《天体运动》课件1.ppt

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1、第三章第三章 万有引力定律万有引力定律3.1 3.1 天体运动天体运动 学习目标定位学习目标定位了解地心说和日心说两种不同的观点了解地心说和日心说两种不同的观点.理解开普勒行星运动三定律，并能初步运用开普勒行星理解开普勒行星运动三定律，并能初步运用开普勒行星运动定律解决一些简单问题运动定律解决一些简单问题学习探究区学习探究区一、地心说和日心说一、地心说和日心说二、开普勒行星运动定律二、开普勒行星运动定律三、中学阶段对天体运动的处理方法三、中学阶段对天体运动的处理方法一、地心说和日心说一、地心说和日心说我我们们经经常常看看到到太太阳阳自自地地球球东东方方升升起起，又又落落到到地地球球西西方方，也

2、也就就是是说说，我我们们看看到到的的现现象象似似乎乎是是太太阳阳绕绕地地球球转转，这这正正是是古古代代人人们们对对天天体体运运动动存存在在的的一一种种看看法法地地心心说说，你你知知道道古古代代人人们们对对天天体体运运动动还还存存在在什什么观点吗？么观点吗？问题设计问题设计答案答案日心说，即认为太阳是静止不动的，地球和其他行星日心说，即认为太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动都绕太阳运动要点提炼要点提炼 地心说地心说托托 勒勒 密（古希腊）密（古希腊）托托 勒勒 密密(1)(1)地地球球是是宇宇宙宙的的中中心心，是是静静止止不不动动的的；(2)(2)太太阳阳、月月亮亮以以及及其其他他行行

3、星星都都绕绕地地球球运运动动；(3)(3)地地心心说说的的代代表表人人物物是是古古希希腊腊科科学家托勒密学家托勒密要点提炼要点提炼 日心说日心说哥哥 白白 尼尼(波兰）波兰）哥白尼哥白尼(1)(1)宇宇宙宙的的中中心心是是太太阳阳，所所有有行行星星都都绕绕太太阳阳做做匀匀速速圆圆周周 运运动动；(2)(2)地地球球是是绕绕太太阳阳旋旋转转的的行行星星，月月球球是是绕绕地地球球旋旋转转的的卫卫星星，它它绕绕地地球球做做匀匀速速圆圆周周运运动动，同同时时还还跟跟地地球球一一起起绕绕太太阳阳旋旋转转；(3)(3)天天体体不不动动，因因为为地地球球每每天天自自西西向向东东自自转转一一周周，造造成成天天

4、体体每每天天东东升升西西落落的的现现象象；(4)(4)日日心心说说的的代代表表人物是人物是 哥白尼哥白尼 返回返回二、开普勒行星运动定律二、开普勒行星运动定律1 1古古人人认认为为天天体体做做什什么么运运动动？开开普普勒勒认认为为行行星星做做什什么么样样的的运运动动？他他是怎样得出这一结论的？是怎样得出这一结论的？问题设计问题设计答案答案古人认为天体做的是最完美、最和谐的匀速圆周运动开普勒古人认为天体做的是最完美、最和谐的匀速圆周运动开普勒认为行星做椭圆运动他发现假设行星做匀速圆周运动，计算所得的认为行星做椭圆运动他发现假设行星做匀速圆周运动，计算所得的数据与观测数据不符，只有认为行星做椭圆运

5、动，才能解释这种差别数据与观测数据不符，只有认为行星做椭圆运动，才能解释这种差别2 2开开普普勒勒行行星星运运动动定定律律在在哪哪几几个个方方面面描描述述了了行行星星绕绕太太阳阳运运动动的的规规律律？二、开普勒行星运动定律二、开普勒行星运动定律问题设计问题设计答答案案从从行行星星运运动动轨轨道道、行行星星运运动动的的线线速速度度变变化化以以及及轨轨道道与与周周期期的的关关系三方面揭示了行星运动的规律系三方面揭示了行星运动的规律 对开普勒三定律的理解对开普勒三定律的理解1 1开普勒定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于开普勒定律不仅适用于行星绕太阳的运动，也适用于_ 的运动的运动2 2由由开开

