【课件】行星的运动+课件高一下学期物理人教版（2019）必修第二册+.pptx

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1、7.1行星的运动在浩瀚的宇宙中有无数大小不一、形态各异的天体，如在浩瀚的宇宙中有无数大小不一、形态各异的天体，如月亮、地球、太阳、夜空中的星星月亮、地球、太阳、夜空中的星星由这些天体组成由这些天体组成的广袤无限的宇宙始终是我们渴望了解、不断探索的领的广袤无限的宇宙始终是我们渴望了解、不断探索的领域。从古至今，人类从未停止过探索星体运动的奥秘。域。从古至今，人类从未停止过探索星体运动的奥秘。但你可知经历了多少艰辛曲折？有多少人为此付出辛劳、但你可知经历了多少艰辛曲折？有多少人为此付出辛劳、汗水、甚至生命？汗水、甚至生命？关于天体的运动，历史上有过不同的看法关于天体的运动，历史上有过不同的看法.导

2、入浩瀚神秘的星空，蕴藏着一个又一个令人无法理解的存在。我们生活在这一个个秘密当中。古时候人们认为是神在掌控这一切，经过一代代人的努力，人们用物理“夺取”了部分神的权利，例如解释了天体的运动。思考与讨论在中国，在中国，虽然人然人们很早就很早就进行了天星行了天星观测并取得了非并取得了非凡的成就，但是由于封建集凡的成就，但是由于封建集权的限制，没有形成系的限制，没有形成系统的研究。而西方，在的研究。而西方，在亚里士多德提出球星大地的基里士多德提出球星大地的基础上上进入了宇宙模型建立的入了宇宙模型建立的阶段。段。托勒密托勒密地心说：地心说：代表人物：代表人物：托勒密托勒密(90-168)(90-168

3、)希腊希腊地心地心说：地球是宇宙的地球是宇宙的中心，是静止不中心，是静止不动的，的，太阳、月亮等各星体都太阳、月亮等各星体都围绕地球做最完美最和地球做最完美最和谐的的圆周运周运动。“地心说地心说”行星运行行星运行图图托勒密（希腊）（公元托勒密（希腊）（公元90-16890-168）总结了希腊古天文学的成就，写成总结了希腊古天文学的成就，写成天文学大成天文学大成。确定了一年的持。确定了一年的持续时间，编制了星表，给出日月食续时间，编制了星表，给出日月食的计算方法等。他把天体运动的地的计算方法等。他把天体运动的地心学说给以系统化的论证，后世遂心学说给以系统化的论证，后世遂把这种地心体系冠以他的名字

4、，称把这种地心体系冠以他的名字，称为托勒密地心体系。这部巨著是当为托勒密地心体系。这部巨著是当时天文学的百科全书，直到开普勒时天文学的百科全书，直到开普勒的时代，都是天文学家的必读书籍。的时代，都是天文学家的必读书籍。地心说行星运行图地心说行星运行图日心说：代表人物：哥白尼日心说：代表人物：哥白尼(1473-1543)(1473-1543)哥白哥白尼尼日心说行星运行图日心说行星运行图日心日心说：太阳是宇宙的中心，且太阳是太阳是宇宙的中心，且太阳是静止不静止不动的，地球和其它行星都的，地球和其它行星都绕太阳太阳做最完美最和做最完美最和谐的的圆周运周运动。波波波波兰兰天文学家哥白尼天文学家哥白尼天

5、文学家哥白尼天文学家哥白尼经过经过近四年的近四年的近四年的近四年的观测观测和和和和计计算，于算，于算，于算，于1543154315431543年出版了年出版了年出版了年出版了“天体运行天体运行天体运行天体运行论论”正式提出正式提出正式提出正式提出“日心日心日心日心说说”。“日心说日心说”对天体的描述大为简化，同对天体的描述大为简化，同时打破了过去认为其它天体和地球截然时打破了过去认为其它天体和地球截然有别的界限，是一项真正的科学革命。有别的界限，是一项真正的科学革命。开普勒行星运开普勒行星运动动定律定律第谷第谷布拉赫布拉赫第谷第谷（丹麦（丹麦1546-16011546-1601）：）：伟伟大的

6、大的观测天才观测天才第谷是第谷是“日心说日心说”最终战胜最终战胜“地心说地心说”的科的科学功臣。哥白尼之后，第谷连续学功臣。哥白尼之后，第谷连续2020年对行星年对行星的位置进行了较仔细的观测，大大提高了测的位置进行了较仔细的观测，大大提高了测量的精确程度。在第谷之前，人们测量天体量的精确程度。在第谷之前，人们测量天体位置的误差大约是位置的误差大约是1010，第谷把这个不确定，第谷把这个不确定性减小到性减小到22。得出行星绕太阳做匀速圆周运。得出行星绕太阳做匀速圆周运动的模型。动的模型。第谷也认识到自己虽然有大量精确第谷也认识到自己虽然有大量精确可靠的资料，但理论思维，数学演可靠的资料，但理论

