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第七章 万有引力与航天第一节第一节 行星的运动行星的运动古人对天体运动有古人对天体运动有哪些看法？哪些看法？一、地心说和日心说一、地心说和日心说地心说地心说日心说日心说代表人物代表人物基本论点基本论点缺点缺点托勒密托勒密哥白尼哥白尼地球是宇宙的地球是宇宙的中心，是静止中心，是静止不动的不动的宇宙的中心是宇宙的中心是太阳太阳描述天体的运描述天体的运动遇到了困难动遇到了困难太阳不是宇宙的中太阳不是宇宙的中心，行星绕太阳的心，行星绕太阳的运动轨道不是圆运动轨道不是圆1616世纪，波世纪，波兰天文学家兰天文学家哥白尼依据哥白尼依据天文观测的天文观测的大量资料经大量资料经过过4040多年的多年的天文观测和天文观测和潜心探讨，潜心探讨，提出提出“日心日心体系体系”宇宙宇宙图景图景 哥白尼的天体运行论及其运用过的观测、计算仪器复制品这是哥白尼依据观测绘这是哥白尼依据观测绘制的月球表面制的月球表面哥白尼的日心说哥白哥白尼的尼的铜像铜像伽利略在讲解伽利略在讲解他的观测发觉他的观测发觉伽利略的试伽利略的试验仪器和试验仪器和试验记录笔记验记录笔记伽利略伽利略的纪念的纪念碑碑开普勒提开普勒提出三大定出三大定律律开普勒第确定律：开普勒第确定律：全部行星绕太阳的轨道都全部行星绕太阳的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。个焦点上。开普勒行星运动规律开普勒行星运动规律焦点焦点太阳太阳焦点焦点开普勒其次定律：开普勒其次定律：对随意一个行星来说，对随意一个行星来说，它与太阳的连线在相等它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面的时间内扫过相等的面积。积。远处速远处速度慢度慢近处速近处速度快度快开普勒第三定律：开普勒第三定律：全部行星的椭圆轨道全部行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟它的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的的公转周期的二次方的比值都相等。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公转行星绕太阳公转的周期的周期探究：探究：行星行星半长轴半长轴(x106km)公转周期公转周期(天天)K值值水星水星5787.973.361018金星金星1082253.351018地球地球1493653.311018火星火星2286873.361018木星木星7784333土星土星142610759天王星天王星286930686海王星海王星449560188同步卫星同步卫星0.04241月球月球0.384427.322结结 论论 k值与中心天体有关，值与中心天体有关，而与环绕天体无关而与环绕天体无关 视察九大行星图思索视察九大行星图思索2、金星与地球都在、金星与地球都在绕太阳运转绕太阳运转,那么金那么金星上的一天确定比星上的一天确定比24小时短吗小时短吗?1、冥王星离太阳、冥王星离太阳“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？1 1、开普勒第确定律（轨道定律）、开普勒第确定律（轨道定律）全部行星绕太阳的运动的轨道都是椭圆，太阳全部行星绕太阳的运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。处在椭圆的一个焦点上。2 2、开普勒其次定律（面积定律）、开普勒其次定律（面积定律）对随意一个行星来说，它与太阳的连线在相等对随意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。的时间内扫过相等的面积。3 3、开普勒第三定律（、开普勒第三定律（周期定律周期定律）全部行星的椭圆轨道的半长轴的三全部行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等次方跟公转周期的平方的比值都相等 k k 的大小与行星无关，的大小与行星无关，的大小与行星无关，的大小与行星无关，只与太阳质量有关。只与太阳质量有关。只与太阳质量有关。只与太阳质量有关。短短短短轴轴轴轴长轴长轴长轴长轴小结小结留意：留意：（1）开普勒定律不仅适用于行星，也适用于卫星，）开普勒定律不仅适用于行星，也适用于卫星，只不过此时比值只不过此时比值 k 是由行星质量所确定的另一是由行星质量所确定的另一恒量恒量（2）行星的轨道都跟圆近似，因此计算时可以认）行星的轨道都跟圆近似，因此计算时可以认为行星是做匀速圆周运动为行星是做匀速圆周运动（3）开普勒定律是总结行星运动的视察结果而总）开普勒定律是总结行星运动的视察结果而总结归纳出来的规律，它们每一条都是阅历定律，结归纳出来的规律，它们每一条都是阅历定律，都是从视察行星运动所取得的资料中总结出来都是从视察行星运动所取得的资料中总结出来的的 事实上行星绕太阳的运动很事实上行星绕太阳的运动很接近圆，在中学阶段，可近似接近圆，在中学阶段，可近似看成圆来处理问题，那么开普看成圆来处理问题，那么开普勒三定律的形式又如何？勒三定律的形式又如何？1、多数行星绕太阳运动的轨道特别接、多数行星绕太阳运动的轨道特别接近圆，太阳处在圆心；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）不周运动的角速度（或线速度大小）不变，即行星做匀速圆周运动；变，即行星做匀速圆周运动；3、全部行星轨道半径的三次方跟它、全部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。1、哈雷彗星最近出现的时间是、哈雷彗星最近出现的时间是1986年，天文学家哈年，天文学家哈雷预言，这颗彗星将每隔确定时间就会出现，请预算雷预言，这颗彗星将每隔确定时间就会出现，请预算下一次飞近地球是哪一年？下一次飞近地球是哪一年？供应数据：供应数据：（1）地球公转接近圆，彗星的运动轨道则是一个特）地球公转接近圆，彗星的运动轨道则是一个特别扁的椭圆；别扁的椭圆；（2）彗星轨道的半长轴）彗星轨道的半长轴R1约等于地球公转半径约等于地球公转半径R2的的18倍。倍。课堂训练课堂训练 2、神舟六号沿半径为、神舟六号沿半径为R的圆周绕地球运动，的圆周绕地球运动，其周期为其周期为T，假如飞船要返回地面，可在轨，假如飞船要返回地面，可在轨道上的某一点道上的某一点A处，将速率降低到适当数值，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，椭圆和地球表面在道运动，椭圆和地球表面在B点相切，如图点相切，如图所示，假如地球半径为所示，假如地球半径为R，求飞船由，求飞船由A点到点到B点所需的时间。点所需的时间。R R0AB课堂训练课堂训练再见