6、普普勒勒第第二二定定律律知知：当当离离太太阳阳比比较较近近时时，行行星星运运行行的的速速 度度 ，而离太阳比较远时，行星运行的速度，而离太阳比较远时，行星运行的速度 3 3在在开开普普勒勒第第三三定定律律中中，所所有有行行星星绕绕太太阳阳转转动动的的k值值均均相相同同；但但对对不不同同的天体系统的天体系统k k值值 k值的大小由系统的值的大小由系统的 决定决定要点提炼要点提炼绕地球绕地球卫星卫星比较快比较快比较慢比较慢中心天体中心天体不相同不相同返回返回三、中学阶段对天体运动的处理方法三、中学阶段对天体运动的处理方法由于大多数行星绕太阳运动的轨道与圆十分接近，因此，在中学阶段由于大多数行星绕太

7、阳运动的轨道与圆十分接近，因此，在中学阶段的研究中可以按圆轨道处理，开普勒三定律就可以这样表述：的研究中可以按圆轨道处理，开普勒三定律就可以这样表述：1 1行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在 ；2 2对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度(或线速度或线速度)不变，不变，即行星做即行星做 ；3 3所有行星轨道所有行星轨道 的三次方的三次方跟它的跟它的_的二次方的二次方的比值都相的比值都相等，即等，即 .圆心圆心匀速圆周运动匀速圆周运动半径半径公转周期公转周期返回返回一、对两种学说的认识一、对两种学说的认识

8、典例精析典例精析例例1 1 下下列列说说法法都都是是“日日心心说说”的的观观点点，现在看来其中正确的是现在看来其中正确的是()A宇宙的中心是太阳，所有行星都在宇宙的中心是太阳，所有行星都在 绕太阳做匀速圆周运动绕太阳做匀速圆周运动解析解析不是宇宙中心，只是太阳系的中心不是宇宙中心，只是太阳系的中心椭圆椭圆B地球是绕太阳运动的普通行星，月地球是绕太阳运动的普通行星，月 球是绕地球旋转的卫星，它绕地球球是绕地球旋转的卫星，它绕地球 做匀速圆周运动，同时还跟地球一做匀速圆周运动，同时还跟地球一 起绕太阳运动起绕太阳运动C天体不动天体不动,因为地球每天自西向东转因为地球每天自西向东转 一周一周,造成天

9、体每天东升西落的现象造成天体每天东升西落的现象D与日地距离相比，恒星离地球十分与日地距离相比，恒星离地球十分 遥远，比日地间距离大得多遥远，比日地间距离大得多所有的恒星都在高速运动所有的恒星都在高速运动D返回返回二、对开普勒定律的理解二、对开普勒定律的理解例例2关关于于行行星星绕绕太太阳阳运运动动，下下列列说说法法正正确的是确的是()A行星在椭圆轨道上绕太阳运动的过程行星在椭圆轨道上绕太阳运动的过程 中，其速度与行星和太阳之间的距离中，其速度与行星和太阳之间的距离 有关，距离小时速度小，距离大时速有关，距离小时速度小，距离大时速 度大度大B所有行星在椭圆轨道上所有行星在椭圆轨道上绕太阳运动，绕

10、太阳运动，太阳在椭圆轨道的一个焦点上太阳在椭圆轨道的一个焦点上C所有行星绕太阳运动的周期都是相等所有行星绕太阳运动的周期都是相等 的的D行星之所以在椭圆轨道上绕太阳运动，行星之所以在椭圆轨道上绕太阳运动，是由于太阳对行星的引力作用是由于太阳对行星的引力作用典例精析典例精析r不同不同T不同不同BD返回返回三、开普勒三定律的应用三、开普勒三定律的应用例例3 如图所示，某行星沿椭圆轨如图所示，某行星沿椭圆轨道运行，远日点离太阳的距离为道运行，远日点离太阳的距离为a，近日点离太阳的距离为，近日点离太阳的距离为b，过远，过远日点时行星的速率为日点时行星的速率为va，则过近，则过近日点时行星的速率为日点时

11、行星的速率为()Avb va Bvb vaCvb va Dvb va典例精析典例精析行星行星太阳太阳SS从从A点到点到A点，近似看作扇形，点，近似看作扇形，从从B点到点到B点，点，根据开普勒第二定律，根据开普勒第二定律，C返回返回课堂要点小结课堂要点小结行行星星的的运运动动两种两种学说学说开普勒开普勒行星运行星运动定律动定律代表人物：托勒密代表人物：托勒密地心说：地球是静止的，是宇宙的中心地心说：地球是静止的，是宇宙的中心日心说：太阳是静止的，是宇宙的中心，地球和其他行星日心说：太阳是静止的，是宇宙的中心，地球和其他行星 都绕太阳转；都绕太阳转；代表人物：哥白尼代表人物：哥白尼第一定律：所有行