7、思维，数学演绎归纳，不是自己的强项。绎归纳，不是自己的强项。16001600年，年，开普勒做了第谷的助手，朝夕相处，开普勒做了第谷的助手，朝夕相处，结成了忘年交。结成了忘年交。16011601年第谷去世，年第谷去世，临终前将自己一生的观测资料交给临终前将自己一生的观测资料交给开普勒，嘱托整理发表，并且一定开普勒，嘱托整理发表，并且一定要尊重观察事实。要尊重观察事实。开普勒开普勒（德国（德国1571-16301571-1630）伟伟大的数学天才大的数学天才约翰尼斯约翰尼斯开普勒开普勒开普勒用开普勒用 20 20 年的时间研究了丹麦天文学家第年的时间研究了丹麦天文学家第谷的行星观测记录，发现如果假

8、设行星的运动谷的行星观测记录，发现如果假设行星的运动是匀速圆周运动，计算所得的数据与观测数据是匀速圆周运动，计算所得的数据与观测数据不符，只有假设行星绕太阳运动的轨道不是圆，不符，只有假设行星绕太阳运动的轨道不是圆，而是椭圆，才能解释这种差别。开普勒先后否而是椭圆，才能解释这种差别。开普勒先后否定了定了1919种设想，最后计算出行星绕太阳运动，种设想，最后计算出行星绕太阳运动，并且运动轨迹为椭圆，证明了并且运动轨迹为椭圆，证明了“日心说日心说”是正是正确的。开普勒在确的。开普勒在1609 1609 年和年和1619 1619 年发表了他发年发表了他发现的规律，后人称为开普勒行星运动定律。现的规

9、律，后人称为开普勒行星运动定律。随着天文随着天文观测不断不断进步，步，“地心地心说”暴露出暴露出许多多问题。逐。逐渐被波被波兰天文学家哥天文学家哥白尼白尼(1473-1543)(1473-1543)提出的提出的“日心日心说”所取代。波所取代。波兰天文学家哥白尼天文学家哥白尼经过近四十年的近四十年的观测和和计算，于算，于15431543年出版了年出版了“天体运行天体运行论”正式提出正式提出“日心日心说”。哥白尼以及日。哥白尼以及日心心说，建立了全新的模型，建立了全新的模型，问题一下一下变得得简单。日心。日心说开启了开启了现代天文学的代天文学的时代。解放后的天文学家，在新的模型的基代。解放后的天文

10、学家，在新的模型的基础上展开工作，上展开工作，让整个天文学都整个天文学都获得得了了长足的足的进步。步。“日心日心说”相相对“地心地心说”能更完美地解能更完美地解释天体的运天体的运动，但它并没有在天文，但它并没有在天文测算的算的精确度上有多大的提高。精确度上有多大的提高。其后，其后，许多天文学家多天文学家对天体运天体运动进行不断的探索、完善，行不断的探索、完善，建立了最初的天体运建立了最初的天体运动理理论。近代早期最重要的。近代早期最重要的观测工作是由丹麦的工作是由丹麦的第谷第谷进行的。行的。哥白尼之后，哥白尼之后，第谷第谷连续连续2020年对年对行星的位置进行了较仔细的测量，行星的位置进行了较

11、仔细的测量，大大提高了测量的精确程度。在大大提高了测量的精确程度。在第谷之前，人们测量天体位置的第谷之前，人们测量天体位置的误差大约是误差大约是1010，第谷把这个不，第谷把这个不确定性减小到确定性减小到2 2。得出行星绕太。得出行星绕太阳做匀速圆周运动的模型。阳做匀速圆周运动的模型。第谷第谷布拉赫（布拉赫（1546-16011546-1601）丹麦天文学家和占星学家丹麦天文学家和占星学家“日心日心说”最最终战胜“地心地心说”的科学功臣。的科学功臣。德国的物理学家开普勒继承和总结了他的导师第谷的全部观测资料及数据，他得到的结果与第谷的观察数据相差8 8，而当时第谷公认的误差为2 2。开普勒经过

