精品《行星的运动》ppt

1、 第六章第六章 万有引力与航天万有引力与航天 仰望星空仰望星空 我仰望星空， 我仰望星空 它是那样寥廓而深邃； 它是那样自由而宁静； 那无穷的真理， 那博大的胸怀， 让我苦苦地求索、追随。 让我的心灵栖息、依偎。 我仰望星空， 我仰望星空， 它是那样庄严而圣洁； 它是那样壮丽而光辉； 那凛然的正义， 那永恒的炽热， 让我充满热爱、 让我心中燃起希望的烈 感到敬畏。 焰、响起春雷。 温家宝 6.1 6.1 行星的运动行星的运动 1.地心说的代表人物和主要观点地心说的代表人物和主要观点 一、关于天体运动的两种对立观点一、关于天体运动的两种对立观点 2.日心说的代表人物和主要观点日心说的代表人物和主

2、要观点 地心说地心说-托勒密建立和完善。托勒密建立和完善。 地心说的建立与发展地心说的建立与发展 基本观点：基本观点： 1.1.地球是球体。地球是球体。 2.2.地球是静止不动的，而且处地球是静止不动的，而且处 于宇宙的中心于宇宙的中心, ,从地球向外，从地球向外， 依次有月球、水星、金星、太依次有月球、水星、金星、太 阳、火星、木星和土星阳、火星、木星和土星, ,再外再外 面是镶嵌着所有恒星的天球面是镶嵌着所有恒星的天球 恒星天。最外面，是推动天恒星天。最外面，是推动天 体运动的原动天。体运动的原动天。 3.3.所有日月星辰都围绕地球匀所有日月星辰都围绕地球匀 速转动。速转动。 托托 勒勒

3、密密 地球是世界的中心地球是世界的中心, ,并且静止不并且静止不 动动, ,一切行星围绕地球做圆周运动一切行星围绕地球做圆周运动 1 1、地心说、地心说 火星逆行火星逆行 日心说的建立与发展日心说的建立与发展 在公元前在公元前300多年的赫拉克里特和阿里斯塔克斯就已经提到过太多年的赫拉克里特和阿里斯塔克斯就已经提到过太 阳是宇宙的中心，地球围绕太阳运动。完整的日心说宇宙模型是阳是宇宙的中心，地球围绕太阳运动。完整的日心说宇宙模型是 由波兰天文学家哥白尼在由波兰天文学家哥白尼在1543年发表的年发表的天体运行论天体运行论中提出。中提出。 基本观点：基本观点： （1）太阳是不动的，而且在太阳是不动

4、的，而且在 宇宙中心，水星、金星、火星、宇宙中心，水星、金星、火星、 木星、土星和地球一样，都在圆木星、土星和地球一样，都在圆 形轨道上匀速率地绕着太阳公转。形轨道上匀速率地绕着太阳公转。 （2）月球是地球的卫星，它月球是地球的卫星，它 在以地球为中心的圆轨道上每月在以地球为中心的圆轨道上每月 绕地球转一周，并随地球绕太阳绕地球转一周，并随地球绕太阳 公转。公转。 （3）地球每天自转一周，天地球每天自转一周，天 穹实际上不转动，只是由于地球穹实际上不转动，只是由于地球 的自转才是我们看到了日月星辰的自转才是我们看到了日月星辰 每天东升西落的现象。每天东升西落的现象。 太阳是世界的中心太阳是世界

5、的中心, ,并且静止不动并且静止不动, , 一切行星都围绕太阳做圆周运动。一切行星都围绕太阳做圆周运动。 哥白尼哥白尼 2 2、日心说、日心说 丹麦伟大的天文学家第谷连续丹麦伟大的天文学家第谷连续2020年对行星的位年对行星的位 置进行观测并记录了精确的数据。置进行观测并记录了精确的数据。 二、行星运动规律二、行星运动规律 开普勒开普勒 第谷第谷 德国天文学家开普勒（德国天文学家开普勒（1571-16301571-1630）在最初研究他的）在最初研究他的 导师家第谷（导师家第谷（1546-16011546-1601）所记录的数据时，也是以行星）所记录的数据时，也是以行星 绕太阳做匀速圆周运动的

