高中物理必修二_6-1行星的运动

1、第六章 万有引力与航天 一、行星的运动一、行星的运动 一、行星的运动一、行星的运动 地心说 日心说日心说 “日心说日心说”认为：认为：太太 阳是宇宙的中心，是静阳是宇宙的中心，是静 止不动的，地球和其它止不动的，地球和其它 行星都绕太阳运动。行星都绕太阳运动。 地心说的代表：地心说的代表： 托 勒 密 均轮均轮 本轮本轮 火星火星 地球地球 火星运动路径火星运动路径 二、日心说的代表二、日心说的代表 哥 白 尼 （4)4)恒星和太阳间的距离十分遥远，比日地恒星和太阳间的距离十分遥远，比日地 间的距离要大得多。间的距离要大得多。 哥白尼的日心说体系的主要内容是：哥白尼的日心说体系的主要内容是：

2、(1)(1)水星、金星、火星、木星、土星和地球一样水星、金星、火星、木星、土星和地球一样 ，都在圆形轨道上匀速率地绕着太阳公转。，都在圆形轨道上匀速率地绕着太阳公转。 (2)(2)月球是地球的卫星，它在以地球为中心的圆月球是地球的卫星，它在以地球为中心的圆 轨道上每月绕地球转一周，并随地球绕太阳公转。轨道上每月绕地球转一周，并随地球绕太阳公转。 (3)(3)地球每天自转一周，天穹实际上不转动，地球每天自转一周，天穹实际上不转动， 只是由于地球的自转才使我们看到了日月星辰每只是由于地球的自转才使我们看到了日月星辰每 天东升西落的现象。天东升西落的现象。 为什么为什么“地心说地心说”能统治能统治

3、人们一千多年？人们一千多年？ 1. 1. 符合人们的日常经验符合人们的日常经验,能解释天文现能解释天文现 象，预测行星方位，在航海、生产中应用。象，预测行星方位，在航海、生产中应用。 2. 符合宗教神学关于地球是宇宙的符合宗教神学关于地球是宇宙的 中心的说法。中心的说法。 最终最终“日心说日心说”为为 何能战胜何能战胜“地心说地心说”？ 为科学真理献身的为科学真理献身的布鲁诺布鲁诺 布鲁诺布鲁诺 乔尔丹诺乔尔丹诺布鲁诺（布鲁诺（Giordano Bruno）是举世闻名的文艺复兴时期）是举世闻名的文艺复兴时期 的思想家。他宣传哥白尼的日心说，的思想家。他宣传哥白尼的日心说， 宣传进步的宇宙观，反

4、对地心说，反宣传进步的宇宙观，反对地心说，反 对宗教哲学，引起了罗马宗教裁判所对宗教哲学，引起了罗马宗教裁判所 的恐惧和仇恨。的恐惧和仇恨。1592年，布鲁诺在威年，布鲁诺在威 尼斯被捕入狱，在被囚禁的八年中，尼斯被捕入狱，在被囚禁的八年中， 布鲁诺始终坚持自己的学说，最后被布鲁诺始终坚持自己的学说，最后被 宗教裁判所判为宗教裁判所判为“异端异端”烧死在罗马烧死在罗马 鲜花广场。鲜花广场。 “近代科学之父近代科学之父”伽利略伽利略 伽利略伽利略 伽利略伽利略伽利雷伽利雷 (15641642) 是意大利文艺复兴后期伟大的是意大利文艺复兴后期伟大的 天文学家、力学家、哲学家、天文学家、力学家、哲学

5、家、 物理学家、数学家；也是近代物理学家、数学家；也是近代 实验物理学的开拓者。由于他实验物理学的开拓者。由于他 的天文学发现以及他的天文学的天文学发现以及他的天文学 著作明显的体现出了哥白尼日著作明显的体现出了哥白尼日 心说的观点，在心说的观点，在1632年年2月被月被 宗教法庭判为终身监禁。宗教法庭判为终身监禁。 天才的天才的观测观测家家 他他2020多年精心观测得到大量的多年精心观测得到大量的 资料，为开普勒发现行星运动资料，为开普勒发现行星运动 三定律准备了基础三定律准备了基础. . 毕生精力投入到行星位置的毕生精力投入到行星位置的 测量中，他所做的天文仪器观测量中，他所做的天文仪器观

6、 测精度之高，是他同时代的人测精度之高，是他同时代的人 望尘莫及的望尘莫及的. . 第 谷 第谷第谷布拉赫（布拉赫（1546-16011546-1601），丹），丹 麦天文学家和占星学家。擅长行星的麦天文学家和占星学家。擅长行星的 观测观测 数学天才数学天才 按照匀速圆周运动进行按照匀速圆周运动进行 尝试性计算尝试性计算. . 与第谷的观测数据有与第谷的观测数据有8 8的的 角度偏差角度偏差. . “完美完美”的匀速圆周运动的匀速圆周运动 第一次受到了怀疑第一次受到了怀疑. . 开 普 勒 开普勒（开普勒（1571-16301571-1630），德国天），德国天 文学家，第谷的助手文学家，第谷

7、的助手, ,擅长数学归纳擅长数学归纳 行星轨道行星轨道 焦点焦点 太阳太阳 焦点焦点 o 焦点焦点 半长轴a 椭圆上某点到两个焦椭圆上某点到两个焦 点的距离之和与椭圆点的距离之和与椭圆 上另一点到两焦点的上另一点到两焦点的 距离之和有什么关系距离之和有什么关系? 离离 太太 阳阳 近近 时时 速速 度度 快快 离离 太太 阳阳 远远 时时 速速 度度 慢慢 FF 地球 k T a 2 3 问题猜想问题猜想: : 这一定律发现了所有行星的轨这一定律发现了所有行星的轨 道的半长轴与公转周期之间的定道的半长轴与公转周期之间的定 量关系量关系, ,但是比值但是比值k k是一个与行星无是一个与行星无 关

8、的常量关的常量, ,那么你能猜想出它可能那么你能猜想出它可能 跟谁有关呢跟谁有关呢? ? 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、金星与地球都在 绕太阳运转绕太阳运转,那么金星那么金星 上的一年肯定比上的一年肯定比365 天短吗天短吗? 1、海王星离太阳、海王星离太阳 “最远最远”的行星，绕的行星，绕 太阳运动的公转周期太阳运动的公转周期 最长，对吗？最长，对吗？ 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5787.97 3.361018 金星金星108225 3.351018 地球地球149365 3.311018 火星火星228687

9、3.361018 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 k T r 2 3 例题例题: 1 1、开普勒第一定律（、开普勒第一定律（轨道定律轨道定律） 所有行星绕太阳的运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的所有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。一个焦点上。 2 2、开普勒第二定律（、开普勒第二定律（面积定律面积定律） 对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间 内扫过相等的面积。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） 所有行星的椭圆轨道的所有行星的椭圆轨道的半长轴半长轴的的 三次方跟三次方跟公转周期公转周期的平方的比值都相的平方的比值都相 等等 （k 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。） 小结小结 k T a 2 3 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，如果飞船要返回地面，可在轨，如果飞船要返回地面，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