12、星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处 在所以椭圆的一个焦点上。在所以椭圆的一个焦点上。第二定律：从太阳到行星的连线在相等的时间内扫过相等第二定律：从太阳到行星的连线在相等的时间内扫过相等 的面积的面积第三定律：行星轨道半长轴的三次方与公转周期的二第三定律：行星轨道半长轴的三次方与公转周期的二 次方的比值是一个常量次方的比值是一个常量返回返回自我检测区自我检测区12341 1(对对两两种种学学说说的的认认识识)关关于于日日心心说说被被人人们所接受的原因是们所接受的原因是 ()A以以地地球球为为中中心心来来研研究究天天体体的的运运动动有有很很多无法解

13、决的问题多无法解决的问题B以以太太阳阳为为中中心心，许许多多问问题题都都可可以以解解决决，对行星运动的描述也变得简单了对行星运动的描述也变得简单了C地球是围绕太阳运动的地球是围绕太阳运动的D太阳总是从东方升起，从西方落下太阳总是从东方升起，从西方落下1234哥哥白白尼尼的的日日心心说说;当当时时能能被被人人们们所接受，正是因为所接受，正是因为简洁性简洁性B托勒密的地心说托勒密的地心说可以解释行星的逆行问题，但非常可以解释行星的逆行问题，但非常复杂，缺少简洁性复杂，缺少简洁性2 2(对对开开普普勒勒定定律律的的理理解解)火火星星和和木木星星沿沿各各自自的的椭椭圆圆轨轨道道绕绕太太阳阳运运行行，根

14、根据据开开普普勒勒行星运动定律可知行星运动定律可知()A火星与木星公转周期相等火星与木星公转周期相等B火星和木星绕太阳运行速度的大小始火星和木星绕太阳运行速度的大小始 终不变终不变C太阳位于木星运行椭圆轨道的某焦点太阳位于木星运行椭圆轨道的某焦点 上上D相同时间内，火星与太阳连线扫过的相同时间内，火星与太阳连线扫过的 面积等于木星与太阳连线扫过的面积面积等于木星与太阳连线扫过的面积1234F、v的方向并不是始终垂直的方向并不是始终垂直开普勒第一定律开普勒第一定律面积定律必须相对于面积定律必须相对于同一同一个卫星而言个卫星而言12343(开开普普勒勒定定律律的的应应用用)某某行行星星绕绕太太阳阳

15、运运行行的的椭椭圆圆轨轨道道如如图图所所示示，F1和和F2是是椭椭圆圆轨轨道道的的两两个个焦焦点点，行行星星在在A点点的的速速率率比比在在B点点的的大大，则则太太阳阳是是位于位于()AF2 BA CF1 DB行星太阳SS开普勒第二定律开普勒第二定律:(t t同同)面积定律面积定律隐含条件隐含条件A.B.C.D.4.(开开普普勒勒三三定定律律的的应应用用)1980年年10月月14日日，中中国国科科学学院院紫紫金金山山天天文文台台发发现现了了一一颗颗绕绕太太阳阳运运行行的的小小行行星星，2001年年12月月21日日，经经国国际际小小行行星星中中心心和和国国际际小小行行星星命命名名委委员员会会批批准

16、准，将将这这颗颗小小行行星星命命名名为为“钱钱学学森森星星”，以以表表彰彰这这位位“两两弹弹一一星星”的的功功臣臣对对我我国国科科技技事事业业做做出出的的卓卓越越贡贡献献若若将将地地球球和和“钱钱学学森森星星”绕绕太太阳阳的的运运动动看看作作匀匀速速圆圆周周运运动动，它它们们的的运运行行轨轨道道如如图图所所示示已已知知“钱钱学学森森星星”绕绕太太阳阳运运行行一一周周的的时时间间约约为为3.4年年，设设地地球球绕绕太太阳阳运运行行的的轨轨道道半半径径为为R，则则“钱钱学森星学森星”绕太阳运行的轨道半径约为绕太阳运行的轨道半径约为()周周期期定定律律已知地球轨道已知地球轨道半径和周期半径和周期求另外一个求另外一个卫星的半径卫星的半径1234