3/T2=k（K是一个只与中心天体质量有关的物理量）是一个只与中心天体质量有关的物理量）地球是中心地球是中心地球偏心地球偏心 太阳是中心太阳是中心宇宙无限宇宙无限（科学精神推动了认识发展）（科学精神推动了认识发展）一、地心说与日心说一、地心说与日心说