12、2020年的研究和四年多的刻苦计算，先后否定了1919种设想，最后终于计算出行星绕太阳运动的轨迹为椭圆，并总结为行星运动三大定律。德国天文学家、数学家与占星家第谷新宇宙结构：第谷的鼻子关于第谷，流传着两个八卦故事，其一是有关他的鼻子。话说第谷为人暴躁，在一次在舞会上与另一位同样来自丹麦的贵族发生了争吵，埋下了悲剧的种子，因为不久后争吵又一次爆发，两人于是决定以贵族的方式来解决问题，展开决斗。第谷的剑法显然不如他的对手，不过比266年后的伽罗瓦要幸运得多，他只是被斩掉了鼻梁。在第谷的年代显然没有整容手术，但是他做了一件叫人更瞠目结舌的事：他自己用金属做了一个假鼻子，并极其巧妙地把它安在了自己的脸

13、上。这个假鼻子的色泽像极了皮肤，而且安装得天衣无缝！当时有人记载说，第谷整天带着一个小盒子，里面装了胶水，可以随时粘他的鼻子。1901年，当第谷的坟墓被打开时，人们在颅骨中央发现了一大摊绿色，说明他的鼻子里显然也含有铜。至于具体是什么成分，也许只有第谷自己才知道了。第谷的死因关于第谷的死因，传统的说法颇为稀奇：话说这位伟大的天文学家去参加宴会，大吃大喝了一番又坚决不去厕所，结果憋尿憋得过度，以至于撑破了膀胱而死。其死法之尴尬，和杜甫被白酒牛肉胀死不相伯仲。但1991年，哥本哈根大学对第谷的毛发进行了一次化学分析，发现其中的汞含量大大超标，证明这位天文学开山始祖其实是死于汞中毒。而1996年的进

14、一步检验则证实，过量的汞是在他死去的前一天摄入的。更多的流言顿时散播开来，说第谷死于谋杀，主使者有说是教会，有说是鲁道夫二世，更有甚者认为是开普勒。然而这些都只是猜测和假说，没有定论。2010年2月，布拉格市政府批准丹麦科学家挖出遗体的请求，丹麦科学家在2010年11月和一个捷克团队抵达奥胡斯大学，取骨头、头发和服装样品进行分析，分析结果排除了中毒可能，团队研判死因为膀胱破裂。开普勒行星运动规律椭圆的形成所有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。开普勒第一定律（轨道定律）开普勒行星运动规律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。开普勒第三定律(周期定

15、律)开普勒行星运动规律行星绕太阳运动的轨迹虽然是椭圆，但是我们在处理的过程中近似为圆轨迹来处理。开普勒行星运动规律C C地球绕太阳的运行轨道是椭圆，因而地球与太阳之间的距离随地球绕太阳的运行轨道是椭圆，因而地球与太阳之间的距离随季节变化。冬至这天地球离太阳最近，夏至最远。下列关于地季节变化。冬至这天地球离太阳最近，夏至最远。下列关于地球在这两天绕太阳公转速度大小的说法中，正确的是（球在这两天绕太阳公转速度大小的说法中，正确的是（）A A地球公转速度是不变的地球公转速度是不变的B B冬至这天地球公转速度大冬至这天地球公转速度大C C夏至这天地球公转速度大夏至这天地球公转速度大D D无法确定无法确

16、定B B已知月球到地心的距离是地球半径的已知月球到地心的距离是地球半径的6060倍，周期是倍，周期是2727天，求地天，求地球同步卫星的轨道半径。已知地球半径球同步卫星的轨道半径。已知地球半径R=6370kmR=6370km。（地球同步。（地球同步卫星只能发射在赤道正上方，与地球自转周期相同为卫星只能发射在赤道正上方，与地球自转周期相同为1 1天，在天，在地球上看来相对地球位置不变。）地球上看来相对地球位置不变。）如图所示，三个质点a、b、c质量分别为、M（，）。在c的万有引力作用下，a、b在同一平面内绕c沿顺时针方向做匀速圆周运动，它们的轨道半径之比从图示位置开始，在b运动一周的过程中，则（

17、）A角速度大小之比为9：1Ba、b、c共线的次数为53次Ca、b距离最近的次数为27次Da、b距离最远的次数为26次木星周围的一些卫星围绕木星公转，其轨道可近似看成圆轨道，T和R是卫星圆周运动的周期和轨道半径。和为其中某一颗卫星的周期和轨道半径。可以预计，根据观测数据绘制的图像应该是下列图中的（）ABCDB如图所示为火星绕太阳运动的椭圆轨道，M、N、P是火星依次经过的三位置，F1、F2为椭圆的两个焦点。火星由M到N和由N到P的过程中，通过的路程相等，火星与太阳中心的连线扫过的面积分别为S1和S2。已知由MNP过程中，火星速率逐渐减小。下列判断正确的是（）A太阳位于焦点F2处BS1S2C在M和N处，火星的角速度D在N和P处，火星的加速度B