《行星的运动》新人教版必修2

1、 行行 星星 的的 运运 动动太阳系主要成员太阳系主要成员太阳和其八大行星：太阳和其八大行星：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星美丽的家园美丽的家园地球地球木星木星壮观的太阳日冕壮观的太阳日冕一、行星的运动一、行星的运动 首先，我们来了解对太阳、行星运动首先，我们来了解对太阳、行星运动的认识过程的认识过程。“地心说地心说”和和“日心说日心说”的发展过程的发展过程 在古代，人们对于天体的运动存在古代，人们对于天体的运动存在地心说和日心说两种对立的看法。在地心说和日心说两种对立的看法。地心说地心说(Geocentric Univer

2、se)地心说是长期盛行于古代欧洲的宇宙学说。地心说是长期盛行于古代欧洲的宇宙学说。它最初由古希腊学者欧多克斯在公元前三世纪它最初由古希腊学者欧多克斯在公元前三世纪提出，后来经托勒密（提出，后来经托勒密（90-168）进一步发展而）进一步发展而逐渐建立和完善起来。逐渐建立和完善起来。托勒密的托勒密的“地心说地心说”体系体系(1).内容内容:认为地球是静止不动的，地球是宇宙的认为地球是静止不动的，地球是宇宙的中心，太阳和月亮以及其他行星绕地球转动。中心，太阳和月亮以及其他行星绕地球转动。(3).地心说为什么统治了人们很长时间地心说为什么统治了人们很长时间? 符合人们的日常经验，也符合宗教神学关于符

3、合人们的日常经验，也符合宗教神学关于地球是宇宙中心的说法地球是宇宙中心的说法. (2).代表人物：托勒密代表人物：托勒密1、地心说、地心说(4)托勒密的托勒密的“地心说地心说”模型模型 存在的问题存在的问题 对行星的运动很难得出完满的解答对行星的运动很难得出完满的解答,所描述的行星所描述的行星运动也很复杂运动也很复杂. 随着人们对天体运动的不断研究，发现随着人们对天体运动的不断研究，发现“地心说地心说”所描述的天体的运动不仅复杂而且问题很多所描述的天体的运动不仅复杂而且问题很多.如果把地如果把地球从天体运动的中心位置移到一个普通的、绕太阳运球从天体运动的中心位置移到一个普通的、绕太阳运动的行星

4、的位置，换一个角度来考虑天体的运动，许动的行星的位置，换一个角度来考虑天体的运动，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变得简单了多问题都可以解决，行星运动的描述也变得简单了. 随着世界航海事业的发展，人们希望借助星星的随着世界航海事业的发展，人们希望借助星星的位置为船队导航，因而对行星的运动观测越来越精确，位置为船队导航，因而对行星的运动观测越来越精确，科学家经过长期观测及记录的大量的观测数据，用托科学家经过长期观测及记录的大量的观测数据，用托勒密的勒密的“地心说地心说”模型很难得出完美的解答。模型很难得出完美的解答。(3).内容内容:2、日心说、日心说(4).代表人物：哥白尼代表人物：哥白尼

5、（1）日心说提出的背景）日心说提出的背景 在当时，哥伦布和麦哲伦的探险航行已经使不少人相在当时，哥伦布和麦哲伦的探险航行已经使不少人相信地球并不是一个平台，而是一个球体。信地球并不是一个平台，而是一个球体。(2)哥白尼的推测哥白尼的推测是不是地球每天在围绕自己的是不是地球每天在围绕自己的轴线旋转一周轴线旋转一周 .他假设地球并不是宇宙的中心，他假设地球并不是宇宙的中心，太阳是静止不动的，地球和其他太阳是静止不动的，地球和其他行星都是围绕着太阳做匀速圆周行星都是围绕着太阳做匀速圆周运动运动. (5)哥白尼日心说的进步哥白尼日心说的进步:行星运动的描述简单行星运动的描述简单了，地心说遇到的问题解决

6、了了，地心说遇到的问题解决了(6)哥白尼日心说为什么在发表一个世纪中完全哥白尼日心说为什么在发表一个世纪中完全被人们所忽视被人们所忽视 ?(1)在他的著作中，在他的著作中，“日心说日心说”只是一个只是一个“假设假设” (2)当时的欧洲正处于基督教改革与反改革的骚乱中当时的欧洲正处于基督教改革与反改革的骚乱中. (3)在哥白尼的著作中有一些很不精确的数据，根据在哥白尼的著作中有一些很不精确的数据，根据这些数据得出的计算结果不能很好地与行星位置的这些数据得出的计算结果不能很好地与行星位置的观测结果相符合，观测结果相符合， 日心说相对地心说能更完美地日心说相对地心说能更完美地解释天体的运动，但这两种

