行星的运动.ppt

思考：思考：行星按照怎样的规律运动呢？行星按照怎样的规律运动呢？2 2、“地心说地心说”和和“日心说日心说”的观点、代的观点、代 表人物分别是什么？表人物分别是什么？1 1、古代人对天体运动存在哪些看法？、古代人对天体运动存在哪些看法？预习课本，回答问题：预习课本，回答问题：1、地心说地心说代表人物：代表人物：托勒密托勒密观点：观点：地球是宇宙的中心，是静止不动的，地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动。太阳、月亮以及其他行星都绕地球运动。一、人们对行星运动的认识发展过程一、人们对行星运动的认识发展过程（1 1）统治很长时间的原因）统治很长时间的原因 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（2 2）托勒密）托勒密“地心说地心说”模型存在的问题模型存在的问题 随着世界航海事业的发展，人们希望借助星星随着世界航海事业的发展，人们希望借助星星的位置为船队导航，因而对行星的运动观测越来越的位置为船队导航，因而对行星的运动观测越来越精确，科学家经过长期观测及记录的大量的观测数精确，科学家经过长期观测及记录的大量的观测数据，用托勒密的据，用托勒密的“地心说地心说”模型很难得出完美的解模型很难得出完美的解答。答。一、人们对行星运动的认识发展过程一、人们对行星运动的认识发展过程2、日心说、日心说代表人物：代表人物：哥白尼哥白尼观点：观点：太阳才是宇宙的中心，太阳是静止不动的，太阳才是宇宙的中心，太阳是静止不动的，地球和其他行星都是围绕太阳做匀速圆周运动。一年地球和其他行星都是围绕太阳做匀速圆周运动。一年的周期是地球绕太阳公转一周的反映。的周期是地球绕太阳公转一周的反映。一、人们对行星运动的认识发展过程一、人们对行星运动的认识发展过程（1 1）哥白尼日心说为什么在发表一个世纪）哥白尼日心说为什么在发表一个世纪中完全被人们所忽视中完全被人们所忽视?在他的著作中，在他的著作中，“日心说日心说”只是一个只是一个“假设假设”。当时的欧洲正处于基督教改革与反改革的骚乱中。当时的欧洲正处于基督教改革与反改革的骚乱中。在哥白尼的著作中有一些很不精确的数据，根据在哥白尼的著作中有一些很不精确的数据，根据 这些数据得出的计算结果不能很好地与行星位置这些数据得出的计算结果不能很好地与行星位置 的观测结果相符合。的观测结果相符合。（2 2）日心说完全正确吗）日心说完全正确吗？一、人们对行星运动的认识发展过程一、人们对行星运动的认识发展过程3、对天体运动的进一步研究、对天体运动的进一步研究(1)天才观察者：天才观察者：第谷第谷布拉赫布拉赫第第第第 谷（丹麦）谷（丹麦）谷（丹麦）谷（丹麦）哥白尼的宇宙体系动摇了基督教宇宙体系的根哥白尼的宇宙体系动摇了基督教宇宙体系的根基，但它并没有在天文测算的精确度上有多大的提基，但它并没有在天文测算的精确度上有多大的提高。近代早期最重要的观测工作是由丹麦的第谷高。近代早期最重要的观测工作是由丹麦的第谷（1546-16011546-1601）进行的，他成功的把观测误差缩小到）进行的，他成功的把观测误差缩小到2 2分。分。一、人们对行星运动的认识发展过程一、人们对行星运动的认识发展过程 1609年开普勒在新天文学一书中公布了开普勒第一、第二定律，1619年又公布了开普勒第三定律。(2)真理超出希望真理超出希望 开普勒开普勒（1571-16301571-1630）是继哥白）是继哥白尼之后第一个站出来捍卫太阳中心尼之后第一个站出来捍卫太阳中心说并在天文学方面有突破性成就的说并在天文学方面有突破性成就的人物。人物。一、人们对行星运动的认识发展过程一、人们对行星运动的认识发展过程 所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。阳处在椭圆的一个焦点上。1、开普勒第一定律二、开普勒三定律二、开普勒三定律1、开普勒第一定律、开普勒第一定律探究活动一探究活动一动画：椭圆特征（1）椭圆）椭圆：平面内与两个定点平面内与两个定点F1、F2的距离之和等于常数的距离之和等于常数（大于（大于|F1F2|）的点的轨迹叫做）的点的轨迹叫做椭圆椭圆，这两个定点叫做椭圆的，这两个定点叫做椭圆的焦点，焦点，两焦点间的距离叫做两焦点间的距离叫做焦距焦距。半长轴半长轴：|0A1|=|0A2|半短轴：半短轴：|0B1|=|0B2|焦点：焦点：F1、F2焦距：焦距：|F1F2|（2）当焦距长度变化时，曲线会变成什么形状？）当焦距长度变化时，曲线会变成什么形状？（3）当两焦点重合时，曲线会变成什么形状？）当两焦点重合时，曲线会变成什么形状？1、开普勒第一定律、开普勒第一定律 对于任意一个行星来说，它与太阳的连线在对于任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。相等的时间内扫过相等的面积。2、开普勒第二定律二、开普勒三定律二、开普勒三定律由扇形面积由扇形面积 由上可知，在由上可知，在S相同，时间相同，时间t也相同时，半径也相同时，半径r越小，越小，则速度则速度v越大。越大。你能分析近日点与远日点速度大小关系吗？2、开普勒第二定律、开普勒第二定律 行星运动绕太阳运动的轨道是什行星运动绕太阳运动的轨道是什么形状？么形状？地球地球圆？圆？