6、模型来思考问题的，但是所得结绕太阳做匀速圆周运动的模型来思考问题的，但是所得结 果却与第谷的观测数据果却与第谷的观测数据至少有至少有8 8分的角度误差分的角度误差。当时公认当时公认 的第谷的观测误差不超过的第谷的观测误差不超过2 2分，开普勒想，这不容忽视的分，开普勒想，这不容忽视的8 8 分也许是分也许是因为人们认为行星绕太阳做匀速圆周运动所造成因为人们认为行星绕太阳做匀速圆周运动所造成 的的。至此，人们长期以来视为真理的观念。至此，人们长期以来视为真理的观念天体做匀速天体做匀速 圆周运动，第一次受到了怀疑。后来开普勒又仔细研究了圆周运动，第一次受到了怀疑。后来开普勒又仔细研究了 第谷的观测

7、资料，经过四年多的刻苦计算先后否定了第谷的观测资料，经过四年多的刻苦计算先后否定了1919种种 设想，最后终于发现了天体运行的规律设想，最后终于发现了天体运行的规律开普勒三大定律开普勒三大定律。 年年 份份春春 分分夏夏 至至秋秋 分分冬冬 至至 2008 3月20日6月21日9月22日 12月22日 2009 3月20日6月21日9月23日 12月22日 2010 3月21日6月21日9月23日 12月22日 表一：各年四节气具体日期统计表 分析数据，你得到了什么？ 春天：92天 夏天：94天 秋天：84天 冬天：90天 四季的时间是不相等的 地球绕太阳的运动并不是完美的匀速圆周运动 二、行

8、星的运动二、行星的运动 开普勒开普勒 开普勒第一定开普勒第一定 律律 二、行星的运动二、行星的运动 开普勒开普勒 开普勒第二定开普勒第二定 律律 对于每一个行星而言，太阳和行星的对于每一个行星而言，太阳和行星的 联线在相等的时间内扫过相等的面积联线在相等的时间内扫过相等的面积 一、行星的运动一、行星的运动 开普勒开普勒 开普勒第三定开普勒第三定 律律 所有行星的轨道的半长轴的三次方所有行星的轨道的半长轴的三次方 跟公转周期的二次方的比值（跟公转周期的二次方的比值（k） 都相等都相等 一、行星的运动一、行星的运动 行星行星/卫星卫星半长轴（半长轴（km）周期（天）周期（天）K（m/s） 水星57

9、87.97 金星108225 地球149365 火星228687 木星7784333 土星142610759 天王星287030660 海王星449860148 月球0.384427.3 同步卫星0.04241 3.361018 3.361018 3.361018 3.361018 3.361018 3.361018 3.371018 3.371018 1.031013 1.031013 动手算一算 动手计算后，你得到了什么？ 所有行星的半长轴的三次方与周期的平方的比值都相等， 月球、卫星的比值也相等 K值与环绕天体无关，与中心天体有关 开普勒第三定律开普勒第三定律 k T a 2 3 1.

10、a 指椭圆轨道的半长轴，指椭圆轨道的半长轴，T指行星运动的指行星运动的 周期周期 2. k 是一个常数，对于绕同一中心天体运动是一个常数，对于绕同一中心天体运动 的行星来说，的行星来说，k的大小与行星无关，只与中的大小与行星无关，只与中 心天体有关心天体有关 公式表述：公式表述： a 1.行星绕太阳运动的轨道十 分接近圆，太阳处在圆心 2. 对于每一个行星而言，太 阳和行星的联线在相等的时 间内扫过相等的面积 3 3. .所有行星的轨道的半长轴所有行星的轨道的半长轴 的三次方跟公转周期的二次的三次方跟公转周期的二次 方的比值都相等方的比值都相等 2.对于某一行星来说，它绕 太阳做圆周运动的角速

11、度 （或线速度）不变，即行星 做匀速圆周运动 3.3.所有行星的轨道的半长轴所有行星的轨道的半长轴 的三次方跟公转周期的二次的三次方跟公转周期的二次 方的比值都相等方的比值都相等 即即R R/T/T=k=k 例例1.1.有两个人造地球卫星，它们绕地球运转有两个人造地球卫星，它们绕地球运转 的轨道半径之比是的轨道半径之比是1 1：2 2，则它们绕地球运转，则它们绕地球运转 的周期之比为的周期之比为 。 【解】： 设两人造地球卫星的轨道半径分别为设两人造地球卫星的轨道半径分别为r1、r2，周期，周期 分别为分别为T1、T2，且，且r1 ：r2 1 ：2，则根据开普勒第，则根据开普勒第 三定律三定律 33 12 22 12 rr TT 所以所以 3 11 33 22 11 22 2 Tr Tr 处理天体运动处理天体运动 1:2 2 例例2