7、学说都不解释天体的运动，但这两种学说都不完善。因为太阳、地球等天体都是运完善。因为太阳、地球等天体都是运动的，鉴于当时对自然科学的认识能动的，鉴于当时对自然科学的认识能力，日心说比地心说更先进。力，日心说比地心说更先进。(1)丹麦天文学家第谷丹麦天文学家第谷 的探索的探索: 在哥白尼之后，第谷连续在哥白尼之后，第谷连续20年对行星的位置进行年对行星的位置进行了较仔细的测量，大大提高了测量的精确程度。在第了较仔细的测量，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误差大约是谷之前，人们测量天体位置的误差大约是10，第谷把，第谷把这个不确定性减小到这个不确定性减小到2。得出行星绕太阳做

8、匀速圆周。得出行星绕太阳做匀速圆周运动的模型运动的模型. 其后，许多天文学家对天体运动进行不断的探索、完其后，许多天文学家对天体运动进行不断的探索、完善，建立了最初的天体运动理论。善，建立了最初的天体运动理论。 二二.天文学家对天体运动进一步的研究天文学家对天体运动进一步的研究(2)德国物理学家开普勒的研究德国物理学家开普勒的研究. 总结了他的导师第谷的总结了他的导师第谷的全部观测资料，在他最初全部观测资料，在他最初研究时，他得到的结果与研究时，他得到的结果与第谷的观察数据相差第谷的观察数据相差8/，而，而当时第谷公认的误差位当时第谷公认的误差位2/,开普勒想开普勒想,这这8/可能就是认可能就

9、是认为行星绕太阳匀速圆周运为行星绕太阳匀速圆周运动造成的动造成的.后来他花了四年后来他花了四年时间一遍一遍地进行数学时间一遍一遍地进行数学计算，通过计算这一怀疑计算，通过计算这一怀疑使他发现了行星运动三大使他发现了行星运动三大定律定律.开普勒三定律开普勒三定律开普勒（开普勒（1571-1630）是继哥白尼之后第一个）是继哥白尼之后第一个站出来捍卫太阳中心说、并在天文学方面有突破站出来捍卫太阳中心说、并在天文学方面有突破性成就的人物，被后世的科学史家称为性成就的人物，被后世的科学史家称为“天上的天上的立法者立法者”。开普勒第二定律开普勒第二定律 所有所有行星绕太阳运动的轨行星绕太阳运动的轨道都是

10、椭圆，太阳处在这些椭道都是椭圆，太阳处在这些椭圆的一个焦点上。圆的一个焦点上。注意：注意：1、太阳并不是位于椭圆中心，而是、太阳并不是位于椭圆中心，而是 位于焦点处。位于焦点处。 2、不同行星轨道不同，但所有轨道、不同行星轨道不同，但所有轨道的焦点重合。的焦点重合。(1).开普勒第一定律开普勒第一定律 （轨道定律）（轨道定律） 太阳和行星的连线在相太阳和行星的连线在相等时间内扫过的面积相等；等时间内扫过的面积相等；(2).开普勒第二定律开普勒第二定律 （面积定律）（面积定律）(3).开普勒第三定律开普勒第三定律 （周期定律）（周期定律） 所有行星的轨道的所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公半长轴

11、的三次方跟公转周期的二次方的比转周期的二次方的比值都相等值都相等即即: R13：R23=T12：T22或或: R3/T2=k注意：注意：k k的大小与行星无关，的大小与行星无关，只与太阳只与太阳质量有关。质量有关。对于同一个行星的不同卫星，它们也符合运动规律：对于同一个行星的不同卫星，它们也符合运动规律： 月球人造卫星以及其他行星的卫星不是绕太阳运月球人造卫星以及其他行星的卫星不是绕太阳运动，它们和行星的运动比较，就有：动，它们和行星的运动比较，就有：3322RRTT行卫卫行32RKT行星绕太阳运动都符合：行星绕太阳运动都符合：对于地球和木星，就有：对于地球和木星，就有：kTRTR2323木木地地1、多数行星绕太阳运动的轨道十分、多数行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心；接近圆，太阳处在圆心；2、对某一行星来说