探究活动二探究活动二2、开普勒第二定律、开普勒第二定律结论：秋冬两季比春夏两季时间短结论：秋冬两季比春夏两季时间短请计算一下春夏秋冬的时间请计算一下春夏秋冬的时间年份春分夏至秋分冬至20063/216/219/2312/2220073/216/229/2312/2220083/206/219/2212/2120093/206/219/2312/222、开普勒第二定律、开普勒第二定律 原原因因分分析析：假假设设地地球球绕绕太太阳阳的的运运动动是是一一个个椭椭圆圆运运动动,太太阳阳在在焦焦点点上上,根根据据曲曲线线运运动动的的特特点点，得得在在秋秋分分到到冬冬至至再再到到春春分分的的时时间间比比从从春春分分到到夏夏至至再再到到秋秋分分的的时时间间短短，所以秋冬两季比春夏两季要短。所以秋冬两季比春夏两季要短。2、开普勒第二定律、开普勒第二定律 所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。公转周期的二次方的比值都相等。太阳行星FaOa：半长轴T：公转周期3、开普勒第三定律二、开普勒三定律二、开普勒三定律 分组计算完成表格，验证开普勒第三定律分组计算完成表格，验证开普勒第三定律探究活动三探究活动三3、开普勒第三定律、开普勒第三定律行星行星半半长轴长轴a(106km)公公转转周期周期T(天天)a3T2k水星水星5787.97金星金星108225地球地球149365火星火星228687木星木星7784333土星土星142610759天王星天王星286930686海王星海王星449560188 卫星是否有类似性质？那么卫星是否有类似性质？那么k值与哪些因值与哪些因素有关呢？素有关呢？3、开普勒第三定律、开普勒第三定律结论：结论：k值与中心天体有关，而与环绕天体无关卫卫星星半半长轴长轴a(10106 6km)km)公公转转周期周期T(天天)a3T2k同步同步卫卫星星0.04240.04241 1月球月球0.38440.384427.3327.33土土卫卫七七1.48101.481023.323.3土土卫卫六六3.56103.561079.3379.33（1 1 1 1）开普勒定律不仅适用于行星，也）开普勒定律不仅适用于行星，也）开普勒定律不仅适用于行星，也）开普勒定律不仅适用于行星，也适用于卫适用于卫适用于卫适用于卫 星星星星，只不过此时只不过此时只不过此时只不过此时比值比值比值比值 k k 是由中心天体所是由中心天体所是由中心天体所是由中心天体所 决定的决定的决定的决定的另一恒量另一恒量另一恒量另一恒量。（2 2 2 2）开普勒定律是总结行星运动的观察结果而）开普勒定律是总结行星运动的观察结果而）开普勒定律是总结行星运动的观察结果而）开普勒定律是总结行星运动的观察结果而 总结归纳出来的规律，它们总结归纳出来的规律，它们总结归纳出来的规律，它们总结归纳出来的规律，它们每一条都是经每一条都是经每一条都是经每一条都是经 验定律验定律验定律验定律。3、开普勒第三定律、开普勒第三定律 什么情况下椭圆可以与圆什么情况下椭圆可以与圆很接近很接近？回忆思考：回忆思考：行星的轨道与圆十分接近，在高中我们行星的轨道与圆十分接近，在高中我们一般按一般按圆圆处理，因此：处理，因此：、行星围绕太阳运动的轨道可以认为是圆，太阳处在圆心。、行星围绕太阳运动的轨道可以认为是圆，太阳处在圆心。、行星绕太阳做匀速圆周运动。、行星绕太阳做匀速圆周运动。、所有行星的轨道半径的三次方跟公转周期的二次方的比、所有行星的轨道半径的三次方跟公转周期的二次方的比 值都相等。值都相等。总体来说，就是变速椭圆运动作为匀速圆总体来说，就是变速椭圆运动作为匀速圆 周运动处理，对应的半长轴即为圆的半径周运动处理，对应的半长轴即为圆的半径。三、行星运动近似处理方法三、行星运动近似处理方法 神舟六号沿半径为神舟六号沿半径为R R的圆周绕地球运动，其周期的圆周绕地球运动，其周期为为T T，如果飞船要返回地面，可在轨道上的某一点，如果飞船要返回地面，可在轨道上的某一点A A处，将速率降处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的特殊椭圆轨道运低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的特殊椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在动，椭圆和地球表面在B B点相切，如图所示，如果地球半径为点相切，如图所示，如果地球半径为R R，求飞船由求飞船由A A点到点到B B点所需的时间点所需的时间。四、巩固提高四、巩固提高解题要点：（1）使用开普勒第三定解决问题时切记k是由中心天 体决定的常数与环绕天体无关，与环绕天体的 半径无关，如果轨道为圆，则R为转动半径，如 果轨道为椭圆则R应为半长轴。（2）要准确分析计算出飞船在椭圆轨道上运行时半 长轴的大小。（3）注意A点到B点的时间和周期的关系。明确明确日心说与地心说的代表人物与主要观点日心说与地心说的代表人物与主要观点 明确明确第一定律反映了行星运动的轨迹是椭圆第一定律反映了行星运动的轨迹是椭圆 第二定律描述了行星在近日点的速率最大，在第二定律描述了行星在近日点的速率最大，在远日点的速率最小。远日点的速率最小。第三定律揭示了轨道半长轴与公转周期的定量第三定律揭示了轨道半长轴与公转周期的定量关系。关系。在近似计算在近似计算中可以认为行星都以太阳为圆心做匀速中可以认为行星都以太阳为圆心做匀速圆周运动。圆周运动。小结小结教材第教材第3636页页“问题与练习问题与练习”1 1，2 2，3 3，4 4 作业作业